⑩カラム内径について(スケールダウン・スケールアップ)

はじめに

下表にカラム内径と、標準流速、使用装置、配管内径、用途、4.6mmI.D.カラムとの面積比、推奨粒子径を、一覧にまとめました。
最も汎用されているカラム内径4.6mmI.D.からスケールアップ、スケールダウンされる場合の、サンプル負荷量、消費溶媒の概算などにご利用いただけます。

内径(mmI.D.) 1.0 2.0 3.0 4.6 10 20 28 50
標準流速(ml/min) 0.05 0.2 0.4 1 5 18 37 70
検出器セル・
インジェクター
セミミクロ用 分析用 分取用
配管内径(mm) 0.05 0.1 0.2-0.3 0.5 1.0
用途 省溶媒
LC-MS
標準装置
で省溶媒
標準 分取(小) 分取(中) 分取(大) 分取(特大)
4.6mmI.D.
との面積比
0.05 0.19 0.43 1.00 4.73 18.90 37.05 118.15
推奨粒子径(µm) 3 or 5 5 15 以上

スケールダウン例

汎用内径4.6mmカラムから内径の小さなカラムにスケールダウンする場合、同じカラム長であればサンプル負荷量は、一般的にカラムの断面積に比例します。内径3.0mmカラムは従来の装置を変更することなく高感度、省溶媒を実現します。内径2.0mm、1.0mmカラムはHPLC装置の配管、インジェクター、検出器のセル等をセミミクロ対応にして頂くことにより、さらに高感度となり微量成分の分析が可能となります。

カラムサイズ 4.6 mmI.D.
×
150mm
3.0 mmI.D.
×
150mm
2.0 mmI.D.
×
150mm
1.0 mmI.D.
×
150mm
クロマトグラム
標準流速(ml/min) 1.0 0.4 0.2 0.05
分析圧力(MPa) 3.4 3.6 3.8 3.6
サンプル注入量
(µl)
1.0 0.4 0.2 0.05
検出器セル・
インジェクター
分析用 セミミクロ用
検出器感度(AUFS) 0.08 0.04
配管内径(mm) 0.25 0.10 0.05
分析条件
カラム COSMOSIL 5C18-MS-II サンプル  
  1. Benzene
  2. Toluene
  3. Ethylbenzene
  4. Propylbenzene
  5. Butylbenzene
  6. Amylbenzene
移動相 アセトニトリル:水=70:30
流速 1.0ml/min
温度 30℃
検出 UV 254nm

スケールアップ例

分析から分取へスケールアップされる場合、同じ充填剤(同じ粒子径)、同じカラム長の場合サンプル負荷量は、一般的にカラムの断面積に比例します。カラムの断面積=(1/2カラム内径)2×3.14

カラムサイズ 4.6mmI.D.
×
250mm
10mmI.D.
×
250mm
20mmI.D.
×
250mm
クロマトグラム
標準流速(ml/min) 1.0 5.0 19.8
分析圧力(MPa) 5.5 5.9 5.8
サンプル注入量(µg) 125 625 2,500
検出器セル・
インジェクター
分析用 分析用 分取用
配管内径(mm) 0.25 0.25 1.0
分析条件
カラム COSMOSIL 5SL-II 温度 30℃
移動相 酢酸エチル:エタノール=4:1 検出 UV 254nm
流速 1.0ml/min サンプル Triton X-100

粒径の比較例

5µmの粒子を15µmに変更することにより、理論段数(N)は1/3、圧力は1/9(いずれも理論値)になります。
下の例のようにサンプルを少量注入した場合、5µmと15µmでは理論段数に大差がありますが、サンプルを大量に注入した場合にはほとんど差はなくなります。 そのため内径28mm以上のカラムを使用し分取される場合は、圧力の低い15µmの充填剤を推奨しております。

5C18-AR-II
N=23000
注入量=1µl 15C18-AR-II
N=5500
 
N=2800
注入量=100µl N=2200

N=4.Naphthaleneのピークの理論段数

分析条件
カラムサイズ 4.6mmI.D.×250mm
移動相 メタノール:水=70:30
流速 1.0ml/min
温度 30℃
検出 UV 254nm
分析圧力 5C18-AR-II:10.9 MPa
15C18-AR-II:1.8 MPa
サンプル
  1. Uracil
  2. Methyl Benzoate
  3. Toluene
  4. Naphthalene

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