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Lösemittel sparen in der HPLC

Grundlagen der UHPLC

Wenn kürzere Säulen eingesetzt werden, verringert sich die Anzahl der theoretischen Böden N Böden , weil weniger Füllmaterialpartikel zur Adsorption für die Analytbestandteile zur Verfügung stehen. Das senkt die Trennleistung.

In einer Säule ist ein theoretischer Boden eine gedachte Ebene. Hier stellt sich ein Verteilungsgleichgewicht zwischen mobiler und stationärer Phase ein. Für die Berechnung der Bodenzahl wird Gleichung genutzt.

N Böden = l Säule h Böden

Sie stellt den Zusammenhang zwischen der Bodenzahl und der Länge der Säule l Säule dar. Daraus folgt: Je kürzer die Säule ist, umso kleiner ist die Bodenzahl. Um dennoch eine ausreichende Bodenzahl zu erhalten, muss die Bodenhöhe (theoretische Trennstufenhöhe) h Böden verringert werden. Die Einflussgrößen auf die Bodenhöhe beschreibt die einfache Van-Deemter-Gleichung:

h Böden = A + B u + C u
Legende
A -Eddy-Diffusion (Streu- und Wirbeldiffusion), berücksichtigt die Teilchengeometrie des Füllmaterials
B -Longitudinaldiffusion, hängt von u. a. von der Viskosität und Temperatur des Eluenten ab
C -Stoffaustausch, beschreibt den Massenübergang zwischen stationärer und mobiler Phase
u -Flussrate (lineare Strömungsgeschwindigkeit)

Die Therme A , B und C sind für ein gegebenes System konstante Größen.

Mithilfe der Van-Deemter-Gleichung wird ein Optimum bestimmt, bei dem die Bodenhöhe ein Minimum hat (vgl. (Abb. 1) ). Auf diese Weise erhält man die schmalsten Peaks und die Probe wird bestmöglich getrennt. Geht man von diesem Optimum aus, ist zu erkennen, dass die Kurve bei kleinerer Flussrate steiler ansteigt als bei größerer. Wird eine Probe außerhalb des Optimums analysiert, verkleinert sich der Abstand zwischen den Peaks, was dazu führen kann, dass sie überlagern und man Trennleistung verliert. Dann ist eine Identifizierung der Inhaltsstoffe der Probe kaum bis gar nicht mehr möglich.

Abb.1
Van-Deemter-Kurven mit hervorgehobenen Optima für HPLC und UHPLC
Wissenschaftliche Gerätebau Dr. Ing. Herbert Knauer GmbH

Bei der UHPLC ist der Bereich des Optimums größer, da hier Säulenmaterial mit geringerer Partikelgröße eingesetzt wird. Erhöht man die Flussrate, steigt die Kurve bei geringen Partikeldurchmessern nur minimal an. Mithilfe der UHPLC lassen sich Proben also bei gleichbleibender Trenneffizienz schneller analysieren. Obendrein wird dabei Lösemittel eingespart.

Beispiel

In (Abb. 2) ist zum Vergleich die Trennung eines Benzoesäureester-Gemisches mithilfe von UHPLC und HPLC dargestellt. In diesem Beispiel spart die UHPLC-Anlage im Gegensatz zur HPLC-Anlage mehr als 80 Prozent Lösemittel für eine Analyse. Überdies arbeitet sie 3,5-mal schneller als eine bereits optimierte Methode mit einer Standard-HPLC-Anlage.

Abb.2
Vergleich eines HPLC- mit einem UHPLC-Chromatogramm von der Analyse einer identischen Probe
Wissenschaftliche Gerätebau Dr. Ing. Herbert Knauer GmbH

Anmerkung: Die Signalstärke des UHPLC-Chromatogramms ist zur besseren Anschaulichkeit um 100 mAU verschoben worden.

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