DE19806640C2

DE19806640C2 - Verfahren zur kapillarchromatographischen Trennung von Stoffgemischen unter Verwendung eines neuen Sensors

Info

Publication number: DE19806640C2
Application number: DE1998106640
Authority: DE
Inventors: Roland Kunz
Original assignee: Degussa GmbH; Degussa Huels AG
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 1998-02-18
Filing date: 1998-02-18
Publication date: 2000-11-16
Anticipated expiration: 2018-02-19
Also published as: DE19806640A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kapillarchromatographischen Trennung von Stoffgemischen und zum Nachweis der einzelnen Komponen ten, das durch eine besondere Ausgestaltung der stationären Phase sowie einen neuen Sensor gekennzeichnet ist. Sie betrifft weiterhin einen entsprechend ausgestatteten Kapillarchromatographen zur Durch führung dieses Verfahrens sowie einen Sensor für einen solchen Kapil larchromatographen.

Kapillarchromatographische Verfahren gestatten die Trennung und den Nachweis der Komponenten von gasförmigen oder flüssigen Stoffgemi schen unter Verwendung einer festen oder flüssigen stationären und einer gasförmigen oder flüssigen mobilen Phase. Im letzteren Falle wird die Trennung unter hohem Druck durchgeführt: man spricht daher von "High Pressure (oder Performance) Liquid Chromatography" (HPLC). Die Kapillarchromatographie ist eine sehr empfindliche Methode und gestattet daher auch den Nachweis von Komponenten (oder Analyten), die in geringer Konzentration vorliegen. Die Komponenten werden beim Eintritt in die Kapillare an oder in einer geeigneten stationären Phase, die auf die Innenwand der Kapillare aufgebracht ist, sorbiert und mittels eines Trägergasstromes bzw. einer Trägerflüssigkeit, der mobilen Phase, desorbiert. Zur Trennung der Stoffe nutzt man die unterschiedlichen Verteilungskoeffizienten der einzelnen Komponenten zwischen mobiler und stationärer Phase aus. Im Ergebnis wandern die Stoffe unterschiedlich schnell zu einem Sensor (oder Detektor), z. B. einem IR- oder UV-Spektrometer oder einem anderen Sensor, wie einem Massesensor, kapazitiven Sensor oder elektrochemischen Sensor. Trägt man die ermittelten Konzentrationen der einzelnen Komponenten gegen die Zeit auf, so erhält man für jeden Analyten im Idealfall eine Ban de in Form einer Gauss-Kurve. Bei hinreichend verschiedenen Vertei lungskoeffizienten der einzelnen Komponenten sind deren Banden klar getrennt, anderenfalls überlappen sie einander. Die Basisbreite der Banden und damit die Überlappungsmöglichkeiten hängen unter sonst gleichen Bedingungen maßgeblich von dem Ausmaß der Rückmischung ab, die die Moleküle des Analyten erfahren, und diese wird wiederum maß geblich durch die Strömungsverhältnisse bestimmt. In der Kapillare dürfte im wesentlichen laminare Streuung vorherrschen, die eine Rück mischung praktisch ausschließt, während in Zonen mit größerem Quer schnitt, wie sie in der Verbindungszone zwischen Kapillare und Sen sorzone sowie in der Sensorzone selbst vorkommen können, Turbulenzen auftreten, die zur Rückmischung führen. Im Ergebnis wirkt die Rückmi schung der vorherigen Trennung entgegen.

Eine kapillarchromatographische Vorrichtung bzw. ein Verfahren ist z. B. durch DE 31 51 962-A1 bekannt. Hier wird beschrieben, wie Verbindungen durch Flüssig keitschromatographie bereits in der Trennsäule, die als Quarzglassäule mit einem optischen Detektor ausgeführt ist, detektiert werden. Die Säule ist im Arbeitsweg des optischen Detektors angeordnet.

Es wurde nun gefunden, daß sich die Trennschärfe eines Verfahrens zur kapillarchromatographischen Trennung von Stoffgemischen, bei dem ein Stoffgemisch in eine als Kapillare ausgebildete Trennzone eingebracht und von einer gasförmigen oder flüssigen mobilen Phase längs einer stationären Phase unter Auftrennung der Komponenten zu einer Sensor zone (oder Detektorzone) transportiert wird, deutlich verbessern läßt, wenn die Trennzone und die Sensorzone mit der gleichen oder ei ner ähnlich wirkenden stationären Phase ausgestattet sind und ein Massesensor eingesetzt wird.

Ein solches Verfahren ist einer der Gegenstände der Erfindung. Ein anderer Gegenstand ist ein zur Durchführung des Verfahrens geeigneter Kapillarchromatograph, der in der Kapillare und im Sensor (oder Detektor), der als Massesensor ausgeführt ist, die gleich oder eine ähnliche stationäre Phase aufweist. Sensoren, welche die gleiche oder eine ähnliche wirkende stationäre Phase wie die Kapillare aufweisen, sind neu und ein wesentliches Merkmal der Erfindung.

Unter Sensorzone ist der mit der Trennzone (des Verfahrens) bzw. der Kapillare (des Kapillarchromatographen) in Verbindung stehende Raum des Sensors zu verstehen, in dem der Analyt erfaßt wird. Es wird be vorzugt, daß in der Kapillare bzw. der Trennzone und im Sensor bzw. in der Sensorzone die gleiche stationäre Phase vorhanden ist. Als ähnlich werden stationäre Phasen für eine bestimmte Trennaufgabe dann angesehen, wenn zwar nicht die absolute Größe, wohl aber die Reihen folge der Verteilungskoeffizienten der Komponenten gleich ist.

Man erzielt auf die erfindungsgemäße Weise unter sonst gleichen Bedingungen schmalere Banden, d. h. eine bessere Trennung der Kompo nenten, was insbesondere bei Komponenten mit ähnlichen Verteilungsko effizienten von Vorteil ist. Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung gehen die Trennzone bzw. die Kapillare und die Sensor zone bzw. der Sensor ohne eine Verbindungszone (oder einen "Totraum") ineinander über. Dann ist also die stationäre Phase praktisch unun terbrochen. Bei Kapillarchromatographen nach dem Stand der Technik ist in der Regel aus konstruktiven Gründen eine Verbindungszone ohne stationäre Phase vorhanden, in der günstigenfalls keine weitere Tren nung erfolgt und die im ungünstigen Fall infolge Rückmischung der beabsichtigten Trennung entgegenwirkt. Letzteres ist insbesondere dann der Fall, wenn der Querschnitt der Verbindungszone erheblich größer ist als der Querschnitt der Kapillare bzw. der Trennzone.

Was die Querschnitte betrifft, so ist bei einer anderen zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung der Querschnitt der Trennzone bzw. der Kapillare mit dem Querschnitt der Sensorzone bzw. des Sensors und gegebenenfalls dem Querschnitt der Verbindungszone vergleichbar. Dies ist dann der Fall, wenn die Querschnitte praktisch gleich sind oder das Verhältnis der beiden erstgenannten Querschnitte Querschnitte zwischen 25 : 1 und 1 : 25, vorteilhaft zwischen 10 : 1 und 1 : 10 und insbe sondere zwischen 5 : 1 und 1 : 5 liegt. Aus praktischen Gründen ist in der Regel der Querschnitt der Sensorzone bzw. des Sensors größer als der Querschnitt der Trennzone bzw. der Kapillare.

Wenn die Querschnitte der Kapillare bzw. der Trennzone, die in der Regel 0.01 bis 1 mm² betragen, mit dem des Sensors bzw. der Sensorzo ne vergleichbar sein sollen, müssen an den Sensor bestimmte apparati ve und geometrische Voraussetzungen gestellt werden. Er sollte im Idealfall die gleiche Geometrie wie die Trennzone bzw. Kapillare be sitzen, im Regelfall also zylindrisch sein und sich nahtlos an diese anschließen.

In den übrigen Merkmalen unterscheidet sich das erfindungsgemäße Ver fahren bzw. der erfindungsgemäße Kapillarchromatograph nicht von den Verfahren bzw. Geräten nach dem Stand der Technik. Zu diesen Merkma len, die hier nicht weiter diskutiert zu werden brauchen, zählen die Materialien für die stationäre Phase, die Trägergase und Eluierflüs sigkeiten sowie, abgesehen von der stationären Phase in der Sensorzo ne bzw. Sensorkammer, die Sensoren (oder Detektoren).

Claims

1. Verfahren zur kapillarchromatographischen Trennung von Stoffge mischen, bei dem ein Stoffgemisch in eine als Kapillare ausgebildete Trennzone eingebracht und von einer gasförmigen oder flüssigen mobi len Phase längs einer stationären Phase unter Auftrennung der Kompo nenten zu einer Sensorzone transportiert wird, dadurch gekennzeich net, daß die Trennzone und die Sensorzone mit der gleichen oder einer ähnlich wirkenden stationären Phase ausgestattet sind und ein Massesensor eingesetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennzone und die Sensorzone mit der gleichen stationären Phase aus gestattet sind und ohne eine Verbindungszone ineinander übergehen, so daß eine praktisch ununterbrochene stationäre Phase vorliegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Trennzone mit dem Querschnitt der Sensorzone und gegebenenfalls dem der Verbindungszone vergleichbar ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ver hältnis des Querschnitts der Trennzone zu dem Querschnitt der Sensor zone 25 : 1 bis 1 : 25 beträgt.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ver hältnis des Querschnitts der Trennzone zu dem Querschnitt der Sensor zone 10 : 1 bis 1 : 10 beträgt.

6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ver hältnis des Querschnitts der Trennzone zu dem Querschnitt der Sensor zone 5 : 1 bis 1 : 5 beträgt.

7. Kapillarchromatograph, der eine Kapillare und einen Sensor um faßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapillare und der Sensor mit der gleichen oder einer ähnlich wirkenden stationären Phase ausge stattet sind und der Sensor ein Massesensor ist.

8. Kapillarchromatograph nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß er hinsichtlich der stationären Phase, der Kapillare als Trennzo ne und des Sensors als Sensorzone einem der Ansprüche 1 bis 6 ent spricht.

9. Sensor für einen Kapillarchromatographen, dadurch gekennzeich net, daß er mit der gleichen oder einer ähnlich wirkenden stationären Phase ausgestattet ist wie die Kapillare.