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Lösemittel sparen in der HPLC

Verringern des Durchmessers einer Säule

Um Lösemittel einzusparen, ist es sinnvoll, den Innendurchmesser der Säule d Innen zu verkleinern. Heute werden meist Säulen mit d Innen 4mm verwendet. Setzt man sogenannte Narrowbore-Säulen ( d Innen 1  bis  3mm ) oder Microbore-Säulen (mit noch kleineren Innendurchmessern als Narrowbore-Säulen) ein, kann der Lösemittelverbrauch stark reduziert werden. Denn die Flussrate1) des Eluenten und die Breite der Peaks verhalten sich proportional zum Innendurchmesser der Säule: Wird dieser verkleinert, werden die Peaks höher und schmaler, und es fließt weniger Lösemittel in einem bestimmten Zeitintervall.

Abb.1
120 mm lange Trennsäulen mit Innendurchmessern von 2 und 4 mm
Wissenschaftliche Gerätebau Dr. Ing. Herbert Knauer GmbH

Verringert man den Innendurchmesser der Säule, verkleinert man ihr Innenvolumen bzw. die Gesamtoberfläche des adsorbierenden Füllmittels: die stationäre Phase. Deshalb ist es wichtig, auch das Volumen der Probe zu verkleinern, das in das HPLC-Gerät injiziert wird. Dadurch verhindert, dass die Säule überlädt - also der Fall, dass sich mehr Analyt in der Säule befindet, als diese adsorbieren kann,- und die Probe nicht mehr optimal getrennt wird. Auf die Adsorption der Moleküle des Analyten an die stationäre Phase wirkt sich die Veränderung des Säuleninnendurchmessers nämlich nicht aus, da hier weiterhin die gleichen Wechselwirkungen bestehen.

Um die Verkleinerung des Innendurchmessers in vollem Umfang nutzen zu können, muss das Totvolumen der HPLC-Anlage ebenfalls verringert werden. Das Totvolumen ist das Volumen, das der Eluent im Gerät passiert, das nicht zur Trennung des Analyten beiträgt - also das Volumen der HPLC-Anlage vom Injektor zum Detektor ohne eingebaute HPLC-Säule.

Kombiniert man alle beschriebenen Maßnahmen kann der Lösemittelverbrauch um bis zu 75 Prozent reduziert und somit die Kosten für jede Analyse gesenkt werden. Beispiele für die Effekte einer Verkleinerung des Innendurchmessers einer Säule (ohne Totvolumenverkleinerung) auf Flussrate, Lösemittelverbrauch und Säulenvolumen sind in aufgeführt.

Tab.1
Auswirkung der Verkleinerung des Innendurchmessers einer Säule mit einer Länge von 250mm auf die Flussrate des Eluenten, Lösemittelverbrauch und Säulenvolumen
Säuleninnendurchmesser [mm]Flussrate [ µL min-1 ]Lösemittelverbrauch [ mL h-1 ]Säulenvolumen [µL]
4,61.500902.493
4,01.000601.880
3,0563341.060
2,025015471
1)Die Flussrate ist nicht zu verwechseln mit der Fließgeschwindigkeit. Die Flussrate [ mL min-1 ] gibt das Volumen an, das über einen bestimmten Zeitraum durch die Säule fließt, die lineare Fließgeschwindigkeit [ mm min-1 ] die Geschwindigkeit, mit der das Lösemittel durch die Säule wandert.
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