Soluciones Agilent en cromatografía ultrarrápida de gases · Soluciones Agilent en cromatografía ultrarápida de gases 5 de Abril de 2103 La cromatografía es un método de separación

Soluciones Agilent en cromatografía ultrarápida de gases 5 de Abril de 2103

José Juan Rivero. Especialista de Producto [email protected]

AGILENT TECHNOLOGIES

901.11.68.90 Seminario On-Line

5-Abril-2013

Soluciones Agilent en

cromatografía ultrarrápida

de gases


La cromatografía es un método de separación físico.

En cromatografía de gases, los componentes a separar se distribuyen entre dos fases: una fase estacionaria y una fase móvil .

Los componentes se separan debido a la diferencia de afinidad con la fase estacionaria.

La fase móvil introduce los analitos en la columna y a través del sistema.

Como fáse móvil se utilizan gases inertes (gas portador).

Definición de Cromatografía


Fundamento y objetivo de la cromatografía de gases

Técnica que separa mezclas en componentes individuales.

Objetivo: Identificar componentes y medir sus concentraciones

-Es una separación en el tiempo: este tiempo de separación es característico del compuesto.

-El Area o la Altura de este pico da idea de su concentración


Componentes de un sistema cromatográfico

Gases Sistema para introducción de la muestra Columna Horno de columna Detector Adquisición de datos


Resolución

RN k

ks =

4 1

1

Eficiencia

Retención

Selectividad

L = Longitud

rc = Radio

df = espesor pelicula

T = temperatura

N = (gas, L, rc)

k = (T, df, rc)

= (T, phase)


Parametros que se pueden modificar

Gas portador

Dimensiones y tipo de la columna

Temperatura

• Fase Estacionaria

• Longitud de columnas mas cortas

• Bajar el diametro interno

• Programa de temperatura más rápido

• Gas Portador con mayor velocidad lineal


Tipos de Gases portadores

Su selección y velocidad influye en la eficiencia y el tiempo de retención.

Curvas de Van Demmter

Gas Ventajas Inconvenientes

Nitrogeno Barato, fácil Tiempos de run más largos

Helio Buen compromiso, Seguro Caro

Hidrogeno Tiempos de run cortos, barato Explosivo


Tipos de columnas

• Eficiencia de la columna(N, número de platos teóricos). Más eficiente, picos más estrechos.

• Resolución de la columna: Una columna de alta resolución separa los picos hasta la línea de base. A más longitud de la columna, más resolución (pero más tiempo y más coste).

• Selectividad de la columna: Depende de la fase estacionaria.

Objetivo de la columna: producir picos estrechos y bien separados de una mezcla

multi-componente


Elección de la columna

- Longitud

> longitud > resolucion > tiempos de analisis

- Diámetro

< diámetro >resolución > dificultad instrumental

- Espesor película

> espesor de película > capacidad de carga


Dimensiones columna: Análisis de semivolátiles


Efectos dimensiones columnas y gas portador: Food/Fragrance – Method translation


Cambio columna: Aceite de Menta en DB-1

Δ -9.7 min 0.18 mm, He Carrier

17.7 min

3 8 13 18 23 28

0.25 mm, He Carrier

Time (min)

27.4 min


Efectos dimensiones columnas y gas portador: Food/Fragrance – Method translation


Gas portador: Esencia de menta en DB-1, (App. Note 5989-7509EN)

Δ -9.7 min 0.18 mm, He gas portador

Δ -16.8 min 0.18 mm, H2 gas portador

10.6 min

17.7 min

3 8 13 18 23 28

0.25 mm, He gas portador

Time (min)

27.4 min


Calentamiento Directo sobre la GC columna

Tecnología “LTM” (Low Thermal Mass)

Efecto gradientes de temperatura


Tecnología de baja masa térmica. Base

Columnas cortas de diámetros estrechos

Gradientes de temperaturas ultra rápidos

Enfriamiento ultrarrápido


Pequeño

tamaño

Programación de Temperatura Rápida y Eficiente

Tecnología LTM

Columnas GC Low-Thermal-Mass (LTM)

Conjunto de

Columna/Sensor/Resistencia

Sin limitaciones

prácticas en la

elección de capilares

para GCMS

Enfriamiento rápido

(gran área superficial y poca masa)


Uniones sin fugas siltite


Calentamientos rápidos

Calentamientos de hasta 1800ºC/min

VS

Rampas máximas estandar con 6890/7890


Rápidos enfriamientos


Dispositivo LTM en Agilent 6890/7890 GC

Los módulos se colocan fuera del horno GC para enfriamiento/

calentamiento rápido

Usando los mismos inyectores, detectores, autosamplers,

software, …

Independiente y simultanea programación de temperatura de:

1-2 col módulos (standard, fast cool)

1-4 col módulos (small)


Aplicaciones (HPI)

Ciclos de tiempos cortos nos reporta datos mas rápidos y permite mayor número de muestras (ej. Destilación simulada)

Notas de aplicación LTM 5990-3174EN Fast Hydrocarbon & Sulfur Simulated Distillation Using the Agilent Low Thermal Mass (LTM) System on the 7890A GC and 355 Sulfur Chemiluminescence Detector (Wang, Firor, Tripp) 5990-3778EN Automated Preparation of Simulated Distillation Samples for ASTM Methods D2887, D7213, D7398 and D6352 using a Dual Tower 7693A and Tray System (sample preparation)

5990-3868EN Boiling Point Range of Fatty Acid Methyl Esters Using the 7890A Gas Chromatograph, Low Thermal Mass (LTM) System, and 7693A Tower and Tray (Biodiesels) - Fast Simdist (< 3 mins), 6x mas rápidos que la convencional - Doble canal, simultanea SimDist para hidrocarburos y sulfurados - Sistema 7693A/bandeja para preparación de muestras

http://www.chem.agilent.com/Library/applications/5990-3174EN.pdf










pA

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

min 0.25 0.5 0.75 1 1.25 1.5 1.75 2 2.25

C5

C6

C7

C8

C 9

C10

C11

C12

C14

C15

C16

C17

C18

C20

C24

C28

C32

C36

C40

pA

min 0.25 0.5 0.75 1 1.25 1.5 1.75 2 0

500

1000

1500

2000

Rápida destilación simulada por debajo de 3 Minutos usando LTM

… 6x más rápido comparado con el procedimiento convencional

ASTM D2887

ASTM D2887 Reference Oil

LTM Module : 45ºC to 350ºC at 150ºC/min

Faster than conventional GC (75-120oC/min max)

Calibration sample C5-C44

LTM Module : 45ºC to 350ºC at 150ºC/min


Análisis de TPH: LTM vs Estandar GC

(C10C44 Visión general)

2x rápido,

7890

min 5 10 15 20 25 30 35

pA

0 20

40

60

80

100

n-C

10

n-C

12 n

-C14

n-C

16

n-C

18

n-C

20

n-C

22

n-C

23

n-C

24

n-C

26

n-C

28

n-C

30

n-C

32

n-C

36

n-C

40

n-C

44

min 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

pA

20

40

60

80

100

120

n-C

10

n-C

12

n-C

14

n-C

16

n-C

18

n-C

20

n-C

22

n-C

23

n-C

24

n-C

26

n-C

28

n-C

30

n-C

32

n-C

36

n-C

40

n-C

44

min 0.5 1 1.5 2 2.5 3

pA

0

200

400

600

800

1000

n-C

10

n-C

12

n-C

14

n-C

16

n-C

18

n-C

20

n-C

22

n-C

23

n-C

24

n-C

26

n-C

28

n-C

30

n-C

32

n-C

36

n-C

40

n-C

44

10oC/min

30m Column - 7890

20oC/min

15m Column - 7890

200oC/min

5m Column –

LTM/7890 10x rápido,

LTM/7890

Tiempo de analisis

Standard GC


LTM reduce los tiempos de calentamiento y enfriamiento

40 min + 5.4 min

20 min + 5.4 min

3 min + 2 min

Tiempo de análisis GC Enfriamiento

9x más rápido

LTM/7890


Análisis de volátiles Comparación de tiempos de ciclo: Horno Convencional vs. LTM

Horno Columna Programa Enfriamiento Tiempo

de ciclo

7890A (120V) 30M x 0.53mm x

3.0um DB624

40 C(20 min) to 240

C (20 min) @ 10

C/min

6 min 50 seg con 3 min

equilibrado de horno 67 min

7890A

(220V)

7M x 0.25mm x

1.4um DB624

35 C (5 min) to

240 C (5 min) @ 45

C/min *

8 min con 3 min equilibrado

de horno 22 min

30 sec

LTM (Fast) 7M x 0.25mm x

1.4um DB624

35 C (5 min) to 240

C (5 min) @ 60

C/min

1 min 45 seg (un modulo)

15 min 10

sec

LTM (Faster) 7M x 0.25mm x

1.4um DB624

35 C (5 min) to 240

C (3 min) @ 100

C/min

1 min 45 seg (un modulo) 11 min

45 sec

LTM (Fastest) 7M x 0.25mm x

1.4um DB624

35 C (4 min) to 240

C (3 min) @120

C/min

1 min 45 seg (un modulo) 10 min

30 sec

- LTM es 4x-6x más rápido que un metodo GC convencional

…dependiendo de los analitos Más rápido es posible!


AUMENTO DE

PRODUCTIVIDAD DE NUESTRO

VIEJO CROMATÓGRAFO

Tecnología de flujo Capilar


¿En qué consiste la tecnología de flujo capilar?

Darles nuevas prestaciones a un viejo cromatógrafo

– Conexión de columnas … conectar pre-columnas

– Cambios de columnas en MSD …sin venteo

– Backflush …flujo invertido por columna

– Dividir a varios Detectores …dividida a 2-3 detectores

– Mezclar flujos … 2 columnas a 1 MSD

– Dean switch …cortes de picos de interes a 2a columna

– Comprehensive 2-D GC …cortar todos picos a 2a columna

– Y mas…


Metal

Fittings

Press Fit

vidrios

Grafito

Polyimida

Columnas

empaquetadas,

confianza

Bajo volumen

muerto, inerte, bajo

coste

Alta temperatura

Baja nivel de fugas

al principio

Tipos usuales (no-CFT) de conectores usados en GC

No inerte, no ferrulas

para columans

capilares

Dificiles de montar

Contaminación en

columnas

(obstrucciones)

Se aflojan y generan

fugas con el tiempo,

picos con colas

Ventajas Inconvenientes


5 claves en el desarrollo de la CFT

Complejas estructuras de flujo con baja masa

térmica

Realizados en material inerte

Ahora es posible realizar Backflush, cambios

de columnas en un MSD sin ventear, sabiendo

la presión de salida de la columna

Precisión con exactitud de los flujos y presiones

ANTES de la instalación del dispositivo

Facil de usar, no fugan ni incluso con ciclos de

hornos de hasta 350°C

Dispositivos

microfluidicos

Metal

desactivado

EPC

Calculadora

Ferrulas de

Metal


Diseño de la tecnología de flujo capilar

• Bajo volumen muerto- Photolithographic chemical milling

• Dos placas selladas- dos mitades selladas que dan un flujo único

• Respuesta rápida térmica- pequeño y fino

• Fitings sin fugas- completamente sellado

• Inerte- Toda la superficie interna está desactivada

… una propiedad de Agilent Technologies


Corte transversal

Column 1

Entrada

Restrictor 1

out to vent

Plate

Ferrula

Nut

Restrictor 2

o Columa 2

Canal

Unique design provides rugged, reliable connections with minimal unswept volume and high inertness


Tipos de dispositivos CFT

Divisor de 2/3

caminos con Makeup

QuickSwap (para MSD)

Deans Switch

Unión Purgada

Ultimate


Pesticidas: Divisor de tres vias con Makeup

1X method with 1:1:0.1 split FPD:MSD:ECD

3-Way

Splitter with

Makeup

Auto-sampler

7890

GC

Column

Phosphorus FPD

30 m X 0.25 mm id X 0.25 um HP-5MS

5975C

MSD

uECD AUX EPC

3.8 psig


Full scan TIC

SIM

µECD

5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00

FPD(P)

Milk Extract (1 injection)


Backflush Tecnología de Flujo Capilar

S/SL Inlet

Capillary Flow

Device

2 psi

60 psi

Detector/es

Split Vent

Durante GC

Run

Después GC Run

S/SL Inlet

Capillary Flow

Device

25 psi

4 psi

Detector/es

Aux EPC Split Vent

Aux EPC


Extracto de leche (MSD TIC)

10 20 30 40 50 60 70 80

0

100000

200000

300000

400000

Run time > 75 min

to clean the column

… Oven ramps to 320C to bake off

late eluters

Cleaning out high

boilers a real problem

… takes 33 minutes

RT range of analytes


5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70

Run stopped at 42 min and

backflushed at 280oC for 7

mins.

It took additional 33 mins

and column to 320oC to

remove these high boilers.

Blank run after backflushing.

min

Column is clean.

Extracto de leche (MSD TIC)


MS-Tee QQQ

EPC Aux MMI Pres Alta

1.0 ml/min

Flujo Constante

Pres = 0 Presión RESIDUAL Presión ALTA

Backflush y análisis simultáneos: Funcionamiento


Beneficios del Backflush: Feedback de clientes


Dean Switch

Cut

Deans

Switch

Auto- sampler

7890A GC

FID1 FID2

Column 1 Column 2

Hearthcuting 2-D GC suministra una altisima resolucion cromatográfica


Corte hacia la columna 2

Trazas de comp

Sulfurados (4,6-DMDBT)

Columna 1 - FID 1

Columna 2 – FID 2

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 min.

Matriz de hidrocarburos

Diesel

Separación 2-D de compuestos sulfurados en Diesel

Los compuestos son completamente resueltos y analizados por FID


Configuraciones de Unión purgada (PUU)

EPC

Column 1 Column 2

(PUU)

MS

inlet MS Post-column

PUU

deactivated

restrictor

Capillary column

inlet Intra-column: Pressure Controlled

Tee (PCT)

PUU

Capillary column Capillary column

MS

inlet Uncoated

Pre-column

PUU

Capillary column UNCOATED

deactivated

section

MS


Resumen

Gas portador – Helio es una buena elección pero el Hidrógeno

aporta unas mayores ventajas velocidades lineales

Diametros pequeños y longitudes de columnas más cortos son la

mejor opción pero da menores capacidades.

La tecnología de baja masa térmica (LTM) aporta mayores

velocidades de calentemiento y enfriamiento Acortando

enormemente los tiempos de análisis.

LTM acoplable a cualquier 6890/7890 y múltiples tipos de columna

Tecnología de flujo capilar:

Acorta los tiempos de Bakeout y

Aumenta las posibilidades de un cromatografo


Análisis Químico.

Soluciones para todos los mercados.

Petroquímica y

Energía

Forense y

Toxicológico

Medioambiente Alimentación

y Agricultura Materiales


Agilent: Soluciones globales


Soluciones Agilent a todos los mercados

y a todos los niveles

Soluciones Instrumentales

Fungibles y piezas Soluciones de Software

Expertos en Aplicaciones Atención al cliente y soporte post venta

Cromatografía de

gases y líquidos

Espectroscopía atómica y molecular Espectrometría de Masas Cromatografía y espectrometría de masas


Soporte post-venta y atención al cliente

Más de 70 ingenieros especializados

Cobertura en toda la

geografía española

18 personas Especialistas De Aplicaciones


José Juan Rivero. Especialista de Aplicaciones

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MUCHAS GRACIAS

por su atención

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