ガスクロマトグラフィー

SLB-5ms

Supelco ガスクロマトグラフィー用 低ブリードGC、GC-MSキャピラリーカラム

ガスクロマトグラフィー

Low Bleed GC & GC-MS Capillary Column SLBカラムは、低ブリード、不活性、耐久性、安定性を兼ね備えたGCキャピラリーカラムを必要とするGC、GC-MSを用いる分析者のために作られています。低い検出限界、容易なマススペクトル同定、機器のダウンタイムの減少、優れた分離能、短い分析時間、カラムのロングライフを実現させたSLBカラムは、研究のお役に立ちます。

SLBについて - Supelco 低ブリードGCキャピラリーカラム

ガスクロマトグラフィー

Low Bleed GC & GC-MS Capillary Column ローブリード ・ 不活性 ・ 耐久性 ・ 安定性 を兼ね備えたキャピラリーGCカラム

Supelco SLB について

1966年に創業したSupelcoは、ガスクロマトグラフィーにおいて革新的な業績をあげました。創業者のWalt SupinaとNick Pelickは自らの信念を企業に刻み込み、R&Dプログラムへの貢献や品質管理、他に類のない顧客サービスや技術的なサービスの面から製品を支えました。これらの信念は今なお受け継がれ、40年を経た現在、Supelcoはシグマ アルドリッチファミリーの中でも重要なブランドとなっています。

スペルコは特定用途のためのカラムの製造に重点を置き、別の製造者と差別化をはかりました。最初の専用試験済みカラム、SP-2560は1983年に製造しました。その後、多岐にわたるガスクロマトグラフィーアプリケーション用の優れた一連のカラムが製造されました。SLBカラム (Supelco Low Bleed) は今日の最も厳しいガスクロマトグラフィー、GC-MSアプリケーションのために製造され、最新の製品ラインに加わりました。

  • 1983 - SP-2560
  • 1984 - SPB-608, SUPELCOWAX 10
  • 1985 - SP-2331
  • 1986 - VOCOL
  • 1987 - Sup-Herb, Nukol, SP-2380
  • 1988 - Petrocol DH
  • 1989 - Petrocol DH 150, Petrocol 2887
  • 1990 - Omegawax 320, Petrocol DH 50.2
  • 1991 - Omegawax 250, SPB-1 SULFUR, Petrocol EX2887, Carbowax Amine
  • 1993 - α-DEX 120, β-DEX 110, β-DEX 120, SAC-5, TCEP
  • 1994 - SPB-Octyl, γ-DEX 120, OVI-G43, Carboxen-1006 PLOT, Mol Sieve 5A PLOT, Supel-Q PLOT, SCOT Columns
  • 1995 - SPB-624, SPB-PUFA, Petrocol DH Octyl, PTA-5
  • 1996 - α-DEX 225, β-DEX 225, γ-DEX 225, α-DEX 325, β-DEX 325, γ-DEX 325, Omegawax 530, SPB-1000
  • 1997 - SPB-HAP, Carboxen-1010 PLOT
  • 2003 - Equity-1701, Alumina chloride PLOT, Alumina sulfate PLOT
  • 2005 - SLB-5ms
  • 2007 - Astec CHIRALDEX column line, Omegawax 100

ルーチン、微量分析のために、低ブリード、不活性、耐久性、安定性を兼ね備えたGCキャピラリーカラムを必要とするガスクロマトグラフィー、GC/MS分析者のために、SLBカラムは作られました。SLBカラムを使用することにより、低い検出限界、容易なマススペクトルの同定、機器のダウンタイムの減少、優れた分離能、短い分析時間、ロングカラムライフを常に達成できます。

ポリマー合成の独自開発

Figure 1で示すように、最高の耐久性とパフォーマンスを誇るSLBの主な革新は、その特殊なシルフェニレンポリマー分子相にあります。基幹構造へのフェニル基の結合は、従来型のポリメチルシロキサンポリマーに生じる backbiting reaction の立体的な障害となり、(Figure 2)ポリマーの安定性を高めます。backbiting reaction による解裂した相の溶出は、カラムブリードの最大の原因です。さらに、シルフェニレンポリマーは広範囲にわたってクロスリンクし、弊社でテストをした中で最も耐久性が高く、低ブリードの分子相を作り出しました。

ポリマー合成において独自開発したSLBカラムは、低ブリードで安定しています。

Figure 1. SLB液相(R=メチルまたはフェニル)シルフェニレン骨格構造

SLB液相(R=メチルまたはフェニル)シルフェニレン骨格構造

Figure 2. シロキサンの骨格構造と Backbiting Reaction からのカラムブリード

シロキサンの骨格構造と Backbiting Reaction からのカラムブリード

独自の表面不活性処理

優れたGCキャピラリーカラムは、均一な不活性表面をもったフューズドシリカによってスタートします。活性表面は、分析対象物の良くないなピーク形状、低効率、敏感な感度レベルの低下を引き起こします。SLBの製造工程において、固定相をコーティングする前にフューズドシリカ表面を不活性化し丁寧な処理をすることは重要です。

一般的な不活性化GCカラムは、フューズドシリカ表面に結合した水分の大半を高温で除去して使用します。しかし、熱処理を施しても水素結合サイトとして作用するシラノール基は残存し、アルコールに活性を示すシロキサン架橋を作ります。さらに化学的不活性化では、これらのサイトを中和し、不活性表面を作る必要があります。

SLBカラムは、スペルコR&D化学者により、独自の不活性化処理を採用し、フューズドシリカ表面をより不活性化するために、その工程は開発されました。表面活性の削減、不活性の向上、独自の不活性化処理、表面湿潤性の改良に加えて固定相膜をさらに確実にコーティングしています。

独自の界面不活性化処理をしたSLBカラムは、不活性で効率の良いカラムです。

製造工程の革新

スペルコには、30年以上にわたり高品質のGCキャピラリーカラムを製造してきたノウハウがあります。常にお客様に満足していただける製品を提供するため、SLBカラムの製造に技能を活用しています。変化しやすいと考えられるカラムの全製造工程において、最適な製造パラメーターを決定するために統計的なモデルを用いて弊社の化学者は研究を重ねました。何ヶ月もかけて多くの実験が行われ、製造工程を改善するために新しい機器を導入しました。価値ある投資の結果として、全てのパラメーターにおいてSLBカラムには、カラムの分離能を左右する非常に厳密な規格があります

SLB製品製造への弊社の投資は、カラム性能のばらつきを軽減することだけでなく、フューズドシリカ表面への固定相の化学結合に新しい技術の発見にもつながりました。フューズドシリカチューブに液相を加えるという技術の結果として、耐久性のある液相がそこにとどまり、カラムブリード、機器の汚染や感度ロスに関係した問題を大幅に削減します。

製造工程における革新により、SLBカラムは低ブリード、安定性、再現性があります。

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SLB-5ms Supelco 低ブリード GCキャピラリーカラム

ガスクロマトグラフィー

Low Bleed GC & GC-MS Capillary Column ローブリード ・ 不活性 ・ 耐久性 ・ 安定性
ガスクロマトグラフィー

この製品ラインの全てのカラムに独自のポリマー合成、特許表面不活性化学、製造工程の革新をコンビネーションとして取り入れています。これらのカラムには低リード、高い不活性、安定性、再現性といった特徴があります。

SLB-5ms

製品一覧

少量のフェニルの含有は、基本的に特に芳香族化合物に対し、わずかに選択性が増大する沸点溶出順序をもたらします。SLB-5msは半揮発性物質のGC-MS分析用に選択する新しいカラムです。低い検出限界、容易なマススペクトラ同定、機器のダウンタイムの減少、優れた分離能、分析時間の短縮、ロングカラムライフの必要性を満たしたSLB-5msは確かな信頼のおけるカラムです。

USPコード: このカラムはUSP G27とG36の要件に適合します。

Phase: Bonded and highly crosslinked; silphenylene polymer virtually equivalent in polarity to poly(5% diphenyl/95% methyl siloxane)

Temperature Limits:
0.10 to 0.32 mm I.D.:
  • -60 ℃ to 340 ℃ (isothermal)
  • -60 ℃ to 360 ℃ (programmable)
0.53 mm I.D.:
  • -60 ℃ to 330 ℃ (isothermal)
  • -60 ℃ to 340 ℃ (programmable)

操作条件: 水や他のインジェクション溶媒に化学的に適合します。強い無機の酸や塩基に不安定ですが、非水溶性試料中の低レベルHClに対して安定です。有機酸や有機塩基によるダメージがありません。カラムは、洗浄可能です。

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低ブリード- スペルコGCとGC-MSキャピラリーカラム

ガスクロマトグラフィー

Low Bleed GC & GC-MS Capillary Column ローブリード ・ 不活性 ・ 耐久性 ・ 安定性
キャピラリーGCカラム

低ブリードの証明

ポリマー合成における独自の進歩と製造工程の革新によって、弊社は低ブリードのSLBカラムを確立しました。

カラムブリードはカラムの内壁から固定相フラグメントが放出により起こります。これは、検出限界の上昇、マススペクトラの質の低下により、クロマトグラフの性能に悪影響を及ぼし、予防保守の必要性を増大させます。こうした理由から、低ブリードのカラムが望まれます。

低ブリード = 高シグナル/ノイズ比 = 低検出限界

低レベルの検出は、幅広い分野のクロマトグラフ分析者が必要とする条件です。環境化学者は厳しい報告条件を満たさなければなりません。医薬品、食品飲料、個人用品産業に携わる分析者は、一般消費財の中に有害化合物が確実に存在しないことを確かにしなければなりません。材料科学者は、原材料の特性を示さなればなりません。分析者は高い感度、低い検出限界を可能にするGC-MSと他のGC分析法を頼りにしています。ppb またはppt レベルでの測定の際、分析の妨げにならないように細心の注意を払わなければなりません。

シグナル/ノイズ比の減少により、システムノイズが感度の妨げになります。システムノイズは、GCシステムの様々な原因に由来しています。これまで、GCカラムブリードは、システムノイズの大きな源でした。こうした理由から、今日の化学者は、非常に低いレベルのブリードで、さらにメソッドにおける様々な分析対象物質対して不活性を示すキャピラリーカラムを求めています。

GC-MSを用いた半揮発性物質分析についてのUS EPA 手法8270 は、メソッドと分析対象物質の様々な官能性により、低い検出限界が必要なため、低ブリードカラムにとって大きな難題です。優れたピーク形状を得るため、充分に不活性で、非常に低いブリードを示すカラムが理想的です。Figure 1ではSLB-5msカラムと競合3社の低ブリードでMS検出に適していると紹介されている -5msカラムを用いたUS EPA 手法 8270 分析を記載します。Figure 2は、同様のデータの棒グラフです。これらからわかるように、SLB-5msカラムはどの他社製品よりも低ブリードです。

Figures 1-8 のデータを示すにあたり、すべてのカラムは装置に取り付けの後、45分間コンディショニングして使用しました。 5ng のオンカラムスタンダードを8回、それぞれのカラムに注入しました。 カラムブリード測定は、325℃恒温で、8回目で行いました。325℃の恒温で溶出するbenzo(g,h,i)peryleneのマススペクトラは、8回目のものです。

Figure 1. SLB-5msと他社製5msカラム

SLB-5msと他社製5msカラム

Conditions
column: SLB-5ms, 30 m x 0.25 mm I.D., 0.25 μm (28471-U )
oven: 40 ℃ (3 min.), 20 ℃/min. to 100 ℃, 10 ℃/min. to 200 ℃, 30 ℃/min. to 325 ℃ (5 min.)
inj.: 250 ℃
MSD interface: 325
scan range: 40-450 amu
carrier gas: helium, pressure programmed, 20 psi (0 min.), 99 psi/min. to 80 psi (0 min.), 99 psi/min. to 16.5 psi (3 min.), 99 psi/min. to 25 psi (hold for remainder of run) 
injection: 1μL, splitless (0.75 min.)
liner: 4 mm I.D., single taper
sample: 5 ng on-column each compound (internals at 50 ng on-column) of a US EPA Method 8270 standard (74 targets, 8 surrogates, 6 internals) in methylene chloride

Figure 2. SLB-5ms と競合3社の -5msカラムを325℃でのTotal Ion Current (TIC)としてのMSDブリード測定の比較 (Figure 1.と同様のコンディション)

SLB-5ms と競合3社の -5msカラムを325℃でのTotal Ion Current (TIC)としてのMSDブリード測定の比較 (Figure 1.と同様のコンディション)

Figure 3のグラフは、325℃での カラムブリードが最も高いときの benzo(g,h,i)perylene のTICピークのシグナル/ノイズ比です。データは、Figure 1で用いたカラムと同様の製品のものです。高いノイズレベルは、全てのピーク面積を正確に測定するためのソフトウエアの解析を困難にするため望ましくありません。より良いシグナル/ノイズ比、多くの面積値が得られることは、より低い検出限界を実現します。

Figure 3. 325℃で 8回目の SLB-5ms カラムと他3社製の -5msカラムの benzo(g,h,i)perylene のTICピークのシグナル/ノイズ比の比較。(Figure 1.と同様のコンディション)

325℃で 8回目の SLB-5ms カラムと他3社製の -5msカラムの benzo(g,h,i)perylene のTICピークのシグナル/ノイズ比の比較。(Figure 1.と同様のコンディション)

低ブリード = クリーン マススペクトラ = 容易なマススペクトル同定

分析者が用いるMS検出にはまだ考慮すべき点があります。高いカラムブリードは分析対象物質の適切なマススペクトル同定の妨げになります。MSプログラムは、分析対象物質のフラグメントから形成されるイオンのアバンダンスを測定します。もっとも大きなイオンの高さを100%として表し、他の全てのイオンをその高さのパーセンテージとして示します。最大のイオンは、典型的な”定量イオン”として定量目的に使用されます。他の、qualifier、イオンは、定量目的に使用されます。ソフトウエアを用い、高い確率で確実な同定をするために qualifierイオンは、サンプルのマススペクトラをマススペクトラライブラリーと比較する際、定量イオンに対して、きまった比の範囲内である必要があります。カラムブリード由来のような外部イオンがサンプルマススペクトラ中に存在する場合、ソフトウエアでの同定は、確立の低いものとなります。

さらに、多くのUS EPA手法は、サンプル抽出物中に存在の可能性がある“unknown”化合物の暫定的な同定にGC-MS分析を指定しています。これらは、暫定的に同定された化合物、または TICsと呼ばれています。ソフトウエアが確実に同定する確立をあげるために、サンプル抽出物のマススペクトラは、マススペクトラライブラリーの登録と比較しなければなりません。高いカラムブリードレベルは、この比較の妨げになり、不明瞭な同定や間違った同定の TICs をもたらします。

カラムブリードの測定として、最終溶出ピークである benzo(g,h,i) perylene のマススペクトラを、SLB-5ms カラムとローブリードでMSに適しているという紹介の他社(3社)の-5ms カラムを用いて5 ng on-columnでテストしました。これは、カラムブリードが高いとき、昇温分析によって溶出するこの物質から特徴づけられるカラムブリードの優れた指針です。環状構造を持つhexamethylcyclotrisiloxane (D3)から生じる主なカラムブリードイオン、m/z = 207、は、定量イオン、m/z = 276 比較して低レベルである必要があります。さらにこのカラムブリードイオンは、ピーク同定の確認に使用する 2種のqualifier ions m/z = 138 と m/z = 277より低いレベルである必要もあります。

Figure 4は、Figure 1のクロマトグラムから得たマススペクトラを示すFigure 5-8 の比を表したグラフです(一般的なカラムブリードイオンと定量イオン)。 SLB-5ms カラムは、他社製カラムと比較してカラムブリードはわずかです。SLB-5ms のようにブリードの低いカラムは他にありません。A社のカラムブリードは、最も大きく、実際にカラムブリードは、2つの定量イオンより大きな結果となりました。これは、A社とC社のカラムを用いた分析での benzo(g,h,i)perylene の正確なMSソフトウエアでの同定は、確実性に欠けることを意味します。TICsにおいて、リテンションタイムでの同定は、有用ではなく好ましいものではありません。

Figure 4. 325℃でのSLB-5msと他社製(3社)の-5ms のカラムからの Benzo(g,h,i)perylene のマススペクトラにおける ブリードイオン m/z = 207 と定量イオン m/z = 276 の%比としてのMSDブリード比較、8回目の注入(Figure 1と同様のコンディション)

325℃でのSLB-5msと他社製(3社)の-5ms のカラムからの Benzo(g,h,i)perylene のマススペクトラにおける ブリードイオン m/z = 207 と定量イオン m/z = 276 の%比としてのMSDブリード比較、8回目の注入(Figure 1と同様のコンディション)

Figure 5. 325 ℃、SLB-5ms カラム, 30 m x 0.25 mm I.D., 0.25 μm に注入8回目の5 ng On-column Benzo(g,h,i)perylene のマススペクトラです。(Figure 1と同様のコンディション)

325 ℃、SLB-5ms カラム, 30 m x 0.25 mm I.D., 0.25 μm に注入8回目の5 ng On-column Benzo(g,h,i)perylene のマススペクトラです。(Figure 1と同様のコンディション)

Figure 6. 325 ℃、他社A カラム, 30 m x 0.25 mm I.D., 0.25 μmに注入8回目の5 ng On-column Benzo(g,h,i)perylene のマススペクトラです。(Figure 1と同様のコンディション)

325 ℃、他社A カラム, 30 m x 0.25 mm I.D., 0.25 μmに注入8回目の5 ng On-column Benzo(g,h,i)perylene のマススペクトラです。(Figure 1と同様のコンディション)

Figure 7. 325 ℃、他社B カラム、 30 m x 0.25 mm I.D., 0.25 μmに注入8回目の5 ng On-column Benzo(g,h,i)perylene のマススペクトラです。(Figure 1と同様のコンディション)

325 ℃、他社B カラム、 30 m x 0.25 mm I.D., 0.25 μmに注入8回目の5 ng On-column Benzo(g,h,i)perylene のマススペクトラです。(Figure 1と同様のコンディション)

Figure 8. 325 ℃、他社C カラム, 30 m x 0.25 mm I.D., 0.25 μmに注入8回目の5 ng On-column Benzo(g,h,i)perylene のマススペクトラです。(Figure 1と同様のコンディション)

325 ℃、他社C カラム, 30 m x 0.25 mm I.D., 0.25 μmに注入8回目の5 ng On-column Benzo(g,h,i)perylene のマススペクトラです。(Figure 1と同様のコンディション)

低ブリード = 汚染が微小の検出器 = 機器のダウンタイムの最小化

高いカラムブリードはGC検出器を故障させ、検出感度を低下させます。速やかな処置を必要とする深刻な故障の場合、検出器は解体、洗浄という工程を踏まなければならず、機器の移動に1日から数日かかります。MSDレンズは、コーティングと研磨が可能です。ECDの活性ホイルは、一部分が汚染されても修理調整のため検出器全体取り外す必要があります。部分的に汚染されたFIDジェットは、交換する必要があります。汚染層となるPIDウインドウズは、洗浄が必要です。
機器のダウンタイムによって、処理されない試料がたまり、多くの分析者の余裕がなくなります。

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不活性処理済のスペルコローブリードキャピラリーカラム

ガスクロマトグラフィー

Low Bleed GC & GC-MS Capillary Column ローブリード ・ 不活性 ・ 耐久性 ・ 安定性
キャピラリーGCカラム

不活性の証明

弊社が独自に開発したフューズドシリカチューブの表面不活性化によって、SLBカラムは高水準の不活性が得られています。

カラム内の吸着性や活性部位が無いことの尺度となる不活性さは、ピークシグナルに影響を与える重要な特性です。ノイズの減少に加えてピークシグナルの増大は、常に低い検出限界を得る手段として最高です。また、良好な不活性さを持っていないカラムは、システムを使える状態に保つため必要以上に作業量が増え、収益の減少につながる可能性があります。

不活性 = シャープなピーク = 低い検出限界

ほとんどの分析対象物の分子構造には、少なくとも一つの特徴的な官能基があります。わずかな二重結合や塩素置換といった官能性でもクロマトグラフィーに悪影響を与えることがあります。ヒドロキシル基(-OH)やアミン(-NH2)のような極性官能基は、あらゆる表面活性部位(シリンジ針、インジェクションポートライナー、カラム、その他)に接触すると吸着する傾向があります。広範囲にわたる吸着の結果、ピークが小さくなります。ノイズの中にピークがあるため、ソフトウエアにより消失する傾向にあります。吸着は基本的にピーク面積の消失と

Figure 1は、US EPA Method 8270D 分析 SLB-5ms カラムを用いた2,4-dinitrophenol の Extracted Ion Chromatogram (EIC)として知られているExtracted Ion Current Profile (EICP)を示しています。この分析対象物には水酸基 (-OH) と2つのニトロ基 (-NO2) に結合する芳香環が含まれており、このメソッドでは歴史的に非常に難しい分析対象物です。Figures 2 と 3は、それぞれ同様の分析で

Figure 1. EICP of 5 ng On-column of 2,4-Dinitrophenol.

EICP of 5 ng On-column of 2,4-Dinitrophenol.

Figure 2. EICP of 5 ng On-column of 4-Nitrophenol.

EICP of 5 ng On-column of 4-Nitrophenol.

Figure 3. EICP of 5 ng On-column of 4-Nitroaniline.

EICP of 5 ng On-column of 4-Nitroaniline.

不活性 = ごくわずかなテーリング = 予防メンテナンスの最小化

先に述べたように、表面の活性は吸着を引き起こします。ピーク高さが低い、ブロードなピークになるだけでなく、吸着はピークのテーリングも引き起こします。多くの環境、製薬メソッドには、分析対象物に対応したピーク対称性試験があります。過度のテーリングを起こしたピークは、試験をクリヤーできません。試験をパスしないと研究者はメンテナンスを行う必要があります(化学的な活性の措置、カラムの切断、カラム交換など)。こうした活性は機器ダウンタイムを増やし、分析者のサンプル分析を中断させます。

US EPA Method 625には酸性と塩基性の2種類の分析対象物があり、サンプル抽出物のいくつかに日々テーリングファクターをパスするように求められています。Figures 4 と 5は、SLB-5msでペンタクロロフェノールとベンジジンのメソッドで必要な濃度での EICPs を示します。両対象物のテーリングファクターの値は、1に非常に近く、いずれの分析物においても優れたピーク形状を示しています。また、メソッドの要求基準をクリアーしています。

Figure 4. EICP of 50 ng On-column of Pentachlorophenol.

EICP of 50 ng On-column of Pentachlorophenol.

Figure 5. EICP of 100 ng On-column of Benzidine.

EICP of 100 ng On-column of Benzidine.

不活性 = 優れたRRFs値 = 予防メンテナンスの最小化

選択的質量検出器 (MSD) を用いる多くのUS EPAメソッドでは、分析対象物と類似の構造の化合物である内部標準試薬(IS)が必要です。内部標準試薬(IS)は分析の前にサンプル抽出物に添加し、注入口の相違やMSDの応答によるドリフトの補正に使用されます。全ての分析対象物に対しての応答が内部標準試薬の応答で計算され補正されます。この相対応答係数(RRF)は、同定された濃度に対する較正曲線にプロットされます。

これらのメソッドは、分析対象物の低い応答による最小RRFの基準をリストしています。また時々、分析対象物のシステム適合性試験 (SPCCs) やシステム性能測定として使用されています。もし、RRFが初期、もしくはキャリブレーション中に最小基準を下回る場合、分析研究者は分析対象物のサンプル前処理段階で問題調査するべきです。これは、表面活性を除去するためにカラムの注入口側を切り落とすことも考慮しましょう。

分析困難な物質のRRF値は、Table 1に示したUS EPA Methods 8270D と OLM 04.2 SVOA に示されています。極性基を持った分析対象物は吸着により低いRRF値を示します。これらの特殊な分析対象物において得られるRRF値は、基準を大きく超えています。

Table 1. 50 ng On-column (Internals at 40 ng On-column) での分析困難な物質の RRFs

Analyte Analyte
m/z
Internal
Standard *
8270D
Criteria 
OLM04.2
Criteria 
Observed
Bis(2-chloroisopropyl)ether 45 1 - 0.010 1.702
N-nitroso-di-n-propylamine 70 1 0.050 0.500 1.020
4-chloroaniline 127 2 - 0.010 0.441
Hexachlorobutadiene 225 2 - 0.010 0.153
Hexachlorocyclopentadiene 237 3 0.050 0.010 0.301
2-nitroaniline 65 3 - 0.010 0.365
Dimethyl phthalate 163 3 - 0.010 1.272
3-nitroaniline 138 3 - 0.010 0.348
2,4-dinitrophenol 184 3 0.050 0.010 0.160
4-nitrophenol 139 3 0.050 - 0.879
4-nitrophenol 109 3 - 0.010 0.152
Diethyl phthalate 149 3 - 0.010 1.290
4-nitroaniline 138 3 - 0.010 0.339
2-methyl-4,6-dinitrophenol 198 4 - 0.010 0.128
N-nitrosodiphenylamine 169 4 - 0.010 0.653
2,4,6-tribromophenol (surr.)[1] 330 3 - - 0.169
2,4,6-tribromophenol (surr.)[2] 330 4 - 0.010 0.106
4-bromophenyl phenyl ether 248 4 - 0.100 0.229
Pentachlorophenol 266 4 - 0.050 0.132
Carbazole 167 4 - 0.010 0.961
Di-n-butyl phthalate 149 4 - 0.010 1.088
Butylbenzyl phthalate 149 5 - 0.010 0.615
3,3'-dichlorobenzidine 252 5 - 0.010 0.401
Bis(2-ethylhexyl)phthalate 149 5 - 0.010 0.769
Di-n-octyl phthalate 149 6 - 0.010 1.258
           
[1] Using 8270D specified internal standard.          
[2] Using OLM04.2 specified internal standard.            
* Internal Standards          
1 = 1,4-dichlorobenzene-d4, m/z 152           
2 = Naphthalene-d8, m/z 136           
3 = Acenaphthene-d10, m/z 164           
4 = Phenanthrene-d10, m/z 188           
5 = Chrysene-d12, m/z 240           
6 = Perylene-d12, m/z 264           

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Supelco 低ブリードGCキャピラリーカラムの耐久性

ガスクロマトグラフィー

Low Bleed GC & GC-MS Capillary Column ローブリード ・ 不活性 ・ 耐久性 ・ 安定性
キャピラリーGCカラム

耐久性の証明

SLBカラムの優れた耐久性は、我々がこれまでに開発してきたユニークなポリマー合成技術と革新的な製造工程によって達成されました。

耐久性のあるカラムは、最高使用温度に反映します。 耐久性のあるカラムは、短い分析時間とロングカラムライフを実現し、結果として時間と支出の両方を抑える事に繋がります。

耐久性 = 高い最高使用温度 = 短い分析時間

よく知られるキャピラリーカラムのタイプは薄い液相を均一にフューズドシリカチューブの内壁にコーティングしたものです。このタイプカラムは、フーズドシリカ中空チューブ(FSOT)と呼ばれています。 FSOTカラムの分離プロセスは、ガス液体クロマトグラフィー(GLC) を通して行われます。 分析対象物の分離は、気相(キャリアーガス)と液相(固定相)の間での分配比の違いによります。 GLCでは、ガスクロマトグラフ (GC) のオーブン温度は、分配に影響を与え使用するので保持にも影響を与えます。 低いオーブン温度では、分配は固定相に向かいます。 より高いオーブン温度では、分配は気相に向かいます。 分析対象物の沸点も考慮する必要があります。 より高い沸点の分析対象物は、低い沸点の分析対象物よりカラムから溶出させる時間を必要とします。

GCの多くの利点のうちの一つは、一回の分析で数多くの化合物が分離できることです。しかし、幅広い沸点の分析対象物の分析には、長い時間を要します。分析時間に影響を与える要因は、カラムの最大許容使用温度(MAOT)にあります。低いMAOTのカラムと比較して、高いMAOTのカラムは、分析物対象物の溶出に用いる温度プログラムや最終温度に、より柔軟性を持っています。

Figure 1で示す二つのクロマトグラムを用いて要点の説明をします。最後の溶出ピークである沸点500℃の benzo(g,h,i)peryleneは、良いピーク形状と適切な時間での溶出に高いオーブン最終温度を必要とします。最終オーブン温度を330℃から350℃に上げることにより、分析対象物の分配はガス相へ向かい、結果として少ない保持と短い分析時間になります。これは、トータル分析時間が19分以下でわかります。分析者にとっての利点は、ある時間内により多くの試料が分析できることです。さらに、遅い溶出ピークの短いリテンションは、バンドの広がりを抑える結果となります。

Figure 1. 高い最高温度の利点

高い最高温度の利点

US EPA Method 8270D の装置条件とピーク同定については、アプリケーション398(115KB PDF) (350℃ chromatogram)、 アプリケーション391 (131KB PDF) (330℃ chromatogram)をご覧ください。

耐久性 = 早いベースラインの安定 = 早い取り付け時間

新しいカラムを取り付け後、使用する前に速やかにパージとコンディショニングが必要です。パージは、カラムの取り付け時に入り込む水分や酸素を除去するために行います。コンディショニングの手順によってベースラインを安定させます。SLB-5ms 30 m x 0.25 mm I.D., 0.25 μm カラムについて推奨する取り付け手順は、

  1. カラムを取り付け、ご希望の流量または線速度にセットします。
  2. 室温で15分間カラムをパージします。
  3. オーブンを15℃/分で325℃までプログラミングし、最低30分間ホールドします。
  4. GCオーブンを室温に冷やし、フィッティングを締めなおします。

非MSカラムは、ベースラインを安定させるため、最終オーブン温度で数時間の保持を最低限必要とします。SLB-5msは、コンディショニングの手順として最終オーブン温度での保持が短いため、カラムを変更時の機器のダウンタイムが最小限で済みます。

耐久性 = 最小限の液相ロス = 長いカラム寿命

温度を上げるとキャリアーガスが通り抜けるどんなキャピラリーカラムも、液相が継続的にダメージを受け、カラムブリードが生じます。温度上昇は、劣化を早め、オーブン温度プログラムを用いるとベースラインの上昇としてわかります。ある時点で、分解能や保持が満足できなくなるような液相劣化となります。このときカラムを交換します。

カラムの耐久試験をするにあたり、SLB-5ms カラムを最終温度を360℃で4時間ホールドした厳密なオーブン温度プログラムで繰り返しました。これは、恒温最高温度より20℃超えています。カラムのMAOTを超えての使用は、推奨しない一方、カラム性能を証明するためにカラムの劣化を早める試みで360℃を選択しました。この試験に30 m x 0.25 mm I.D., 0.25 μmよりも厚い膜厚である30 m x 0.25 mm I.D., 1.0 μmを選択しました。その理由として、厚い膜厚のカラムは、薄い膜厚のカラムより、昇温による液相のダメージを受けやすいからです。カラムは、各サイクルの始めに主要パラメーターを評価しました。

Figure 2 は、サイクル1番目と20番目のカラム評価用テストミックス恒温分析のクロマトグラムです。下部のクロマトグラムは、試験の開始前で、上部は20サイクル後(合計76時間、360℃にさらした後のカラム)です。見ての通り、わずかな保持の減少が見られますが、ピーク形状、応答性、分離能の変化は見られません。さらに、カラムブリードは低レベルのまま、優れた液相安定性を示しています。

Figure 2. カラム評価用テストミックス、カラムライフ試験の前と後

カラム評価用テストミックス、カラムライフ試験の前と後

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高効率スペルコローブリードキャピラリーカラム

ガスクロマトグラフィー

Low Bleed GC & GC-MS Capillary Column ローブリード ・ 不活性 ・ 耐久性 ・ 安定性
キャピラリーGCカラム

効率の良さの証明

優れた効率性は、弊社独自の表面不活性のフューズドシリカチューブによる全てのSLBカラムの特徴です。

優れた分離能や短い分析時間を生み出すカラムの性能は、効率性による作用です。ルーチンに限らず特定の分析にも、優れた効率性を持つカラムには高い人気があります。

効率性 = 高段数 = 優れた分離能

たいていの基準レベルにおいて、カラム効率は、単位時間あたりに分離するピークの数で決定します。効率は、段数に関連し、次に決められたように N として表します。

記号:
tr = ピークの補正保持時間 (恒温)
W1/2 = ピーク半値幅(ピーク高さ 1/2の位置でのピーク幅)

より高いカラム効率、低い分散やブロード比、小さい半値幅値は、結果として大きなNとなります。分離能(Rs)の方程式を基にすると、保持や選択性が一定であれば、効率が増加し結果として、分離能が増加します。

より高いN値は、確実に分離能に影響を与え、保持や選択性における変化によっても相殺されません。

メートル単位、結果としては段数/メートルでのカラム長によって分割されるN値はカラムの長さを問わず、異なる内径のカラムの直接比較を可能にします。Table 1は、いくつかのカラムの段数/メートルと段数をまとめています。

Table 1. カラム内径の効率(1)に対する関連性

Column Dimensions Plates / meter Plates (N)
30 m x 0.53 mm I.D., 0.50 μm 2.260 67,800
30 m x 0.25 mm I.D., 0.25 μm 4,561 136,830
15 m x 0.10 mm I.D., 0.10 μm 10,838 162,420

(1) n-tridecane 恒温分析でのカラムのデータ

カラム効率と分離能の関連性を実証するために、同様の条件下で半揮発性スタンダードMix US EPA Method 8270を用い、数種類の化合物の分離を異なる内径のカラムで比較しました。選択性は、同じ固定相(SLB-5ms)とベータ値のカラムを使用することで持続されます。分離能は、同様のオーブン温度プログラムとキャリアーガスの線速度に設定することで、一定が保たれました。カラムの短さが原因で、0.25mmや0.53mm内径のカラムより0.10mm内径のカラムの方が保持力が弱いという結果でした。しかしながら、このカラム内径による高いN値からRsは、良い効果を示し、この違いをオフセットしました。

それぞれのカラムにおいて2つの分離の難しい溶出範囲が同じピークのクロマトグラムをFigures 1-3に示します。分離能の違いは、段数/メートルの違いにより、カラムごとのカラム効率に直接関係し、保持と選択性は、安定しています。

Figure 1. SLB-5ms, 30 m x 0.53 mm I.D., 0.50 μm

SLB-5ms, 30 m x 0.53 mm I.D., 0.50 μm

Figure 2. SLB-5ms, 30 m x 0.25 mm I.D., 0.25 μm

SLB-5ms, 30 m x 0.25 mm I.D., 0.25 μm

Figure 3. SLB-5ms, 15 m x 0.10 mm I.D., 0.10 μm

SLB-5ms, 15 m x 0.10 mm I.D., 0.10 μm

Conditions for Figures 1, 2, and 3
column: (refer to figure title)
oven: 40 ℃ (2 min.), 22 ℃ min. to 240 ℃, 10 ℃/min. to 330 ℃ (1 min.)
inj.: 250 ℃
det.: FID, 330 ℃
carrier gas: helium, 30 cm/sec @ 200 ℃, set using methane
injection: 0.5 μL (0.53 and 0.25 mm I.D. columns) and 0.10 μL (0.10 mm I.D. column), splitless (0.75 min.)
liner: 4 mm I.D., single taper (0.53 and 0.25 mm I.D. columns) and 2 mm I.D., straight (0.10 mm I.D. column)
sample: 50 ng on-column of a 72 component semivolatile standard and 8 surrogate compounds, plus 6 internal standards (at 40 ng on-column), in methylene chloride
Conditions for Figures 1, 2, and 3
  1. Di-n-octyl phthalate
  2. Benzo(b)fluoranthene
  3. Benzo(k)fluoranthene
  4. Benzo(a)pyrene
  5. Perylene-d12
  6. Indeno(1,2,3-cd)pyrene
  7. Dibenzo(a,h)anthracene
  8. Benzo(g,h,i)perylene

効率性 = 大きな段数 = 短い分析時間

短い分析時間の達成は、分離能方程式をさらに利用にすることで実現できます。最初に述べたように、効率と保持はいずれも分離能方程式の一部です。効率の向上は、同じ分離能を達成すると同時に保持を軽減させます。保持の減少はいくつかの方法で達成されます。カラムの長さを短くすること、線速度を上げること、オーブン温度昇温速度を上げることです。

これは、半揮発性化合物の分析例です。Figure 4は、SLB-5ms カラム 30 m x 0.25 mm I.D., 0.25 μmを用い、86成分の分離を20分で行ったものを示しています。Figure 5は、SLB-5msカラム 20 m x 0.18 mm I.D., 0.18 μmを用い、同一の化合物をちょうど8.5分間で分離したもの示しています。

Figure 4. 30 m x 0.25 mm I.D. SLB-5ms を用いた半揮発性化合物の分離

30 m x 0.25 mm I.D. SLB-5ms を用いた半揮発性化合物の分離

Conditions 
column: SLB-5ms, 30 m x 0.25 mm I.D., 0.25 μm ( 28471-U )
oven: 40 ℃ (2 min.), 22 °C/min. to 240 ℃, 10 ℃/min. to 330 ℃ (1 min.)
inj.: 250 ℃
MSD interface: 330 ℃
scan range: m/z 40-450
carrier gas: helium, 1.0 mL/min. (11 min.), 10 mL/min2 to 1.5 mL/min.(hold remainder of run)
injection: 0.5 μL, splitless (0.50 min.)
liner: 2 mm I.D., straight
sample: 50 ng on-column of a 72 component semivolatile standard and 8 surrogate compounds, plus 6 internal standards (at 40 ng on-column)

Figure 5. 20 m x 0.18 mm I.D. SLB-5ms を用いた半揮発性化合物の分離

20 m x 0.18 mm I.D. SLB-5ms を用いた半揮発性化合物の分離

Conditions
column: SLB-5ms, 20 m x 0.18 mm I.D., 0.18 μm ( 28564-U )
oven: 40 ℃ (0.7 min.), 55 ℃/min. to 240 ℃, 28 ℃/min. to 330 ℃ (2 min.)
inj.:  250 ℃
MSD interface: 330 ℃
scan range: m/z 40-450
carrier gas: helium, 40 cm/sec, constant
injection: 0.5 μL, 10:1 split
liner: 2 mm I.D., fast FocusLiner inlet liner with taper ( 2879501-U )
sample: 72 component semivolatile standard and 8 surrogate compounds at 50 ppm, plus 6 internal standards (at 40 ppm) in methylene chloride

ピーク同定を含む情報は"アプリケーション 391" (131KB PDF) (30 m column) and "アプリケーション 474" (205KB PDF) (20 m column)を参照ください。

分析時間の短縮を達成するカラム効率の活用に関する詳細は、資料 SPL-186 (3,386KB PDF) "Fast GC: A Practical Guide for Increasing Sample Throughput without Sacrificing Quality"を参照ください。

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安定性のあるスペルコ製ローブリード GCキャピラリーカラム

ガスクロマトグラフィー

Low Bleed GC & GC-MS Capillary Column ローブリード ・ 不活性 ・ 耐久性 ・ 安定性
キャピラリーGCカラム

安定性の証明

弊社が確立した安定性の高いSLB カラムは、その製造工程の革新から成り立っています。

今日のGC研究者たちは、基本的な性能パラメーターで厳密な試験を行った非常に高品質のカラムを求めています。また、カラム性能パラメーターの絶対値の重要性だけではなく、カラムのメソッドと満足度の信頼性を確かなものするには、長い時間をかけての安定性性能も重要です。

変動の原因となるカラム

環境分析に従事する方や分析データを信頼する方なら誰でも、変動がいかに疑問視されるデータ、再分析や受け入れられない結果を引き起こすかを知っています。明日、一年後、別の研究室のオペレーターによって、再現することができない分析に価値はありません。クロマトグラフィーの分離において、変動は様々な原因から生じます。カラムは、これらの原因の一つです。

カラム製造業者として、カラム全般の変動が最低限になることを保証する責任があります。クロマトグラフィー分離にとって、保持時間の変動は化合物の誤認を招きます。不活性による変動は、定量の信頼性、感度、検出限界を低減します。カラムのライフタイムや耐久性の変動は、分析費用に加え、メソッドの自動化を妨げ、機器のダウンタイムを引き起こします。特にGC分離にとってカラムブリード、 全体のブリードレベルとカラム間のばらつきは、共通の問題となっています。同定と感度を妨げる高ブリードのカラムは避けるべきです。

SLB = 安定性のある分離能と保持

Figure 1は、3種類の液相ロットのカラムを用い、8成分のQAテストMix分離を示しています。はじめの2成分は、重要なペアー、2-octanone/n-decaneです。それぞれの液相ロットで、これらの溶出が近い化合物のベースライン分離と安定性のある保持があることがわかります。二番目の重要なQAパラメータは、リテンションファクター(膜厚の指標)、K' 、は最終溶出ピークである n-tridecaneを用いて測定します。これらのカラムのK' で示される値は、安定しています。

Figure 1. 3つののSLB-5msを用いたQAカラムテストデータ

3つののSLB-5msを用いたQAカラムテストデータ

Conditions
column: SLB-5ms, 30 m x 0.25 mm I.D., 0.25 μm ( 28471-U )
oven: 110 ℃ (14 min.), 15 ℃/min. to 325 ℃ (15 min.)
inj .:  250 ℃
det.: FID, 360 ℃
carrier gas: helium, 30 cm/sec @ 110 ℃
injection: 1.0 μL, 100 : 1 split
liner: 4 mm I.D. split, cup design
sample: Nonpolar Column Test Mix, each analyte at 500 μg/mL in methylene chloride
Peak IDs 
  1. 2-Octanone
  2. n-Decane
  3. 1-Octanol
  4. n-Undecane
  5. 2,6-Dimethylphenol
  6. 2,6-Dimethylaniline
  7. n-Dodecane
  8. n-Tridecane
 

SLB = 安定した不活性

いくつかの化合物には、カラムのフューズドシリカ表面の活性サイトの相互作用によって、感度やピーク形状の乏しいものがあります。特に優れた表面不活性化の結果、不活性のSLB-5ms カラムは次のようになります。異なる液相のロットの3つのカラムで酸性、塩基性、中性化合物の相対感度係数(RRFs)を比較しました。Table 1に示すように %RSD値は10%以下です。Figure 2では、分析が大変難しいことで有名なpentachlorophenol のこれら3つの同じカラムを用い、 5ng オンカラムでの extracted ion current profiles (EICPs) の優れたピーク形状を示しています。

表1. 3つの SLB-5ms カラムで乏しい性能のRRFs値

Column # Phase Lot 4-Chloroaniline Acenaphthylene 2,4-Dinitrophenol
1 A 0.413 1.833 0.105
2 B 0.415 1.921 0.109
3 C 0.479 1.981 0.108
         
Avg. RRF   0.436 1.912 0.107
Std. Dev.   0.038 0.074 0.002
%  RSD   8.6 3.9 1.9
Conditions 
column: SLB-5ms, 30 m x 0.25 mm I.D., 0.25 μm ( 28471-U )
oven: 40 ℃ (2 min.), 22 ℃/min. to 240 ℃, 10 ℃/min. to 330 ℃ (1 min.)
inj .: 250 ℃
MSD interface.: 330 ℃
scan range.: m/z 40-450
carrier gas: helium, 1.0 mL/min. constant (11 min.), programmed rapidly to 1.5 mL/min. (hold remainder of run)
injection:  0.5 μL, pulsed ( 15 psi until 0.10 min. ) splitless ( 0.75 min. )
liner: 4 mm I.D., single taper
sample: 10 ppm 8270 standards in methylene chloride, with internal standards at 40 ppm

Figure 2. 3つのカラムを用いたペンタクロロフェノール ( 5 ng on-column ) のEICPs

3つのカラムを用いたペンタクロロフェノール ( 5 ng on-column ) のEICPs

SLB = ローブリードの整合性

SLB-5ms カラムの安定性があるローブリード性能は、Figure 3 において、異なる液相ロットの3つのカラムを用いて benzo(g,h,i)perylene のマススペクトラで示しています。それぞれのスペクトルは、5 ng オンカラムで分析し、330 ℃で溶出しました。これらのカラムは、スペクトラの中でカラムブリードイオンである m/z 207が最小であることがわかります。別の有名なカラムブリードイオンである m/z 281はこれらのスペクトラではほとんど目立ちません。ローブリードレベルは高品質なMSスペクトル、優れたライブラリ検索の一致をもたらします。

Figure 3. 3つのSLB-5ms カラムを用いた Benzo(g,h,i)perylene のマススペクトラ

3つのSLB-5ms カラムを用いた Benzo(g,h,i)perylene のマススペクトラ

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