水注入に強いWAXカラムは？ーRtx-Waxカラムを用いた水中のグリコール分析ー

はじめに

グリコールは飛行機などの滑走路の除氷から油圧破砕作業まで、非常に幅広い用途に利用されています。グリコールはさまざまな産業において、一般的に使用される化学物質であり、化学系ラボおよび環境ラボなどで残留検査が実施されています。しかし、この分析でもっとも頻繁に用いられるGCサンプル導入方法は、水溶液の直接注入ですが、この場合、分析カラムと注入口ライナーに大きな負担がかかります。なお、この水注入（水溶液注入）に最適なカラムは、一般的にポリエチレングリコール（PEG）固定相が採用されていますが、PEGは独自の選択制を備える高極性固定相であり、水溶媒との新世話性が高いことが知られています。ここでは、様々なベンダーのPEGカラムで、エチレングリコール（EG）およびプロピレングリコール（PG）水溶液のレスポンスを、最適化した条件で評価しました。

本記事では、Rtx-Waxの特徴と利点についてご紹介していきます。

【目次】

• Rtx-Waxを用いた本分析の特徴
• ベンチマーキング
• 分析結果
• 直線性
• 耐久性
• ブリード
• Rtx-Waxを用いた本分析の結論

Rtx-Waxを用いた本分析の特徴

• 高い耐久性があり、繰り返しの水注入に耐えることができます。
• 600回の水注入後も対称なピーク形状を維持できます。
• 低ブリードで、最小0.5 ngのグリコールを正確な検出ができます。

 ベンチマーキング

今回の分析・研究では、スプリット注入を使用し、3つの異なるカラムで直線性、耐久性、およびブリードについて評価しました。最適化したスプリット注入法の詳細は、アプリケーションノートEVAN2873で詳しく説明しています。

• Restekカラム
  • Rtx-Wax（cat.# 12455）
• Restek以外のカラム
  • カラムA
  • カラムB

この研究で水中のグリコールを分析に使用したすべてのカラムは新品で、30 m、0.53 mm、1.0 µmです。それらはすべて、ラベルに記載された最高使用温度で1時間のコンディショニングをおこないました。

分析結果

水中のグリコール分析に関するベンチマーキング研究の結果は、表Iにまとめられ、以下で詳細に論じています。

表I: カラムのベンチマーキング結果

*実験は、ピーク対称性 (ChemStation ソフトウェアを使用して決定された値) が 0.5 未満に低下するか、または注入回数が 600 回に達するまで、どちらか早い方まで繰り返すように設計されました。すべての注入はオンカラムで1 ngです。

直線性

各カラムについて、水中のグリコール分析に適した直線性を確立し、異なる濃度でピーク形状を評価するために、オンカラムで0.5 ngから100 ngのの初期検量線を作成しました。 検量線の最も低い2つのレベル、0.5および1.0 ngのオンカラムでは、カラムブリードが高くEGとPGを検出することができなかったため、競合他社のカラムAおよびBは直線性と耐久性の実験から除外しました。
 
それに対し、Rtx-WaxカラムではEGとPGの両方で優れた直線性が得られました（図1および図2）。 水がカラムへ潜在的にダメージを与える可能性があるスプリットレス注入で600回もの水注入という厳しい条件下においても、Rtx-Waxカラムは容易くキャリブレーションのチェックを満たすことができました。 なお、低ブリード特性のカラムの結果として、EGとPGの低濃度での高いレスポンスは、キャリブレーション範囲全体で優れた直線性を得る一因となります。

耐久性

Rtx-Waxカラムの耐久性試験は、水を10回( 1 µL スプリットレス)注入した後に、50µg/mLグリコール標準液( 50:1 スプリット注入、オンカラム量 1 ng)を注入しました。 実験は、ピーク対称性 (ChemStation ソフトウェアを使用して決定された値) が 0.5 未満に低下するか、または注入回数が 600 回に達するまで、どちらか早い方まで繰り返すように設計されました。 図3に示したように、Rtx-Waxカラムは600回の注入後でも優れたピーク形状を維持しました。 実際のところ、Rtx-Waxカラムは拡張耐久性実験で1600回以上の水注入に耐え、最後の実験でもピーク対称性が0.9を上回っていました。

	Peaks	tR (min)
1.	2-Butoxyethanol (IS)	5.55
2.	Propylene glycol	6.27
3.	Ethylene glycol	6.41

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

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ブリード

水中のグリコールの分析におけるPEGカラム評価の最終テストは、ブリード実験です。 3つのカラムすべてを一般的な最高使用温度である240°Cまで昇温しました。 最終のブリード測定では、Rtx-Waxが最も低いブリードを示す結果となりました（表I、図4）。 ただし、Rtx-Waxの最高使用温度は、これよりも高い（250°C）ため、より高い温度が必要な場合でも安心して使用することができます。 なお、カラムブリードが低いため、分析対象物の濃度が低い場合でも感度が向上します。

	Peaks	tR (min)
1.	2-Butoxyethanol (IS)	4.43

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

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結論

この研究で評価したポリエチレングリコールベースのカラムの中で、Rtx-Waxは直線性、耐久性、およびブリードの面で最も優れた性能を発揮し、600回の水注入という過酷な条件後でも、初めの注入と同様に優れた性能を発揮しました。

この点において、Rtx-Waxは、水中のグリコール分析において頑丈で信頼性のあるソリューションと言えるでしょう。