Сравнительные аналитические характеристики поликапиллярных хроматографических колонок с различным диаметром капилляров
Аннотация
Прямые газохроматографические поликапиллярные колонки (ПКК) с капиллярами диаметром 40 мкм (далее ПКК 40 мкм) известны достаточно давно и хорошо изучены, они находят применение в составе портативных газоанализаторов. Исследованы также некоторые хроматографические характеристики появившихся относительно недавно ПКК 25 мкм, между тем коммерчески доступные ПКК 60 и 80 мкм малоизучены. В данной работе определены основные аналитические характеристики ПКК 60 и 80 мкм и проведено их сравнение с характеристиками ПКК 25 и 40 мкм. Показано, что максимальная удельная эффективность колонок уменьшается с увеличением диаметра капилляров колонок и составляет примерно 24.8, 18.2, 13.7 и 9.5 тысяч теоретических тарелок (т.т.) на метр длины для ПКК 25, 40, 60 и 80 мкм соответственно. Установлено, что высота, эквивалентная т.т., ПКК 60 и 80 мкм не сильно изменяется в широком интервале скоростей газа-носителя (азот и гелий), что позволяет эксплуатировать ПКК при высоких потоках газа-носителя без существенной потери их эффективности. При этом для всех ПКК скорость разделения для пиков с фактором удерживания более 10 превышает 600 т.т./с, а для пиков с меньшим фактором удерживания может составлять несколько тысяч т.т./с, что значительно выше, чем для обычных капиллярных и наполненных колонок. Установлено, что для ПКК 60 мкм и особенно ПКК 80 мкм возможно создание очень высоких потоков газа-носителя (до 1000 см3/мин и более) при относительно низком перепаде давлений на колонке. Поэтому они могут работать в составе хроматографических систем, требующих высокий поток газа-носителя.
Ключевые слова: скоростная газовая хроматография, поликапиллярные колонки, высота, эквивалентная теоретической тарелке, скорость разделения, эффективность колонки, скорость газа-носителя, давление газа-носителя.
Полный текст:
PDFЛитература
REFERENCES
Gruznov V.M., Filonenko V.G., Baldin M.N., Shishmarev A.T. [Portable express gas analyzers for determination of trace amounts of substances]. Rossiiskii Khimicheskii Zhurnal [Russian Chem. J.], 2002, vol. 46, no. 4, pp. 100-108. (in Russian).
Gruznov V.M., Baldin M.N., Naumenko I.I., Kodenev G.G. [Portable multicapillary gas chromatography: history and implementation of ideas. Part 2] Zhurnal laboratoriia i proizvodstvo [Laboratory and production J.], 2021, no. 3-4, pp. 52-64 (in Russian). doi: 10.32757/2619-0923.2021.2.17.84.94.
Baumbach J. I., Eiceman G. A., Klockow D., Sielemann St., Irmer A. V. Exploration of a multicapillary column for use in elevated speed gas chromatography. Int. J. Environ. Anal. Chem., 1997, vol. 66, no. 4, pp. 225-229. doi: 10.1080/03067319708028366.
Sielemann St., Baumbach J.I., Schmidt H. IMS with non radioactive ionization sources suitable to detect chemical warfare agent simulation substances. Int. J. Ion Mobility Spectrom., 2000, vol. 5, no. 3, pp. 143-148.
Aguilera-Herradora E., Cardenasa S., Ruzsanyi V., Sielemann St., Valcarcel M. Evaluation of a new miniaturized ion mobility spectrometer and its coupling to fast gas chromatography multicapillary columns. J. Chromatogr. A, 2008, vol. 1214, pp. 143-150. doi: 10.1016/j.chroma.2008.10.050.
Jünger M., Bödeker B., Baumbach J. I. Peak assignment in multi-capillary column–ion mobility spectrometry using comparative studies with gas chromatography–mass spectrometry for VOC analysis. Anal. Bioanal. Chem., 2010, vol. 396, pp. 471-482. doi: 10.1007/s00216-009-3168-z.
Perl T., Bödeker B., Jünger M., Nolte J., Vautz W. Alignment of retention time obtained from multicapillary column gas chromatography used for VOC analysis with ion mobility spectrometry. Anal. Bioanal. Chem., 2010, vol. 397, pp. 2385-2394. doi: 10.1007/s00216-010-3798-1.
Hauschild A.-C., Schneider T., Pauling J., Rupp K., Jang M., Baumbach J. I., Baumbach J. less. Computational methods for metabolomic data analysis of ion mobility spectrometry data − Reviewing the state of the art. Metabolites, 2012, vol. 2, pp. 733-755. doi: 10.3390/metabo2040733.
Sidel'nikov V. N., Patrushev Iu. V. Polikapilliarnaia khromatografiia [Multicapillary chromatography] Rossiiskii khimicheskii zhurnal [Russian Chem. J.] 2003, vol. 47, no. 1, pp. 23-34. (in Russian).
Naumenko I. I., Efimenko A. P., Gruznov V. M. Analytical Characteristics of Multicapillary Gas Chromatographic Columns with 25 μm Capillaries. J. Analyt. Chem., 2022, vol. 77, no. 12, pp. 1570–1576. doi: 10.1134/S1061934822120097.
Multichrom. Range of Products. Available at: http://mcc-chrom.com/catalogue. (accessed 20 February 2024).
Efimenko A.P., Naumenko I.I., Soboleva V.K. Efficiency of multicapillary columns. Russ. J. Phys. Chem., 2007, vol. 81, pp. 410-414. doi:10.1134/S003602440703020X
Naumenko I.I., Efimenko A.P., Baldin M.N., Gruznov V.M. [Chromatographic column rapid injection system]. Datchiki I Sistemy [Sensors and systems], 2013, no. 11, pp. 51-55 (in Russian).
Naumenko I.I., Soboleva V.K. [Preparation of multicapillary columns with polymethylphenylsiloxane stationary phases] Sorbtsionnye i khromatograficheskie protsessy [Sorption and chromatographic processes], 2016, vol. 16, no. 5, pp. 591-599. (in Russian).
Cooke W.S. Multicapillary columns: An idea whose time has come. Today Chemist At Work, 1996, vol. 5, no 1, pp. 16-20.
Pereiro I.R., Schmitt V.O., Lobinski R. Elemental speciation analysis by multicapillary gas chromatography with microwave-induced plasma atomic spectrometric detection. Anal. Chem., 1997, vol. 69, no. 23, pp. 4799-4807. doi: 10.1021/ac970410e.
Lobinski R., Sidelnikov V., Patrushev Y., Rodriguez I., Wasik A. Multicapillary column gas chromatography with element-selective detection. Trends Anal. Chem., 1999, vol. 18, no. 7, pp. 449-460. doi: 10.1016/S0165-9936(99)00119-3.
Rosenkranz B., Bettmer J. Rapid separation of elemental species by multicapillary GC. Anal. Bioanal. Chem., 2002, vol. 373, pp. 461-465. doi: 10.1007/s00216-002-1331-x.
Sacks R.D. High-speed gas chromatography. In Modern Practice of Gas Chromatography. 4th Edn. Grob R.L. and Barry E.F., Eds. New York: Wiley, 2004. p. 229. doi: 10.1002/0471651141.ch5.
Gaspar G., Vidal-Madjarand C., Guiochon G., Fast Analysis by Gas Chromatography. Chromatographia, 1982, vol. I5, no. 2, pp. 125-132. doi: 10.1007/BF02290445
Hinshaw J.V. Practical gas chromatography. LC GC Asia Pac., 2013, vol. 16, no 4, pp. 22-25.
Handbuch der Gaschromatographie. Herausgegeben von E. Leibnitz, G. Struppe. Akad. Verlagsgesellschaft Geest & Portig, Leipzig 1984, 828 S. (Russ. ed.: Rukovodstvo po gazovoi khromatografii. Vol. 1. Edit. E. Leibnitz, G. Struppe. Russ. edit. Berezkin V.G. Moscow, Mir Publ., 1988, pp. 29, 53. (in Russian).
Yun H., Lee M.L., Fast Gas Chromatography of Light Hydrocarbons and Permanent Gases on Porous-Layer Open-Tubular Columns. Field Analytical Chemistry and Technology, 1996, vol. 1, no. 1, pp. 60-64. doi: 10.1002/(SICI)1520-6521(1996)1:1<60::AID-FACT8>3.0.CO;2-I.
van Deursen M.M., Beens J., Janssen H.-G., Leclercq P.A., Cramers C.A. Evaluation of time-of-flight mass spectrometric detection for fast gas chromatography. J. Chromatogr. A, 2000, vol. 878, pp. 205-213. doi: 10.1016/s0021-9673(00)00300-9.
Efimenko A.P., Naumenko I.I., Soboleva V.K. [Sprinters in gas chromatography – multicapillary chromatographic columns]. Khromatografiia vo blago Rossii [Chromatography for the benefit of Russia]. Moscow, Granitsa Publ., 2007, pp. 634-638. (in Russian).
Chernetsova E.S., Revel’sky A.I., Revel’sky I.A., Zolotov Yu.A. Gas chromatography of organic mixtures using an atomic emission detector. J. Anal. Chem., 2010, vol. 65, no. 8, pp. 788-802. doi: 10.1134/S1061934810080022.
Kiandzhetsian R. A., Katelevskii V. Ia., Valiukhov V. P., Demin S. V., Kapashin V. P., Polkov A. B., Maiorov A. V. [Analytical capabilities of a molecular condensation nuclei detector for monitoring the atmosphere of chemical weapons processing and destruction facilities]. Rossiiskii khimicheskii zhurnal [Russian Chem. J.], 2002, vol. 46, no. 6, pp. 20-30. (in Russian).
DOI: https://doi.org/10.15826/analitika.2024.28.2.004
Ссылки
- На текущий момент ссылки отсутствуют.