Copyrights: Restek Corporation Использование азота (вместо гелия) в качестве газа-носителя при сохранении эффективности разделения, времен удерживания. - презентация

1 Copyrights: Restek Corporation Использование азота (вместо гелия) в качестве газа-носителя при сохранении эффективности разделения, времен удерживания и порядка элюирования пика без изменения температурных режимов термостата. Jaap de Zeeuw Restek Corporation, Middelburg, The Netherlands

2 Copyrights: Restek Corporation Рекомендации по выбору газа-носителя Наличие / Доставка Цена Чистота Скорость анализа Тип детектора (PDD (детектор пульсирующего разряда), MS..) Чувствительность (TCD (детектор по теплопроводности) ) Сложности использования гелия

3 Copyrights: Restek Corporation Каковы альтернативы? Азот или Водород "Медленный" газ-носитель Дешевый Возможно генерирование «Быстрый" газ-носитель Дешевый Возможно генерирование Вопросы Безопасности Если есть «ДОСТАТОЧНОЕ» разрешение Если есть «НЕДОСТАТОЧНОЕ» разрешение

4 Copyrights: Restek Corporation Оба газа могут быть получены с помощью генераторов Неограниченное снабжение Низкая стоимость Относительно небольшие инвестиции Оба газа-носителя являются относительно дешевыми

5 Copyrights: Restek Corporation HETP (mm) Van Deemter Plot Средняя линейная скорость (см/сек) N2N2N2N2 He H2H2H2H Кривая Ван Деемтера для разных газов Оптимальные скорости газов Медленный Быстрый

6 Copyrights: Restek Corporation Влияние оптимального скорости на время анализа 6

7 Copyrights: Restek Corporation Смена газа-носителя при сохранении эффективности Если другой газ-носитель используется в оптимальном скорости, программа температуры должна быть изменена, чтобы получить тот же порядок выхода пиков; Для N2: более медленная температурная программа = увеличение времени анализа Для H2: более быстрая температурная программа = уменьшение времени анализа Мы можем также использовать газы-носители намеренно "вне" своей оптимальной скорости; Если мы используем ту же линейную скорость, как с гелием, мы не должны изменять программы термостата и инжекторных параметров;

8 Copyrights: Restek Corporation Использование различных носителей газов за пределами оптимумов Если разрешение пиков достаточное, можно позволить себе потерять некоторые "тарелки".. Использование N2 при ПОВЫШЕННОЙ средней скорости Использование H2 при ПОНИЖЕННОЙ средней скорости Использование N2 при ПОВЫШЕННОЙ средней скорости Использование H2 при ПОНИЖЕННОЙ средней скорости

9 Copyrights: Restek Corporation Опция 1: Использование АЗОТА с более высокой скоростью:... С той же скоростью, как ГЕЛИЙ....приводит примерно к двухкратному увеличению скорости разделения чем при работе в оптимуме для N2..

10 Copyrights: Restek Corporation Использование АЗОТА при повышенных скоростях Использование азота с такой же линейной скоростью, как гелий приведет к увеличению ВЭТТ примерно в 2 раза Средняя линейная скорость[см/сек]

11 Copyrights: Restek Corporation Влияние на разрешение A factor 2 lower efficiency means only a factor 1.4 lower resolution.. Уменьшение эффективности в 2 раза приводит к потере разрешения в 1,4 R = Разрешение Nth= Число теоретических тарелок α = Селективность K= Фактор удерживания Nth линейно длине колонки. Разрешение нет..

12 Copyrights: Restek Corporation Влияние на разрешение A factor 2 lower efficiency means only a factor 1.4 lower resolution.. Уменьшение эффективности в 2 раза приводит к потере разрешения в 1,4 Nth = Nth = Nth =

13 Copyrights: Restek Corporation Пример использования Азота при «условиях Гелия»

14 Copyrights: Restek Corporation Важные практические следствия использования N2 при повышенных скоростях Пики шире и потому ниже Отклик (высота) будет на 20-25% ниже Поскольку пики широкие они будут чаще накладываться друг на друга Более частое обслуживание Время жизни колонки будет короче Более частое обслуживание Время жизни колонки будет короче

15 Copyrights: Restek Corporation Опция 2: Использование Водорода с такой же скоростью как Гелия.... Уменьшит скорость разделения примерно на 30%, чем при оптимальной скорости для Н2.. 15

16 Copyrights: Restek Corporation Опция 2: Использование Водорода с такой же скоростью как Гелия.. Average linear velocity [cm/s] Использование Водорода с той же линейной скоростью как оптимум для Гелия приведет к увеличению ВЭТТ примерно в 1,2 раза

17 Copyrights: Restek Corporation Сравнение He, 25 см/сек, 0.85 мл/мин H 2, 25 см/сек, 0.69 мл/мин R = 2.80 R = 2.68

18 Copyrights: Restek Corporation He (газ-носитель), 1.4 мл/мин (постоянная скорость), 34 см/сек при 80°C 80°C (0.1 мин), 16.7°C/мин to 320°C (0.5 мин) FWHH 1.1 сек FWHH 1.1 сек H 2 (газ-носитель), 1.06 мл/мин (постоянная скорость), 34 см/сек при 80°C 80°C (0.1 мин), 16.7°C/min to 320°C (0.5 мин) мин мин 8.10 мин 8.03 мин

19 Copyrights: Restek Corporation He (газ-носитель), 1.4 мл/мин (постоянная скорость), 34 см/сек при 80°C 80°C (0.1 мин), 16.7°C/мин to 320°C (0.5 мин) Heptachlor epoxide DDE Dieldrin Endrin DDD Endosulfan II DDT trans- Chlordane cis- Chlordane Endosulfan I H 2 (газ-носитель), 1.06 мл/мин (постоянная скорость), 34 см/сек при 80°C 80°C (0.1 мин), 16.7°C/мин to 320°C (0.5 мин)

20 Copyrights: Restek Corporation Использование одинаковых линейных скоростей газов носителей Позволяет использовать те же температуру программирования и условия ввода; Приводит к той же самой хроматограмме с теми же временами удерживания

21 Copyrights: Restek Corporation Использование азота и водорода при оптимальных и не оптимальных условиях В результате потеря эффективности.. В случае водорода следует принимать во внимание вопросы безопасности А что делать тогда, когда разрешение между пиками НЕДОСТАТОЧНОЕ ? Может использоваться, только если: Есть ДОСТАТОЧНОЕ разделение между пиками

22 Copyrights: Restek Corporation Сложные хроматограммы Необходимо сохранять эффективность (не терять тарелки)

23 Copyrights: Restek Corporation Поддержание эффективности разделения при использовании N2 Использование такой же колонки и азота при оптимальных условиях (12-15 см/сек) Влияние Медленнее, чем Гелий, время анализа будет длиннее Пики будут ниже (что уменьшит чувствительность) Нужно изменить температурную программу термостата для обеспечения такого же порядка выхода пиков

24 Copyrights: Restek Corporation 29

25 Copyrights: Restek Corporation Используя тот же самый газ-носитель, мы знаем, что: Если заменим колонку 30m x 0.25mm на 20m x 0.15mm Время анализа сократиться примерно в 2 раза… Поддержание эффективности разделения при использовании N2.. Использование колонки с меньшим диаметром

26 Copyrights: Restek Corporation Использование 0,15 ID вместо 0,25 ID при использовании ГЕЛИЯ 28 мин 15 мин 30m x 0.25mm Rxi-5Sil MS, df = 0.25 μm 20m x 0.15mm Rxi-5Sil MS, df = 0.15 μm

27 Copyrights: Restek Corporation Замена колонки 30m x 0.25mm при использовании Гелия на колонку 20m x 0.15mm при использовании Азота Используйте диаметр колонки 0.15mm при высокой линейной скорости для получения ТАКОГО ЖЕ времени анализа.. Мы знаем, что будет потеряна некоторая часть эффективности.. Поддержание эффективности разделения при использовании N2.. Использование меньшего диаметра колонки

28 Copyrights: Restek Corporation Потеря эффективности при использовании N2 при более высокой скорости Это не так плохо, как ожидалось Поскольку в оптимуме для N2 уже существует высокая эффективность Использование колонок меньшего диаметра: -Оптимум соответствует более высокой скорости -Наклон ВЭТТ зависимости уменьшается

29 Copyrights: Restek Corporation Расчет влияния Использование метода переводчика Можно использовать такую же температурную программу термостата То же самое время анализа Гелий Азот 30/0.2520/ cm/s

30 Copyrights: Restek Corporation Использование меньшего диаметра Использование колонки с внутренним диаметром 0,15 мм и работа при высокой скорости носителя К чему приведет: Сопоставимые времена анализа Можно использовать те же условий программирования Тот же порядок выхода пиков Необходимость покупки другой колонки Уменьшение нагрузки колонки пробой Поддержание эффективности разделения при использовании N2 Большой вопрос: От какой «эффективности» мы откажемся, используя N2 при 21,5 см/сек?

31 Copyrights: Restek Corporation Используем хроматографическое моделирование; Гелий 30m x 0.25mm

32 Copyrights: Restek Corporation Используем хроматографическое моделирование; Азот, 20m x 0.15mm

33 Copyrights: Restek Corporation Наложение двух хроматограмм...

34 Copyrights: Restek Corporation Практический тест

35 Copyrights: Restek Corporation Сложная задача Возьмите ПОЛЯРНУЮ колонку: Stabilwax Используйте СЛОЖНУЮ смесь: Ароматизаторы Сравните колонку 30m x 0.25mm с колонкой 20m x 0.15mm Управляйте же программированием температуры с использованием предварительно выбранных потоков / линейных скоростей Установка потока: Эффективность оптимизирована для потока He

36 Copyrights: Restek Corporation Оптимизированные потоки для He and N2 Эффективность Скорость оптимизирована 0.25mmHe1.4 mL/min2.0 mL/min 0.15mmN20.27 mL/min0.38 mL/min 0.15mmN20.36 ml/min0.52 mL/min Эти потоки взяты, чтобы использовать ту же самую температурную программу и получить то же самое время анализа

37 Copyrights: Restek Corporation Наиболее простой способ вычислить правильные настройки: Установка одинакового «мертвого» времени (времени удерживания несорбирующегося компонента)

38 Copyrights: Restek Corporation Поток оптимизированный по эффективности

39 Copyrights: Restek Corporation

40 30m x 0.25mm x 0.25µm Stabilwax He (постоянная скорость) 1.4 mL/min 40°C (0.1 min), 6.4°C/min to 250°C 6.81 min min Поток оптимизированный по эффективности Оптимальная скорость нагрева Ср-во После бритья для мужчин 20.2m x 0.15mm x 0.15µm Stabilwax N 2 (постоянная скорость) 0.36 mL/min 40°C (0.1 min), 6.4°C/min to 250°C 6.75 min31.24 min Ср-во После бритья для мужчин

41 Copyrights: Restek Corporation Детали разделения

42 Copyrights: Restek Corporation

43

44 Другой пример: Разделение пестицидов, с использованием оптимизированной селективной НЖФ

45 Copyrights: Restek Corporation 30m x 0.25mm x 0.25µm CL-Pesticides: Helium 20m x 0.15mm x 0.15µm CL-Pesticides: Nitrogen Agilent 6890 GC-ECD with split/splitless inlet Restek Sky ® Liner Split, Precision® with Wool, 4 мм Хлорорганические пестициды, 1 µL быстрый автосамплерный ввод 250°C, split ratio 50 30m x 0.25mm x 0.25µm Rtx-CLPesticides Гелий, постоянный поток 1.42 мл/мин «Мертвое» время 1.38 мин 150°C (0.1 мин), 14°C/mмин to 320°C (0.76 мин) 20m x 0.15mm x 0.15µm Rtx-CLPesticides Азот, постоянный поток 0.41 мл/мин «Мертвое» время 1.37 мин 150°C (0.1 мин), 14°C/мин to 320°C (0.76 мин)

46 Copyrights: Restek Corporation Такая же программа термостата! Поток оптимизированный по эффективности ~ Подобранное «мертвое время» Азот Гелий 0.15mm ID 0.25mm ID

47 Copyrights: Restek Corporation 20m x 0.15mm x 0.15µm Rtx-CLPesticides N 2 constant 0.41 mL/min 150°C (0.1 min), 14°C/min to 320°C 3.65 min min Organochlorine Pesticides Mix 30m x 0.25mm x 0.25µm Rtx-CLPesticides H e (постоянная скорость) 1.52 мл/минn 150°C (0.1 мин), 14°C/мин to 320°C 3.63 мин мин Смесь хлорорганических пестицидов

48 Copyrights: Restek Corporation 20m x 0.15mm x 0.15µm Rtx-CLPesticides N 2 (постоянная скорость) 0.41 мл/мин 150°C (0.1 мин), 14°C/мин to 320°C 3.65 мин мин Смесь хлорорганических пестицидов 30m x 0.25mm x 0.25µm Rtx-CLPesticides H e (постоянная скорость) 1.52 мл/мин 150°C (0.1 мин), 14°C/мин to 320°C 3.63 мин мин Смесь хлорорганических пестицидов

49 Copyrights: Restek Corporation 20m x 0.15mm x 0.15µm Rtx-CLPesticides N 2 (постоянная скорость) 0.41 мл/мин 6.55 мин Heptachlor epoxide 30m x 0.25mm x 0.25µm Rtx-CLPesticides He (постоянная скорость) 1.52 мл/мин 7.05 мин trans-Chlordane cis-Chlordane 4,4-DDE Endosulfan I 6.56 мин 7.06 мин

50 Copyrights: Restek Corporation 20m x 0.15mm x 0.15µm Rtx-CLPesticides N 2 (постоянная скорость) 0.41 мл/мин 150°C (0.1 мин), 14°C/мин to 320°C 4,4-DDT 0.5 to 200 pg/µL ~10 fg to 4 pg на колонке

51 Copyrights: Restek Corporation Последний пример: Полициклические ароматические углеводороды (ПАУ)

52 Copyrights: Restek Corporation Фаза средней полярности: Rxi-17Sil MS GC-FID EU 15+1 PAH Standard, 1 µL Лайнер инжектора, 4 mm ID 275°C, split ratios 50/250 for 0.25/0.15mm GC программа термостата 200°C (1.7 мин) 3.75°C/мин to 260°C 35°C/мин to 350°C (10 min) Пламенно-Ионизационный Детектор, 360°C

53 Copyrights: Restek Corporation 30.2m x 0.25mm x 0.25µm Rxi-17Sil MS He при 1.4 мл/мин (постоянная скорость) Термостат: 200°C (1.7 мин), 3.75°C/мин to 260°C, 35°C/мин to 350°C (10 мин) EU 15+1 PAH Standard Benzo[c]fluorene Dibenzo[a,h]pyrene min min Benzo[a]pyrene min Benzo[ghi]perylene min Benz[a]anthracene min 5-Methylchrysene min

54 Copyrights: Restek Corporation EU 15+1 PAH Standard Benzo[c]fluorene Dibenzo[a,h]pyrene min min 20.0m x 0.15mm x 0.15µm Rxi-17Sil MS N 2 при 0.32 мл/мин (постоянная скорость) Термостат: 200°C (1.7 мин), 3.75°C/мин to 260°C, 35°C/мин to 350°C (10 мин) Benzo[a]pyrene min Benzo[ghi]perylene min Benz[a]anthracene min 5-Methylchrysene min

55 Copyrights: Restek Corporation 30.2m x 0.25mm x 0.25µm Rxi-17Sil MS He при 1.4 мл/мин (постоянная скорость) Термостат: 200°C (1.7 мин), 3.75°C/мин to 260°C, 35°C/мин to 350°C (10 мин) Benzo fluoranthenes[b] min min R S = 1.2 [k] [j] R S = 1.4

56 Copyrights: Restek Corporation 20.0m x 0.15mm x 0.15µm Rxi-17Sil MS N 2 при 0.32 мл/мин (постоянная скорость) Термостат: 200°C (1.7 мин), 3.75°C/мин to 260°C, 35°C/мин to 350°C (10 мин) Benzo fluoranthenes [b] min min R S = 1.2 [k] [j] R S = 1.4

57 Copyrights: Restek Corporation Анализ диоксинов с использованием Waters APGC T- QS. Сравнение 30 м/0.25 (г/н He) и 20 м/0,15 (г/н N2) Ввод Splitless 1.0 мкл с T = 290 ° C и временем продувки 2,8 минут Скорость потока 0,66 мл/мин – 2,8 минут, затем снижение скорости до 0,33 мл/мин Начальная температура термостата 130 °С в течение 2,8 минут, градиент следующий: Рампа 1 : 25 ° C/мин до 220 ° C, удерживаем 0 минут Рампа 1: 4 ° C/мин до 280 ° C, удерживаем 0 минут Рампа 1: 14° C/мин до 310° C, удерживаем 4 минуты Общее время : 27,5 минут

58 Copyrights: Restek Corporation 30m x 0.25mm Rxi-5Sil MS HELIUM 20m x 0.15mm Rxi-5Sil MS NITROGEN

59 Copyrights: Restek Corporation Data generated by Rhys Jones, Waters UK

60 Copyrights: Restek Corporation Обратите внимание на используемые давление и потоки Для Гелия psi1.40 мл/мин Для Азота psi0.36 мл/мин Очень небольшая разница Поток в 4 раза медленнее

61 Copyrights: Restek Corporation Стоимость гелия и азота Гелий $300 за баллон Азот$ 60 за баллон Сэкономьте 400% на стоимости газа-носителя..

62 Copyrights: Restek Corporation Какова надежность колонок с диаметром 0.15mm ID? Исследование надежности Повторные вводы Б/У моторного масла, затем контроль пестицидов по EPA 8081B

63 Copyrights: Restek Corporation Эндрин DDT разрушение смеси 20m x 0.15mm x 0.15µm Rtx-CLPesticides, постоянная скорость N мл/мин; SGE Focus split liner, 250°C, 50:1 GC термостат: 150°C (0.1 мин), 14°C/мин to 320°C (0.76 мин); µ Детектор Электронного Захвата 335°C Endrin распад = 1.7% DDT распад = 0.7% 4,4-DDE Endrin 4,4-DDD 4,4-DDT Endrin aldehyde Endrin ketone Азот (газ-носитель) –0.41 мл/мин (постоянная скорость) Split injection –Split соотношение 50 –Входной поток: 20.5 мл/мин Больший поток минимизирует контакт пробы с поверхностью, что может быть причиной распада аналита EPA Method 8081B: Если ухудшение по ДДТ или по Эндрину превышает 15%... Корректирую щие действия...

64 Copyrights: Restek Corporation Надежность эксперимента Стандарт × 2 Б/У Моторное масло × 1 Стандарт × 2 Б/У Моторное масло × 2 Стандарт × 2 Б/У Моторное масло × 4 Стандарт × 2 Б/У Моторное масло × 4 Стандарт × 2 Б/У Моторное масло × 4 Стандарт × 2 Б/У Моторное масло × 4 Стандарт × 2 Б/У Моторное масло × 4 Стандарт × 2 Б/У Моторное масло × 4 Стандарт × 2 И т.д.… Endrin / DDT Стандарт = 100 / 200 pg/µL Б/У Моторное масло = 5000 ng/µL

65 Copyrights: Restek Corporation Endrin 4,4-DDT После 111 вводов Б/У моторного масла... Начало эксперимента... Эндрин распад (%): 1.7 DDT распад (%): 0.7 Split соотношение 50:1 Эндрин распад (%): 6.6 DDT распад (%): 9.8 EPA Method 8081B критерий < 15% распад для Эндрина и DDT легко случается в начале эксперимента... 4,4- DDD 4,4- DDE Endrin ketone Endrin aldehyde Эндрин and DDT распад по-прежнему соблюдаются критерии!

66 Copyrights: Restek Corporation После 111 вводов Б/У моторного масла... Начало эксперимента... Split соотношение 50:1 Отклик пика все еще сильный! Смесь хлорорганических пестицидов

67 Copyrights: Restek Corporation Смесь хлорорганических пестицидов. Номера вводов gamma-BHC Номера split вводов Б/У моторного масла между OCP mix split вводы. 250°C, поток/сброс: соотношение 1/50, начальная скорость потока 20.5 мл/мин trans-Chlordane Endosulfan II PCB 209 4,4-DDT Methoxychlor 8 Всего 111 вводов Б/У моторного масла Площадь пика

68 Copyrights: Restek Corporation Выводы по использованию N2 и 0.15mm колонок Разделения точны идентичны Время анализа одинаковое Изменений в температурной программе термостата нет Давление, необходимое для N2 просто немного выше Азот всегда доступен Ценовое преимущество азота 0.15mm колонки с таким же OD (внешним диаметром) как 0.25mm: Можно использовать те же феррулы 0.15mm колонки также хорошо работают много лет и могут быть изготовлены с различными фазами Колонки надежны при значительных матричных эффектах в анализируемых пробах

69 Copyrights: Restek Corporation Ограничения Загрузка колонки в 5 раз ниже; Не идеальна для образцов, содержащих много материала матрицы N2 не очень хороший газ для масс-спектрометрии, за исключением APCI (химическая ионизация при атмосферном давлении ) Обнаружение утечек для азота - более сложная задача чем для гелия или водорода

70 Copyrights: Restek Corporation Спасибо за внимание