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Guida all'uso della FAST-GC

Che cos'è la FAST-GC.

La FAST-GC è una tecnica dalle enormi potenzialità, già ampiamente dimostrate nella pratica, che si stasempre più diffondendo negli ultimi anni. Come dice il nome stesso, la FAST-GC è una gascromatografiaveloce, in grado cioè di ridurre i tempi di analisi fino anche a 10 volte rispetto ai tempi di analisi della GCtradizionale; con la FAST-GC si possono ottenere analisi in soli 1-2 minuti mantenendo una risoluzionesufficiente per la separazione di miscele di media e medio-alta complessità. In questo modo è possibileincrementare il numero di analisi eseguite al giorno, diminuendo costi analitici, usando colonne piùeconomiche e risparmiando tempo.

Cenni Teorici.

Il parametro che indica nel miglior modo il potere separativo di una colonna capillare è il numero dei piattiteorici (N):

N=5.54⋅ trw50

2

;dove :tr=tempodi ritenzione ,w50=larghezza picco calcolcata a metà altezza.1

A parità di diametro interno, più una colonna è lunga più piatti teorici avrà e dunque maggiore sarà il suopotere separativo. A parità di lunghezza invece, colonne con diametro interno più piccolo avranno unmaggiore potere separativo poiché il numero dei piatti teorici aumenta stringendo il diametro interno. Peravere un'idea più chiara, una colonna convenzionale con diametro interno pari a 0.25mm di 25m dilunghezza ha 100000 piatti teorici (N); come si può vedere anche dalla tabella 1, una colonna per FAST-GC con diametro interno più stretto (100µm), lunga soltanto 10m ha lo stesso numero di piatti teorici diuna colonna per GC tradizionale. Questo consente di mantenere lo stesso potere separativo nonostante lacolonna sia più corta e permetta pertanto di ridurre i tempi di analisi.Le colonne per FAST-GC hanno dunque diametri interni molto piccoli (50, 100µm solitamente), perciòrichiedono una pressione all'iniettore elevata per ottenere i flussi di corretto utilizzo. Tipicamente i flussiottimali da usare in FAST-GC (in condizioni normali) sono circa 0.5mL/min (60cm/s @ 50°C (temperaturainiziale della camera del GC)) di gas in colonna (vedi tabelle 3 e 4 con i flussi di riferimento consigliati). Sesi utilizza Idrogeno come gas di trasporto si sarà avvantaggiati poiché, essendo meno viscoso rispettoall'Elio, si avrà bisogno di una pressione inferiore per raggiungere lo stesso flusso in colonna. In più il gasdi trasporto Idrogeno permette di lavorare con velocità maggiori senza perdere significativamente intermini di efficienza, consentendo così di accorciare ulteriormente il tempo d'analisi. Per queste dueragioni è consigliato in FAST-GC l'utilizzo di gas di trasporto Idrogeno, sebbene il corretto uso di Elio comegas di trasporto porti ad identiche prestazioni in termini di efficienza.

Cosa occore per realizzare la FAST-GC.

Per realizzare una FAST-GC occorrono:

● Una colonna corta, con diametro interno piccolo (dette “narrow-bore”). Tipicamente si utilizza unacolonna da 10 m con un diametro interno di 0.10 mm.

● Un gascromatografo capace di realizzare rampe di salita del forno veloci, dai 25°C/min in su, con unsistema di rilevazione ad alta frequenza (vedi Figura 1. sull'effetto della frequenza di acquisizione sullaforma del picco) e capace di gestire pressioni in testa alla colonna relativamente elevate (3.5 bar iningresso).

Dimensioni delle colonne FAST-GC.

DiametroInterno

Lunghezza Spessore Film Piatti Teorici (N)

50 µm 2.5 m

0.05 µm 50000

0.10 µm

5 m 0.05 µm

100000 0.10 µm

100 µm 5 m

0.10 µm 50000

0.20 µm

10 m 0.10 µm

100000 0.20 µm

Tabella 1. Queste sono le dimensioni delle colonne FAST-GC che trovate nel catalogo MEGA. Per ciascuna colonna èriportato il numero di piatti teorici (N) calcolato con la formula (1) riportata nella pagina precedente. Si consiglia di nonutilizzare colonne da 100 µ m più lunghe di 10 m e da 50 µ m più lunghe di 5 m per via delle Pressioni troppo elevate necessarie per utilizzarle!

Effetto della frequenza di acquisizione sulla forma del picco e sull'integrazione.

Figura 1. Effetto della frequenza di acquisizione sulla forma del picco. Con picchi molto stretti come quelli della FAST-GC(0.5 – 2 s) è necessario acquisire il segnale con frequenze alte, per avere una forma del picco corretta per poter essereadeguatamente integrata. Frequenze di acquisizione di 50 Hz sono accettabili, frequenze di 100 Hz sono ottimali per lamaggior parte dei casi.

Linee Guida di Utilizzo per la FAST-GC.

GC TRADIZIONALE FAST-GC

Colonna:

tipicamente colonne con diametri interni di0.25/0.32 mm di lunghezze pari a 25, 30, 50m.

Colonna:

colonne con diametri interni di0.05/0.10mm di lunghezze pari a 5, 10m.

Programmata di Temperatura:

1 – 20 °C/min

Programmata di Temperatura:

20 – 60 °C/min

Iniezione:

con le normali tecniche di iniezione è possibileiniettare quantità modeste, ad esempio 1µl diuna soluzione diluita con rapporti di splittaggiopari a 1:20, 1:50.

Iniezione:

la quantità iniettata deve essere almeno 10volte inferiore rispetto alla GC tradizionale.Tipicamente si utilizzano rapporti displittaggio superiori a 1:100 con soluzionifortmente diluite (< 100 ppm). (Un nuovo iniettore è in fase di sviluppoper permettere iniezioni dirette in colonnenarrow-bore di campione come liquido inquantità dell'ordine dei nanolitri!)Vedi sul sito www.mega.mi.it le novitàrelative a questo rivoluzionario iniettore.

Gas di Trasporto:

i flussi di gas in colonna (con Elio e Idrogeno)variano a seconda delle dimensionicaratteristiche della colonna.Si hanno comunque flussi non inferiori a 0.8 ml/min.Scarica nella sezione “Supporto” del sitowww.mega.mi.it la tabella dei flussi e dellepressioni per le colonne.

Gas di Trasporto:

i flussi ottimali per la FAST-GC sono intornoagli 0.5 ml/min per le colonne da 10m0.10mm, di 0.3 ml/min per le colonne 5m0.05mm. (Vedi figure n. 3, 4 di seguito).

Scarica nella sezione “Supporto” del sitowww.mega.mi.it la tabella dei flussi e dellepressioni per le colonne.

Larghezza dei Picchi:

2 – 6 s

Larghezza dei Picchi:

0.5 – 2 s

Rilevatore:

si possono utilizzare tutti i tipi di detector.

Rilevatore:

si possono utilizzare tutti i tipi di detector.E' necessario però che la velocità diacquisizione del rivelatore sia abbastanzaalta vista la larghezza ridotta del picco.Valori > 50 Hz (frequenza di acquisizionedel detector) sono consigliati. (Vedi figura 1).

Tempo di Analisi:

20 – 60 min

Tempo di Analisi:

1 – 10 min

Tabella 2. Tabella riassuntiva di confronto tra i parametri fondamentali utilizzati in GC Tradizionale e in FAST-GC.

Pressioni e Flussi Consigliati

IDROGENO Gas di Trasporto (40 – 80 cm/s)

ELIO Gas di Trasporto (32 – 45 cm/s)

Tabelle 3,4. Queste due tabelle riportano delle indicazioni dei flussi e delle pressioni ottimali con le quali lavorare con lecolonne FAST-GC di dimensioni indicate. Queste condizioni sono state calcolate per una temperatura di 50°C (tipicatemperatura di partenza per un'analisi) e a condizioni di P outlet atmosferica (se lavorate con uno spettrometro di massa, leindicazioni possono essere tenute come base per un buon punto di partenza soprattutto per quanto riguarda i flussi dautilizzare).

Visita il sito www.mega.mi.it nella sezione Supporto – Download per scaricare la tabella con i flussi e le pressioni consigliatecompleta per tutti i tipi di colonne.

5 m500 – 760 kPa 115 – 170 kPa72.2 – 110 psi 16.1 – 24.5 psi

5 – 7.6 bar 1.15 – 1.7 bar0.15 – 0.3 ml/min 0.25 – 0.4 ml/min

10 m258 – 339 kPa37.3 – 49.1 psi2.6 – 3.4 bar

0.35 – 0.6 ml/min

L \ d.i. 50 µm 100 µm

5 m300 – 630 kPa 68 – 140 kPa

43 – 91 psi 9.9 – 20.2 psi3 – 6.3 bar 0.68 – 1.4 bar

0.15 – 0.4 ml/min 0.25 – 0.6 ml/min

10 m140 – 296 kPa20.2 – 43 psi1.4 – 2.95 bar

0.3 – 0.9 ml/min

L \ d.i. 50 µm 100 µm

Fasi Stazionarie MEGA disponibili in FAST-GC

Nella FAST-GC, la scelta della fase stazionaria è ancora più importante rispetto alla GC tradizionale. Infatti,laddove l'accorciamento dell'analisi produce una sebbene minima perdita di risoluzione, la selettività dellafase stazionaria può intervenire per separare coppie critiche! Per questo MEGA ha la più vasta gamma dicolonne per FAST-GC con fasi senza equivalenti sul mercato!

Fase Stazionaria Composizione Note

MEGA – 1 FAST 100% Metil Polisilossano (Apolare)

MEGA – 10 FAST 100% Cianopropil Polisilossano (Polarità Alta)

MEGA – 101 FAST 100% Metil Polisilossano (Apolare)

MEGA – 13 FAST 13% Fenile, 87% Metil Polisilossano (Polarità Media)

MEGA – 17 FAST 50% Fenile, 50% Metil Polisilossano (Polarità Medio-Alta)

MEGA – 1701 FAST 7% Cianopropil, 7% Fenil, 86% Metil Polisilossano (Polarità Media)

MEGA – 20 FAST 20% Fenil, 80% Metil Polisilossano (Polarità Media)

MEGA – 200 FAST Trifluoropropil Metil Polisilossano (Polarità Alta)

MEGA – 225 FAST 25% Cianopropil, 25% Fenil, 50% Metil Polisilossano (Polarità Medio-Alta)

MEGA – 5 FAST 5% Fenil, 95% Metil Polisilossano (Polarità Bassa)

MEGA – 50 FAST 50% Cianopropil, 50% Metil Polisilossano (Polarità Medio-Alta)

MEGA – 624 FAST 3.5% Cianopropil, 3.5% Fenil, 93% Metil Polisilossano (Polarità Media)

MEGA – ACID FAST Polietilenglicole (PEG) Acid (Polarità Alta)

MEGA – PLUS FAST Copolimero Polietilenglicole (PEG) + Metil Polisilossano (Polarità Medio-Alta) Senza Equivalenti

MEGA – JXR FAST 100% Metil Polisilossano (Apolare)

MEGA – PS255 FAST 1% Vinil, 99% Metil Polisilossano (Apolare)

MEGA – PS264 FAST 5.8% Fenil, 0.2% Vinil, 94% Metil Polisilossano (Polarità Medio-Bassa)

MEGA – SE30 FAST 100% Metil Polisilossano (Apolare)

MEGA – SE54 FAST 5% Fenil, 1% Vinil, 94% Metil Polisilossano (Polarità Bassa)

MEGA – WAX FAST Polietilenglicole (PEG) (Polarità Alta) Disponibile anche per AltaTemperatura (fino a300°C!)

Visita il nostro catalogo online all'indirizzo www.mega.mi.it per scoprire tutti i nostri prodotti e lenovità e per chiedere prodotti personalizzati per le Vostre specifiche esigenze.

MEGA offre anche un servizio di messa a punto dell'analisi per fornirVi una soluzione completa epermetterVi di ottimizzare il Vostro lavoro. Inviateci il Vostro campione e MEGA troverà per Voi lemigliori condizioni per condurre l'analisi! Non avete mai utilizzato una colonna FAST-GC? MEGAproverà il Vostro campione con la colonna FAST più adatta senza nessun costo aggiunto sul prezzodella colonna eventualmente acquistata!

PESTICIDI

Colonna Condizioni Identificazione

Fase stazionaria MEGA-1701 FAST Iniettore 230°C 1Diametro interno 0.1 mm Volume iniezione 2Spessore film Diluizione campione 1:200 in Cicloesano 3Lunghezza 5 m T iniziale 4

Rampa 5 /T finale 6

Rivelatore FID 250°C 7Gas di trasporto Idrogeno 8

910 /11121314 o,p'-DDT1516 p,p'-DDT17 /18

Cortesia Prof. C. Bicchi, C. Brunelli – Università di Torino, Dipartimento Scienza e Tecnologia del Farmaco – Via P.Giuria, 9 – Torino

Split α-HCH1.0 µL γ-HCH

0.1 µm HeptachlorOven 50°C (0.1 min) Chlorotalonil

50°C/min250°C (5 min) Parathion-Me

Malathion0.5 mL/min Fenotrothion

Parathion-Et

FenitrothionChlordane-Cis + Trans

Dieldrin

β-Endosulfan

Tetradifon

PESTICIDI


Fase stazionaria MEGA-SE54 FAST Iniettore 230°C 1Diametro interno 0.1 mm Volume iniezione 2Spessore film Diluizione campione 1:200 in Cicloesano 3Lunghezza 5 m T iniziale 4

Rampa 5T finale 6


910 /1112131415 o,p'-DDT16 p,p'-DDT17


Split α-HCH1.0 µL γ-HCH

0.1 µm ChlorotalonilOven 50°C (0.1 min) Heptachlor

15°C/min Parathion-Me250°C (5 min) Paraoxon-E

Malathion0.5 mL/min Fenitrothion

Parathion-Et

Chlordane-TransChlordane-Cis + α-End.

Dieldrinβ-Endosulfan

Tetradifon

ALLERGENI


Fase stazionaria MEGA-1701 FAST Iniettore 230°C 1Diametro interno 0.1 mm Volume iniezione 2Spessore film Diluizione campione 1:200 in Cicloesano 3Lunghezza 5 m T iniziale 4

Rampa 5T finale 6

Rivelatore FID 250°C 7 /Gas di trasporto Idrogeno 8

9101112131415161718192021222324252627


Split Limonene1.0 µL Linalol

0.1 µm Benzyl AlcoholOven 50°C (0.1 min) Veratrol

50°C/min Me-Octynoate250°C (5 min) Citronellol

0.5 mL/min NeralGeranial

OH-CitronellalEugenol

Anisol + Cinnamolα iso Me-Ionone

IsoeugenolLilial

CoumarineAmyl Cynnamal

Lyral 1Lyral 2

Farnesol 1Farnesol 2Farnesol 3

Amyl CynnamolHexyl Cynnamal

CynnamalBz. Salycilate

Bz. Cynnamate

ALLERGENI


Fase stazionaria MEGA-SE54 FAST Iniettore 230°C 1Diametro interno 0.1 mm Volume iniezione 2Spessore film Diluizione campione 1:200 in Cicloesano 3Lunghezza 5 m T iniziale 4

Rampa 5T finale 6


91011121314151617181920212223242526

272829


Split Benzyl Alcohol1.0 µL Limonene

0.1 µm LinalolOven 50°C (0.1 min) Veratrol

15°C/min Me-Octynoate250°C (5 min) Citronellol

Citral 10.5 mL/min Geraniol

Cynnamic Ald.Citral 2

Anysic AlcoholOH-Citronellal

Cynnamic AlcoholEugenol

CoumarineIsoeugenol

α iso Me-Iononeα Me-Ionone

LilialFarnesol 1

Lyral 1 + Lyral 2Farnesol 1Farnesol 2Farnesol 3

Amyl CynnamalHexyl Cynnamal

Bz. Salycilate1-Ph-Decanone1-Ph-DecanoneBz. Cynnamate

ALLERGENI


Fase stazionaria MEGA-WAX FAST Iniettore 230°C 1Diametro interno 0.1 mm Volume iniezione 2Spessore film Diluizione campione 1:200 in Cicloesano 3Lunghezza 5 m T iniziale 4

Rampa 5T finale 6

Rivelatore FID 250°C 7 /Gas di trasporto Idrogeno 8

91011121314151617181920212223242526 /272829


Split Limonene1.0 µL Linalol

0.1 µm Me-OctynoateOven 50°C (0.1 min) Neral

50°C/min Veratrol230°C (2 min) Geranial

0.5 mL/min α iso Me-IononeGeraniol

Alc. Benzylα Me-Ionone

OH-CitronellalCynnamalCitronellalEugenol

Amyl CynnamalAnysol

CynnamolFarnesol 1Isoeugenol

Hexyl CynnamalAmyl Cynnamol

1-Ph-10Coumarine

Lyral 2

Bz. BenzoateBz. Salycilate

Bz. Cynnamate

BERGAMOTTO

Colonna

Fase stazionaria MEGA-1701 FASTDiametro interno 0.1 mmSpessore filmLunghezza 5 m

Condizioni

Iniettore 230°CVolume iniezioneDiluizione campione 1:200 in Cicloesano

T inizialeRampaT finale

Rivelatore FID 250°CGas di trasporto Idrogeno

Identificazione

12345678


0.1 µm

Split1.0 µL

Oven 50°C (0.1 min)50°C/min

250°C (5 min)

0.5 mL/min

α-Pineneβ-PineneMyrcene

Limonenep-Cimeneγ-Terpinene

LinaloolLinalyl Acetate

BERGAMOTTO

Colonna

Fase stazionaria MEGA-SE54 FASTDiametro interno 0.1 mmSpessore filmLunghezza 5 m

Condizioni




Identificazione

12345678


0.1 µm

Split1.0 µL


250°C (5 min)

0.5 mL/min

α-Pineneβ-PineneMyrcenep-CimeneLimoneneγ-Terpinene

LinalolLinalyl Acetate

BERGAMOTTO

Colonna

Fase stazionaria MEGA-WAX FASTDiametro interno 0.1 mmSpessore filmLunghezza 5 m

Condizioni




Identificazione

1234567


0.1 µm

Split1.0 µL


250°C (5 min)

0.5 mL/min

β-PineneMyrcenep-CimeneLimoneneγ-Terpinene

LinaloolLinalyl Acetate


Fase stazionaria MEGA-624 FAST Iniettore 250°C 1Diametro interno 0.10 mm 1:100 2 CloroformioSpessore film Volume iniezione 3 BenzeneLunghezza 10 m Incubazione HS 80°C 4 Tricloroetilene

T iniziale 35°C 5RampaT finale 100°C

Rivelatore FID 290°CGas di Trasporto Idrogeno Analisi eseguita su DANI MASTER GC

Solventi Residui – Spazio di Testa – USP 467 OVIs

Split DiclorometanoRapporto split

0.45 µm 0.5 mL45 min

Oven 1,4 Diossano15°C/min

Vial per HS in Acqua

0.4 mL/min

Colonna Condizioni

Fase stazionaria MEGA-1701 Iniettore 230°C T inizialeDiametro interno 0.25 mm Volume iniezione RampaSpessore film Diluizione campione 1:200 in Cicloesano T finaleLunghezza 25 m Gas di trasporto Idrogeno Rivelatore FID 250°C

CAMOMILLA – GC Convenzionale vs FAST-GC


Split Oven 50°C (0.1 min)1.0 µL 3°C/min

0.3 µm 250°C (5 min)1.5 mL/min

28 55 min

GC Convenzionale

Colonna Condizioni

Fase stazionaria MEGA-1701 FAST Iniettore 230°C T inizialeDiametro interno 0.1 mm Volume iniezione RampaSpessore film Diluizione campione 1:200 in Cicloesano T finaleLunghezza 5 m Gas di trasporto Idrogeno Rivelatore FID 250°C




0.1 µm 250°C (5 min)0.5 mL/min

4.4 10.5 min

FAST - GC

Colonna Condizioni

Fase stazionaria MEGA-SE54 Iniettore 230°C T inizialeDiametro interno 0.25 mm Volume iniezione RampaSpessore film Diluizione campione 1:200 in Cicloesano T finaleLunghezza 25 m Gas di trasporto Idrogeno Rivelatore FID 250°C




0.3 µm 250°C (5 min)1.5 mL/min

25 48 min

GC Convenzionale

Colonna Condizioni

Fase stazionaria MEGA-SE54 FAST Iniettore 230°C T inizialeDiametro interno 0.1 mm Volume iniezione RampaSpessore film Diluizione campione 1:200 in Cicloesano T finaleLunghezza 5 m Gas di trasporto Idrogeno Rivelatore FID 250°C




0.1 µm 250°C (5 min)0.5 mL/min

8.5 min

FAST - GC

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