Der GC-TIPP

Schritt für Schritt ans Ziel - Der Säuleneinbau

Eine neue Kapillare muss in den Gaschromatographen eingebaut werden. Die Art der Säule (Polarität, Länge, Durchmesser und Filmdicke) ist mir im Idealfall von einer Standardarbeitsanweisung vorgegeben. Aber wie soll ich die neue Kapillare nun optimal in den Split-/Splitlos-Injektor, den Säulenofen und in den Detektor einbauen, damit ich eine gute Trennung erreiche?

Hartmut Paxmann

Sauberer Schnitt erforderlich
Zunächst packe die neue Kapillare vorsichtig aus den oft heftig-stabilen Verpackungen aus. Suche den Anfang bzw. das Ende der Kapillare und entferne die Schutz-Septen. Die meisten GC-Kapillaren haben gar keinen „Anfang“ bzw. kein „Ende“. Man kann sie wie einen Gartenschlauch benutzen. Die Fließrichtung ist, im Gegensatz zur HPLC, egal.

Ausnahmen sind zu berücksichtigen, wenn die eigentliche Säule eine Vor- (meist bei der On-Column- oder PTV-Injektion) bzw. Nachsäule (z.B. bei den PLOT-Säulen) hat. Hier ist natürlich auf den richtigen Einbau zu achten. Auch Säulen, die schon mal in den GC eingebaut waren, sollte man wieder so einbauen, wie beim letzten Mal. Es könnte ja möglich sein, dass sich noch „Dreck“ von der letzten Analysensequenz am Anfang der Kapillare befindet. Baut man dann diesen „ehemaligen Anfang“ in die Detektorseite ein, wird dieser „Dreck“ recht bald von der Kapillare herunter gespült und verursacht Geisterpeaks (zu „Geisterpeaks“, s. auch Anhang) oder schwankende Basislinien in meinem Chromatogramm.

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Die abgeschmolzenen Enden der Kapillare werden sauber abgeschnitten – nicht abgebrochen! Dann ritzt man die Kapillare mit einem Kapillarschneider an. Dazu wird die Kapillare mit der scharfen Kante des Kapillarschneiders angeritzt. Mit einem leichten Fingerschnipp gegen die angeritzte Kapillare bricht diese sauber ab. Zuerst werden die Verschraubungen (Überwurfmutter), die zuletzt die Dichtungen festziehen, über die Kapillare gesteckt.

Nun werden, je nach eingebauter Anschlussart die Graphit- bzw. Vespel-Abdichtungen (Ferrule) über das jeweilige Ende der Kapillare an der Injektor- und Detektorseite gesteckt. Man kann für jeden Außendurchmesser eine Abdichtung mit der entsprechenden Bohrung kaufen. Das ist der Idealfall, wenn man ausreichend Verbrauchsmaterial auf Vorrat im Labor hat. Im Notfall kann man zu enge Bohrungen mit einer winzig kleinen Uhrmacherreibahle vorsichtig aufbohren, bis die Bohrung weit genug ist und die Kapillare durchgesteckt werden kann.

Hiernach muss noch einmal an der Injektor- und Detektorseite ein Stück von circa 2...5 cm von der Säule abgeschnitten werden, damit man sicher ist, dass keine Ferrule- oder Graphit-Partikel im Säulenanfang/–ende verbleiben.

Kontrolliere zuletzt die Säulenenden mit einer Lupe. Es sollte ein sauberer Schnitt sein. Einfach abgebrochene Kapillaren bieten schon zu Beginn der Trennung aktive Zentren, die zu tailenden Peaks führen können. Ansonsten schneide ein weiteres Stück von der Säule ab.

Der richtige Einbau
Jetzt platziere die Kapillare in den Ofenraum. Der Säuleneingang muss jetzt von unten in den Injektor gesteckt werden. Hier kommt immer wieder die Frage auf, wie tief man die Kapillare denn in den Injektor einführen soll. Und: Welche Einbautiefe ist optimal?

Grundsätzlich muss man auf das Handbuch des Geräteherstellers verweisen. Es gibt jedoch immer wieder spezielle Anschlussstücke, die dann von der ursprünglichen Empfehlung abweichen können. Diese Anschlussstücke sollten auf den entsprechenden Außendurchmesser der Kapillare abgestimmt sein. Denn wenn eine „dünne“ Kapillare in ein Anschlussstück mit „dickem“ Innendurchmesser eingebaut wird, hat man Totvolumina bereits am Anfang der Chromatographie. Die Peaks sehen dann entsprechend schlecht aus.

Zur Einbautiefe kann man sich merken, dass der Säulenanfang etwa im unteren Viertel des Liners des Split-/Splitlos-Injektors sein soll, aber ca. 0,5 cm oberhalb des Bodens (Goldplate) des Injektors. Eine zu weit nach oben (zum Septum) eingebaute Säule führt zu tailenden Peaks. Zu tief eingebaute Säulen (in Höhe des Injektorbodens) ergeben meist viel zu kleine Peaks.

Um reproduzierbar zu arbeiten, sollte die Einbautiefe möglichst immer gleich erfolgen. Ich „dokumentiere“ diese Einbautiefe gerne mit einer kleinen Zeichnung mit Bleistift oder Filzschreiber an der Umrandung des Ofenraums.

Jetzt wird die Verschraubung (Überwurfmutter) gut handfest angezogen, bis die Kapillare sich nicht mehr auf oder ab bewegen lässt. Bedenke: Nach „fest“ kommt „ab“ !! Also nicht zu fest anziehen, da die Kapillare auch brechen kann.

Stelle jetzt am Gaschromatographen einen ordentlichen Vordruck ein. Wie hoch? Egal! Das hängt vom Säuleninnendurchmesser ab. Aber mit 100 kPa kann man ja mal anfangen…

Beobachte am Display des Gaschromatographen, ob der eingestellte Soll-Druck erreicht wird und auch stabil bleibt. Wenn nicht, dann ist noch irgendetwas undicht (Injektorkopf, Septum, Linerdichtung, Überwurfmutter am Kapillaranschluss an der Injektorseite). Überprüfe das, ziehe Verschraubungen nach und erneuere gegebenenfalls das Septum.

Auf Dichtheit prüfen!
Ob im GC irgendwo Undichtigkeiten sind, überprüft man am besten mit einem elektronischen Leakdetektor. Es geht auch mit Seifenlauge, aber wir wollen anschließend mit dem Gerät „Analytik“ betreiben und dazu ist Seifenlauge nicht das optimale Werkzeug.

Ist alles dicht und der vorgegebene Solldruck konstant, betrachte jetzt das Ende der Kapillare – also die Detektorseite. Diese liegt ja noch frei im Ofenraum. Dazu halte das Ende der Kapillare in ein Vial mit z.B. einem leichtflüchtigen Lösemittel oder Wasser und beobachte, ob die Kapillare überhaupt „durchgängig“ ist. Es sollte eine „Perlenkette“ kleinster Trägergas-Bläschen zu sehen sein. Wenn bei korrektem, konstantem Vordruck hinten nichts rauskommt, dann muss der Säulen-Anschluss oder die Säule defekt bzw. gebrochen sein.

Wer seine Säule noch ausheizen oder konditionieren möchte, ohne den empfindlichen Detektor (MS oder ECD) zu belasten, sollte das jetzt tun. Natürlich mit entsprechendem Trägergasstrom!

Jetzt kann mit dem Einbau der Kapillare in den Detektor begonnen werden.

Auch hier muss wieder grundsätzlich auf das Handbuch des Geräteherstellers verwiesen werden. Spezielle Anschlussstücke gibt es auch hier, die dann von der ursprünglichen Empfehlung abweichen können. Es ist klar, dass der Einbau der Kapillare in einen MS-Detektor anders ist als in einen FID, NPFID, ECD oder WLD.

Bei Detektoren mit einer Detektordüse sollte die Kapillare bis in die äußerste Spitze der Düse geschoben werden und dann circa 1...2 mm wieder zurück. Beim Einführen der Kapillare in die Detektordüse fühlt man in der Regel zwei Widerstände. Der erste Widerstand ist wahrscheinlich das untere Ende der Detektordüse. Danach geht es aber noch ein paar Zentimeter weiter bis in die Spitze.

Bis hier hin sollte die chromatographische Reise der Analyten gehen; ansonsten verwirbelt man sich auf den letzten Zentimetern in der Detektordüse seine mühsam erreichte Trennung.

Jetzt wird die Überwurfmutter an der Detektorseite gut handfest angezogen, bis die Kapillare sich nicht mehr auf oder ab bewegen lässt. Bedenke auch hier: Nach „fest“ kommt „ab“ !! Also nicht zu fest anziehen, da die Kapillare auch brechen kann.

Bevor jetzt die Ofentür geschlossen wird, überprüfe, ob die gesamte Kapillare auf dem Käfig ordentlich im Ofen hängt. Enge Biegungen der Kapillare, Berg- und Talfahrten, Spannungen und „Wuseleien“ im Ofenraum sollten vermieden werden. Auch sollte die Kapillare nicht an der Innenwand des Ofenraums anliegen, da bei ständiger mechanischer Belastung und schwankenden Temperaturen die Gefahr des Säulenbruchs besteht. Vor den weiteren Testungen überprüfe sicherheitshalber noch einmal mit dem Leakdetektor, ob alles dicht ist. Jetzt kann der korrekte Trägergasstrom in Abhängigkeit vom Säulendurchmesser eingestellt werden.

Um Fingerfett und sonstige „Cremes“ beim Einbau aus dem chromatographischen System zu entfernen, wird die neu eingebaute Säule zunächst einmal bei maximaler Temperatur ausgeheizt oder konditioniert, bis eine stabile Basislinie erreicht wird.

Achtung: Niemals eine Kapillare ohne Trägergasstrom bei hohen Temperaturen belasten. Dabei wird die stationäre Phase irreversibel thermisch zerstört.

Fazit
Mit einem falschen oder schlampigen Säuleneinbau kann das chromatographische Ergebnis schon vor der eigentlichen Chromatographie zum Scheitern verurteilt sein. Nur das Einhalten einiger gezielter Handgriffe und Regeln führt zu reproduzierbaren Ergebnissen. Bei vorgegebenen Bedingungen und mithilfe eines Testgemisches kann jetzt die neu eingebaute Säule getestet werden.


Kontakt:
Hartmut Paxmann
Analytical Services Dr. Ralph Nussbaum
52068 Aachen
E-Mail: info@analytical-services.com

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