降低溶剂消耗量的方法

降低溶剂消耗量的方法-节省乙腈溶剂的对策-岛津制作所在HPLC的UV检测中，HPLC用乙腈由于在短波长一侧的干扰较少等，而得到广泛应用，但最近一段时间，乙腈短缺，价格攀升。

乙腈是生产丙烯腈时的副产物，由于以丙烯腈为主原料的ABS树脂(用途：汽车零部件等)的减产，乙腈的生产量以及库存都在减少。

本文就如何节省乙腈溶剂进行了说明，从日常可做到的少量节约，到有效利用已有LC 系统大幅降低溶剂使用量。

由于分析上的制约以及样品的不同，最佳方法也不尽相同，但为了降低分析业务成本、保护环境，您不妨进行一下以下尝试。

1日常可做到的节约 (3)1-1) 将色谱柱清洗溶剂变更为甲醇1-2) 降低调整、分析结束后停机时消耗的溶剂量1-3) 在等度洗脱条件下进行流动相2液混合 (已有梯度洗脱系统时)2使用已有LC系统时的方法 (5)2-1) 流动相从乙腈变更为甲醇2-2) 使用高性能短色谱柱3变更已有LC系统的配置 (9)3-1) 色谱柱内径的尺寸减小（半微量化）・・分离得以保留不变，降低流动相流量 3-2) 快速化 ・・使用分离性能出色的小尺寸色谱柱，缩短分析时间3-3) 溶剂再循环・・未检测到峰时，将从检测器出口排出的洗脱液返回到流动相储液瓶中，以节约溶剂4介绍省溶剂实施方案 (18)・・将已有LC系统升级为省溶剂型LC系统1日常可做到的节约首先，完善乙腈的库存管理，最为重要的是在流动相储液瓶上记载使用者的姓名、流动相组成/配制日期(避免因内容不明而废弃流动相）。

并且，重新审视日常的分析业务，通过实行以下措施，可以减少溶剂的浪费。

(1)将色谱柱清洗溶剂变更为甲醇(2)降低在分析前的调整以及分析结束后停机时消耗的溶剂量(3)在等度洗脱条件下进行流动相2液混合 (已有梯度洗脱系统时)1-1) 将色谱柱清洗溶剂变更为甲醇您是否因为分析流动相使用的是乙腈，所以在色谱柱清洗中也在使用着乙腈呢？为了将用于分析的乙腈变更为甲醇，需要考虑分离模式的变化，但在多数的场合下，可以使用甲醇进行清洗。

有时甲醇的清洗效果高于乙腈。

但是，甲醇/水系的压力高于乙腈/水系，因此，在开始清洗时，请以较小的流量(分析时流量的一半左右），边观察压力的变化边送液。

（在使用甲醇之前，请阅读色谱柱说明书确认是否可以使用甲醇。

) 并且，甲醇的比例设定要高于现在所用清洗液的乙腈比例。

(比如，清洗液的乙腈比例为50%时，设定甲醇的比例为80%等。

） 特别是含碱性化合物时，如果使用混合0.1%左右磷酸水的清洗液则可提高清洗效果。

分析结束后卸下色谱柱，有时出于流路清洗或长期保管的目的，使用不同于流动相的溶剂置换流路，同样，也可使用甲醇代替乙腈。

1-2)降低调整、分析结束后停机时消耗的溶剂量在分析前进行流动相送液直到基线稳定以实施调整，或在分析后停机时进行送液直到色谱柱温度降低，您是否曾经在这些时候离开装置而造成了过度送液？如果利用LC工作站（LCsolution等）、系统控制器的自动化功能，可在一定时间之后开始分析或停止泵的送液。

使用这样便利的功能，可以抑制非实际测定时的无谓的流动相消耗量 。

1-3)在等度洗脱条件下进行流动相2液混合(已有梯度洗脱系统时)在等度洗脱分析时，一般预先将水系和有机溶剂系溶剂混合后使用，但是，有没有发生过在分析结束后还剩有混合溶剂而造成浪费的情况呢？即使在等度洗脱分析时也可以与高压梯度洗脱一样利用2台送液单元进行混合，或者使用低压梯度洗脱单元进行混合。

在等度洗脱分析中，为了避免在分析中流动相用尽而多准备一些流动相，往往在最后废弃多余的部分（短时期内尚可保存，但有可能因蒸发而组成发生变化）。

并且，在探讨分析条件中，继续以其他的分析条件进行尝试时，如果流动相预先混合好，则就只好废弃掉未用完的流动相，造成无谓的溶剂消耗。

在梯度洗脱系统中，有机溶剂是由独立的流动相储液瓶供给，即使在不同的流动相条件下，有机溶剂仍然可以再利用。

虽然在要求微妙分离的分析中，需要与使用预先混合的流动相时的分离状况进行比较讨论，但在大部分的事例中，不需要大幅变更分析条件等，可实现节省溶剂。

2使用已有LC系统时的方法2-1)流动相从乙腈变更为甲醇如有可能，还可以考虑将用于流动相的乙腈置换为甲醇。

但由于洗脱选择性的差异等原因，分离或分析条件有可能发生变化。

置换为甲醇时必须注意以下事项。

1)吸光度在UV低波长侧，甲醇的吸收大于乙腈，因此，根据检测波长，有可能基线难以稳定或者噪声变大。

梯度洗脱分析时，与使用乙腈时相比，鬼峰变大。

2)洗脱力乙腈与甲醇的洗脱力不同，与水系的混合系时，乙腈的洗脱力大。

如果将使用乙腈时的条件置换为甲醇时，请尝试提高有机溶剂的比率。

另一方面，有机溶剂极接近或为100%时，溶剂的性质(极性)全面显现，甲醇的洗脱力变大。

甲醇25%乙腈10%3)分离(洗脱)的选择性乙腈与甲醇的分离选择性不同，有时分离度或洗脱顺序发生变化。

这可认为是由有机溶剂分子的化学性质（甲醇：质子性，乙腈：非质子性）的差异所造成的。

方法变更时，需要注意是否对分离产生了影响，但也有时能够分离以水/乙腈系不能分离的成分。

甲醇4)压力甲醇粘性高于乙腈，因此，水/甲醇系时色谱柱压力高于水/乙腈系。

将水/乙腈系的流动相条件置换为甲醇时，先通入较小的流量，边观察送液压力边确定分析流量。

（请您在使用甲醇之前，阅读色谱柱说明书，确认是否可以使用。

)由于较水/乙腈系提高了有机溶剂比率，所以，在甲醇比率为40～60％时，应特别注意。

2-2)使用高性能短色谱柱■概论灵活应用已有LC系统方便地实现省溶剂化的方法之一是变更为内径相同的短色谱柱。

比如，如下例所示，将色谱柱长度缩短至1/2时，分析时间也缩短到1/2。

如果只是简单地更换为同一种填料的短色谱柱，则会发生分离恶化，但将填料粒径从5μm 缩小到2.2μm，就可维持分离。

【色谱柱更换例】现在的色谱柱：150 mm L.×4.6 mmI.D.(Shim-pack VP-ODS； 粒径5μm)新选用的色谱柱：75 mm L.× 4.6 mmI.D.(Shim-pack XR-ODS； 粒径2.2μm)分析条件：梯度洗脱分析时，将时间程序的设定时间全部缩短到1/2。

送液泵的流速、样品的注入量不变更。

梯度洗脱混合器：梯度洗脱分析的时，变更为约一半左右容量的混合器。

（岛津LC时，如果连接的是1.7mL的混合器的话，那么变更连接为0.5mL的混合器)■注意点但是，不能适用于所有的峰。

洗脱比较快的峰或峰数较多时，常规LC与短色谱柱的组合，因配管、检测池产生的色谱柱外扩散的影响，造成理论塔板数降低、分离恶化。

在确定分析条件时，如果使用方法移植程序，则可以判断是否是恰当的移植。

填料的种类与现在使用中的色谱柱不同时，有时因保留特性的差异，分离模式发生变化。

如果认为溶剂消耗量减半仍然未实现省溶剂化时，根据「3-2) 快速化」的说明，如果变更已有LC系统则可以缩短分析时间。

3变更已有LC系统的配置3-1) 色谱柱内径的尺寸减小（半微量化）■原理如果使用填料相同但色谱柱内径小的色谱柱，则流动相消耗量相应于色谱柱的(内径)2而减少。

假设将同质量的样品注入了内径2mm、长度150mm的半微量色谱柱和内径4.6mm、同一长度的常规色谱柱中，如果使流动相线速度相等 (下图中1.0mL/min和0.2mL/min)，因为色谱柱的长度相同，所以成分洗脱位置 (保留时间)相同，那么，流动相消耗量减少至原有的1/5。

这被称为半微量LC。

■优点最近，使用同一填料的4.6mmI.D.色谱柱和2mmI.D.色谱柱，大多都已产品系列化。

分离选择性基本上处于同等程度（因充填方法不同多少有些差异，所以，有时分离模式有差异），因此，获得同样的色谱图的可能性高，这是半微量化的特长。

■注意点但是，为使半微量LC可以获得与常规色谱柱相同的分析结果，有需留意的事项。

如果固定相填料相同，那么在同一色谱柱长度时，样品在流动相流速方向上的扩散也在同等程度，所以，在色谱柱洗脱部上的成分谱带宽度(上图的a和b）相同。

b的截面积是a 的1/5，因此，通过检测池部的样品成分的浓度，对应于两色谱柱的流动相流量比，b为a 的5倍，即b响应为a的5倍。

这称为质量灵敏度，色谱柱内径越小，其越大。

但是，这种效果是假设可忽视样品注入容量为前提，实际上，有注入容量的影响，因此，单纯为了获得相同的色谱图，注入容量也需要相应于色谱柱截面积而减少。

在图例 (A和C)中，注入样品容量为1/5，结局响应相等。

这称为浓度灵敏度，与色谱柱内径无关，是一定值。

在半微量LC中，如下面要说明的那样，为了相应于色谱柱截面积抑制色谱柱外扩散，流路使用小内径的配管。

UV检测器的流通池也是小内径的适合，但光路长变短或光路截面积变小时，因光量减少，吸收响应变小。

通常噪声水平变化不大，因此，灵敏度有可能变低。

■制约事项另一方面，抑制配管等造成的色谱柱外扩散的影响是比较重要的。

下图是分别使用半微量LC系统/常规LC系统 (也包括UV检测器检测池)与半微量色谱柱组合，分析p-羟基苯甲酸烷基酯4成分的例子。

可知常规LC系统时，与色谱柱尺寸相比，色谱柱外容量过大，理论塔板数显著降低。

n-丁基对羟基苯甲酸乙酯n-丁基对羟基苯甲酸乙酯使用半微量色谱柱时，为了抑制色谱柱外扩散，配合色谱柱的内径，使用小尺寸的流路配管、检测器检测池。

并且，配合流路整体尺寸的减小，也使用小的梯度洗脱混合器。

自动进样器也要考虑样品通过部分的配管内径(SIL-20A系列，SIL-10ADvp，SIL-HT的配管内径为0.13mm）。

配管内径0.3mmI.D.⇒0.13mmI.D.梯度洗脱混合器 0.5mL (标准最小)⇒100μL（半微量混合器)检测器检测池8μL⇒2.5μL(半微量检测池)另外，与常规LC相比，要求送液单元在低流量域具有流量准确性、精密性等送液稳定性，要求自动进样器具有微量注入时的注入重现性。

Prominence系列可满足这样的基本性能。

交叉污染的影响相对变大，因此，最好使用像SIL-20A那样的采取了降低交叉污染措施（直接注入方式，针表面材质，针清洗，阀材质等）的自动进样器。

已有LC系统可以对应低流量送液、微量样品注入时，半微量化可期待获得大的省溶剂效果。

需要半微量色谱柱时，请向岛津技迩公司问询。

3-2) 快速化超快速分析，实现省溶剂化，降低分析成本在UV检测之中，由于乙腈在短波长侧的干扰少等原因而被普遍使用。

最近乙腈短缺成为人们议论的话题。

在此介绍与之前的方法相比能够大幅降低溶剂消耗量、缩短分析时间的「分析的快速化」方法。

● 通过分析的快速化缩短分析时间分析快速化可以达到什么程度呢？比如，12种头孢类抗生素成分的分析，如果使用常规LC则需要27.5分钟，但使用超快速HPLC UFLC则只需4分钟即可完成。