GC 컬럼의 종류

여러 유형의 가스 크로마토그래피(GC) 컬럼을 사용할 수 있으며, 각 컬럼은 특정 용도에 적합한 고유한 특성을 가지고 있습니다. 다음은 가장 일반적인 GC 열 유형입니다:

1. Packed Column: 이러한 기둥은 규조토 또는 실리카 겔과 같은 단단한 지지 재료로 채워진 튜브로 구성됩니다. 포장된 기둥은 오늘날 덜 흔하지만 여전히 극지방 화합물 분석이나 대규모 분리와 같은 특정 용도에 사용됩니다.

2. Capillary Column: 이러한 기둥은 폴리머 또는 접합상과 같은 고정상 물질로 코팅된 얇고 유연한 모세관으로 구성됩니다. 모세관 열은 효율성이 높고 분석 시간이 빠르며 적용 범위가 넓기 때문에 오늘날 더 일반적으로 사용됩니다.

3. Polar Column: 이러한 기둥에는 시아노 또는 카르복실산과 같은 극성 작용기를 갖는 고정상 물질이 있습니다. 그것들은 종종 알코올, 유기산, 살충제와 같은 극성 화합물을 분리하는 데 사용됩니다.

4. Non Polar Column: 이러한 기둥에는 디메틸 폴리실록산 또는 폴리에틸렌 글리콜(PEG) 상과 같은 비극성 고정상 물질이 있습니다. 일반적으로 탄화수소, 지방산 및 에센셜 오일과 같은 비극성 또는 약간 극성인 화합물을 분리하는 데 사용됩니다.

5. Chiral columns: 이러한 열에는 키랄 분자의 하나의 이성질체(거울 이미지)에 대해 선택적인 고정 위상 물질이 있습니다. 그것들은 서로 다른 생물학적 활동과 특성을 가질 수 있는 이성질체를 분리하고 식별하는 데 사용됩니다.

6. Specialty columns: 휘발성 유기 화합물(VOCs) 분석용 열, 고온 응용용 열 및 복합 혼합물 분석용 열과 같은 특정 응용 분야에 사용할 수 있는 특수 GC 열도 있습니다.

적절한 GC 컬을 선택하는 것은 표본 유형, 분석물 유형 및 수, 원하는 분리 및 탐지 한계를 포함한 분석의 특정 요구 사항에 따라 달라집니다.

 

가스 크로마토그래피에서의 분리 구조에 대해 설명합니다.시료 주입부에서 기화한 시료 혼합물은 캐리어 가스에 의해 운반되어 컬럼 내로 들어갑니다.
컬럼 내에서는 시료성분과 컬럼 내 고정상과의 상호작용(흡착, 분배)에 의해 각 성분이 선택적으로 지연됨으로써 검출기까지의 도달시간에 차이가 나타나 분리가 달성됩니다.


Ⅰ장-3-2 고정상에 의한 분류입니다.
고정상의 종류에 따라 기-고크로마토그래피와 기-액크로마토그래피로 분류됩니다. 기-고크로마토그래피는 시료와 고정상(흡착제)의 흡착에 의해 분리됩니다.흡착제에는 실리카겔, 활성탄, 알루미나, 합성 제올라이트 등을 사용하여 희가스 및 저급탄화수소 분리에 많이 사용되고 있습니다.
기-액 크로마토그래피에서는 시료와 고정상(액상)의 분배에 의해 분리됩니다.액상에는 디메틸폴리실록산이나 폴리에틸렌글리콜 등이 많이 사용되어 유기화합물 전반의 분리에 사용됩니다.



Ⅰ장-3-3 카람에 의한 분류입니다.
컬럼의 종류에는 스테인리스나 유리 등의 내경 2~4mm의 관 속에 입자상 충전제를 채운 충전 컬럼(팩드 컬럼)과 퓨즈드 실리카나 스테인리스 등에서 내경 1mm 이하의 관 내면에 액상이나 충전제를 유지시킨 캐피러리 컬럼이 있습니다.



Ⅰ장-3-4팩드 컬럼과 캐피러리 컬럼의 비교입니다.
가스 크로마토그래피에서 분리 컬럼은 팩드 컬럼과 캐피러리 컬럼 두 가지로 나눌 수 있습니다.

팩드 컬럼 캐피러리 컬럼입니다
내경(mm) 2~4~1
길이(m) 1~55~100 입니다
막두께(µm) 3~100.1~5.0
이론 단수 N 2,000~100,000 7,500~300,000
분리능 N/m 2,000~2,500 1,500~5,000
재질 유리,스테인레스 외 퓨즈드실리카,스테인레스 외입니다.
불활성도 낮습니다
샘플부하량(µg) 10~200.05~3.0
팩드 컬럼은 고정상을 함침, 도포한 담체 또는 흡착제를 유리나 스테인리스 관에 충진한 것입니다.캐피러리 컬럼은 중공세관의 내면에 고정상 또는 흡착제를 도포하거나 화학 결합한 것입니다.



이론단수가 큰 컬럼, 즉 이론단상당높이(HETP)의 작은 컬럼이 성능이 좋은 컬럼이라고 할 수 있습니다.성능이 좋은 컬럼은 컬럼 내에서 피크의 확대가 작은 것을 말합니다.컬럼 내에서의 피크의 확산 과정을 설명하는 것으로 Van Deemter의 식이 있습니다.

HETP = A + B / u + (Cs + Cm) u
A : 다유로 확산입니다.
캐리어 가스 안에서의 분자 확산입니다.
Cs : 고정상에서의 물질 이동 저항입니다.
Cm : 이동상에서의 물질 이동 저항입니다.
u : 캐리어 가스의 평균선 속도입니다.

Van Deemter 식에서 캐피러리 컬럼과 팩드 컬럼의 차이를 생각합니다.A는 다유로 확산에 관한 항으로 컬럼 내 소용돌이에 의해 생기는 이동상의 난류를 고려한 것입니다.단, 캐피러리 컬럼의 경우에는 팩드 컬럼과 같이 다유로가 존재하지 않기 때문에 A의 항에 의한 피크의 확대는 거의 무시할 수 있습니다.