Robust genug, um wiederholten wässrigen Injektionen zu widerstehen.
• Peaks behalten selbst nach 600 wässrigen Injektionen ihre symmetrische Form.
• Extrem niedriges Bluten ermöglicht den genauen Nachweis von Glykolen bis herab auf 0.5 ng.
Einführung
Glykole sind gängige Industriechemikalien, die z. B. zur Enteisung von Flugzeugen und Start- und Landebahnen oder auch beim Hydraulic Fracturing verwendet werden; Chemie- und Umweltlabors untersuchen deshalb Proben oft auf die Anwesenheit dieser Stoffe. Die am häufigsten verwendete Technik der Probenzufuhr – direkte wässrige Injektion – stellt jedoch erhebliche Anforderungen an die analytische Säule und den Liner des Injektionsports. Die für wässrige Injektionen bevorzugten Säulen verwenden stationäre Phasen aus Polyethylenglykol (PEG). PEG-Phasen bieten eine besondere Selektivität, und ihr polares Verhalten ist mit wässrigen Injektionen kompatibel. Eine Auswertung der Response von Ethylenglykol (EG) und Propylenglykol (PG) auf PEG-Säulen verschiedener Anbieter wurde unter optimierten Bedingungen durchgeführt und wird hier präsentiert.
Benchmarking
Drei unterschiedliche Säulen wurden im Rahmen dieser Untersuchung auf Linearität, Lebensdauer und Bluten ausgewertet, wobei eine Methode mit Split-Injektion unter den in den Chromatogrammen angegebenen Bedingungen verwendet wurde.
- Restek Säulen
- Rtx-Wax (Art.-Nr. 12455)
- Nicht-Restek Säulen
- Säule A
- Säule B
Alle in dieser Untersuchung zur Analyse von Glykolen in Wasser verwendeten Säulen waren neu und hatten ein Format von 30 m x 0.53 mm x 1.0 µm. Sie wurden alle eine Stunde lang bei der angegebenen Maximaltemperatur konditioniert.
Ergebnisse
Die Ergebnisse der Benchmarking-Studie für die Analyse von Glykolen in Wasser sind in Tabelle I zusammengefasst und werden nachstehend ausführlich erörtert.
Tabelle I: Ergebnisse der Säulen- Benchmarking-Studie
| Säulen | LEBENSDAUER | LINEARITÄT | BLUTEN | |||
| Anzahl durchlaufender Injektionen* | Peaksymmetrie (Letzte Injektion) | Letzter r2 | FID-Response (pA) bei 240 °C | |||
| EG | PG | EG | PG | |||
| 600 | 0.99 | 0.92 | 0.9999 | 0.9999 | 29 | |
| Säule A | Untere Kalibriergrenzen wurden nicht erreicht; deshalb wurden keine Lebensdauerstudien durchgeführt. | 53 | ||||
| Säule B | Untere Kalibriergrenzen wurden nicht erreicht; deshalb wurden keine Lebensdauerstudien durchgeführt. | 60 | ||||
*Das Experiment war ausgelegt, die Anzahl der durchlaufenden Injektionen bis zu 600 Injektionen zu bestimmen, woraufhin das Experiment beendet wurde. Durchlaufende Injektionen wurden definiert als Injektionen mit ChemStation Symmetriewerten >0.5. Alle Injektionen waren 1 ng ‚on-column‘.
Linearität
Für jede Säule wurde eine anfängliche Kalibrierkurve von 0.5 ng bis 100 ng ‚on-column‘ erstellt, um einen geeigneten Linearitätsbereich für die Analyse von Glykolen in Wasser festzulegen und die Peakform bei unterschiedlichen Konzentrationen auszuwerten. Die niedrigsten Konzentrationen der Kalibrierkurve, 0.5 und 1.0 ng ‚on-column‘, wurden auf den Säulen A und B unserer Mitbewerber nicht nachgewiesen, weil das Säulenbluten zu hoch war, um EG und PG bei diesen Konzentrationen zu beobachten. Aufgrund dieser Ergebnisse wurden die Säulen A und B von der anschließenden Lebensdaueruntersuchung ausgeschlossen.
Im Gegensatz dazu zeigte die Rtx-Wax Säule sowohl für EG als auch PG (Abbildungen 1 und 2) ausgezeichnete Linearität. Selbst nach den harten Bedingungen von 600 splitlosen wässrigen Injektionen, die verwendet wurden, um die potenziell säulenschädigenden Wirkungen des Wassers zu verstärken, würde die Rtx-Wax Säule einen Kalibriercheck ohne weiteres bestehen. Die hohe Response für EG und PG bei niedrigen Konzentrationen, eine Funktion der niedrigblutenden Performance der Säule, ist einer der Faktoren, der für die gute Linearität über den gesamten Kalibrierbereich verantwortlich ist.
Lebensdauer
Für die Rtx-Wax Säule bestand die Lebensdauerstudie aus zehn 1 µL splitlosen Wasserinjektionen, gefolgt von einer 50:1 Split-Injektion eines Glykolstandards von 1 ng ‚on-column‘. Das Experiment wurde wiederholt, bis die Peaksymmetrie unter 0.5 abfiel (Werte wurden mithilfe der ChemStation-Software bestimmt) oder bis 600 Injektionen erreicht wurden, je nachdem, was zuerst eintraf. Wie in Abbildung 3 gezeigt, behielt die Rtx-Wax Säule selbst nach 600 Injektionen eine ausgezeichnete Peakform. Eine Rtx-Wax Säule wurde in einer erweiterten Lebensdauerstudie sogar 1600 Injektionen ausgesetzt und zeigte am Ende des Experiments immer noch Symmetriewerte über 0.9.
GC_EV1454
Peaks
| Peaks | tR (min) | |
|---|---|---|
| 1. | 2-Butoxyethanol (IS) | 5.55 |
| 2. | Propylene glycol | 6.27 |
| 3. | Ethylene glycol | 6.41 |
Conditions
| Column | Rtx-Wax, 30 m, 0.53 mm ID, 1.00 µm (cat.# 12455) |
|---|---|
| Standard/Sample | |
| Glycols standard (cat.# 30471) | |
| 2-Butoxyethanol | |
| Diluent: | Water:methanol (90:10) |
| Conc.: | 50 µg/mL (1 ng on-column) |
| Injection | |
| Inj. Vol.: | 1 µL split (split ratio 50:1) |
| Liner: | Premium 4 mm Precision inlet liner w/wool (cat.# 23305) |
| Inj. Temp.: | 250 °C |
| Oven | |
| Oven Temp.: | 40 °C (hold 1 min) to 250 °C at 30 °C/min |
| Carrier Gas | He, constant flow |
| Flow Rate: | 5.7 mL/min |
| Linear Velocity: | 40 cm/sec |
| Detector | FID @ 250 °C |
|---|---|
| Make-up Gas Flow Rate: | 45 mL/min |
| Make-up Gas Type: | N2 |
| Hydrogen flow: | 40 mL/min |
| Air flow: | 450 mL/min |
| Data Rate: | 20 Hz |
| Instrument | Agilent/HP6890 GC |
Bluten
Der letzte Test in unserer Auswertung von PEG-Säulen für die Analyse von Glykolen in Wasser war ein Versuch zum Säulenbluten. Alle drei Säulen wurden auf eine Endtemperatur von 240 °C hochgefahren, was die allgemein erreichbare Höchsttemperatur für die getesteten Säulen war. Die abschließenden Blutungsmessungen zeigten, dass Rtx-Wax das niedrigste Bluten aufwies (Tabelle I, Abbildung 4). Für Rtx-Wax ist die Höchsttemperatur jedoch höher (250 °C), so dass es mit Zuversicht verwendet werden kann, wenn höhere Temperaturen erforderlich sind. Niedriges Säulenbluten ermöglicht bessere Empfindlichkeit bei niedrigen Analytkonzentrationen.
GC_EV1456
Peaks
| Peaks | tR (min) | |
|---|---|---|
| 1. | 2-Butoxyethanol (IS) | 4.43 |
Conditions
| Column | Rtx-Wax, 30 m, 0.53 mm ID, 1.00 µm (cat.# 12455) |
|---|---|
| Standard/Sample | 2-Butoxyethanol |
| Diluent: | Water:methanol (90:10) |
| Conc.: | 200 µg/mL (10 ng on-column) |
| Injection | |
| Inj. Vol.: | 1 µL split (split ratio 20:1) |
| Liner: | Premium 4.0 mm ID Precision inlet liner w/wool (cat.# 23305) |
| Inj. Temp.: | 240 °C |
| Oven | |
| Oven Temp.: | 40 °C to 240 °C at 30 °C/min (hold 10 min) to 250 °C at 30 °C/min (hold 10 min) to 260 °C at 30 °C/min (hold 10 min) |
| Carrier Gas | He, constant flow |
| Linear Velocity: | 40 cm/sec |
| Detector | FID @ 240 °C |
|---|---|
| Make-up Gas Flow Rate: | 45 mL/min |
| Make-up Gas Type: | N2 |
| Hydrogen flow: | 40 mL/min |
| Air flow: | 450 mL/min |
| Data Rate: | 20 Hz |
| Instrument | Agilent/HP6890 GC |
| Notes | All column dimensions: 30 m, 0.53 mm ID, 1.00 μm |
Schlussfolgerung
Von den in dieser Studie ausgewerteten Säulen auf Polyethylenglykol-Basis zeigte die Rtx-Wax Säule die beste Performance in Bezug auf Linearität, Lebensdauer und Bluten und zeigte selbst nach den aggressiven Bedingungen von 600 wässrigen Injektionen dieselbe Leistung wie bei der ersten Injektion. Rtx-Wax ist eine robuste und zuverlässige Lösung für die Analyse von Glykolen in Wasser.
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