18
M6thodes de prdparation des colonnes capillaires utilis~es en chromatographie en phase gazeuse I. Colonnes capillaires vraies Methods of Preparation of Capillary Columns Used in Gas Chromatography I. True Capillary Columns Methoden zur Herstellung von Trennkapillaren fiir die Gas-Chromatographie I. Echte Trennkapillaren J. Merle d'Aubigne/C. Landault/G. Guiochon D6partment de Chimie. Ecole Polytechnique - Paris - France Summary: In the light of recent literature and of their personal experience, the authors discuss the various problems encountered in the preparation of capillary columns and in their use. First of all a simple and rapid method for determining the possible origins of poor analytical results is indicated; then the various factors that may influence the choice of the capillary tube, the treatment to be applied, and the method of depositing the stationary phase are discussed. The advantages and disadvantages of the two principal coating methods: the static method and the dynamic method are also compared. Finally, a certain number of tests are described by which the quality of a column and of its treatment, as well as its capacity for resolving polar or non-polar mixtures, can be determined. Zusammenfassung: Unter BeriJcksichtigung der neueren Literatur und ihrer pers6nlichen Erfahrung diskutieren die Autoren die verschiedenen Probleme bei der Her- stellung und Benutzung yon Trennkapillaren, Sic fiihren zun~ichst eine einfache und schnelle Methode an, mit der man die m6glichen Griinde for schlechte analytische Er- gebnisse feststellen kann; dann diskutieren sic die ver- schiedenen Faktoren, die die Wahl des Kapillarrohres, die daran vorzunehmende Behandlung und das Verfahren der Belegung mit stationarer Phase beeinflussen k6nnen. Sic vergleichen sodann die Vor- und Nachteile der beiden haupts~ichlichen Methoden: der statischen und der dyna- mischen Methode. Schliet~lich l~t sich mit verschiedenen Tests die Qualit~it einer Kapillare und der durchgefuhrten Behandlung bestimmen sowie ihre F/ihigkeit, polare oder unpolare Gemische aufzutrennen. R6sumd: Les auteurs discutent,/l la lumibre de la litt6ra- ture r6cente et de leur exp6rience personnelle, les divers probl6mes rencontr6s darts la pr6paration des colonnes capillaires et dans leur utilisation. Ils indiquent d'abord une m6thode simple et rapide permettant de ddterminer l'origine 6ventuelles de mauvais r6sultats analytiques puis ils discutent les diff6rents facteurs pouvant influencer le choix du tube capillaire, les traitements ~ lui faire subir et la m6thode de d6p6t de la phase stationnaire. Ils compa- rent ensuite les avantages et les inconv6nients des deux principales m6thodes : la m6thode statique et la m6thode dynamique. Enfin, un certain nombre de tests permettent de ddterminer la qualit6 d'une colonne et des traitements effectu~s, son aptitude ~ r~soudre des m61anges polaires ou non polaires. Depuis que les colonnes capillaires ont 6t6 invent@s par Golay [1,2] leur diffusion a 6t6 tr~s lente, malgr6 les avan- tages consid6rables qu'elles pr6sentent dans de nombreux cas [3], avantages qui devraient conduire ~ un emploi beau- coup plus r6pandu. I1 est vrai que la politique commerciale suivie par les inventeurs n'a pas beaucoup favoris6 cette diffusion [4]. Plus r6cemment de nouveaux types de colonnes d6riv6s des colonnes capillaires ont 6t6 d@rits: colonnes capillai- res remplies [5], colonnes ~ parois recouvertes d'un film mince poreux ("SCOT", "PLOT") [6]. De nombreux articles th6oriques ont 6t6 publi6s sur les performances compar6es de ces diff6rents types de co- lonnes, sur leurs avantages et leurs inconv6nients par rap- port aux colonnes classiques et sur les crit6res h suivre pour choisir la colonne permettant le mieux de r6soudre un pro- bl6me analytique donn6 [3, 7]. I1 existe en revanche peu de publications consacr6es ~ la r6alisation pratique de ces colonnes; la plupart des articles traitant de ce probl~me d6crivent un mode particulier, plus ou moins nouveau, de pr6paration, mais il n'existe pas, h notre connaissance, de travail d'ensemble d6crivant, discutant et comparant les divers modes de pr6paration des colonnes capillaires, ~ l'exception de l'ouvrage de Kaiser [8], d6j/~ ancien et consacr6 uniquement aux colon- nes capillaires vraies et du livre de Ettre [15]. Chromatographia 4, 1971 SeriaI 309

Méthodes de préparation des colonnes capillaires utilisées en chromatographie en phase gazeuse

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Méthodes de préparation des colonnes capillaires utilisées en chromatographie en phase gazeuse

M6thodes de prdparation des colonnes capillaires utilis~es en chromatographie en phase gazeuse I. Colonnes capillaires vraies

Methods of Preparation of Capillary Columns Used in Gas Chromatography

I. True Capillary Columns

Methoden zur Herstel lung von Trennkap i l la ren f i i r die Gas-Chromatographie I. Echte Trennkapillaren

J. Merle d 'Aubigne/C. Landaul t /G. Gu iochon

D6partment de Chimie. Ecole Polytechnique - Paris - France

Summary: In the light of recent literature and of their personal experience, the authors discuss the various problems encountered in the preparation of capillary columns and in their use. First of all a simple and rapid method for determining the possible origins of poor analytical results is indicated; then the various factors that may influence the choice of the capillary tube, the treatment to be applied, and the method of depositing the stationary phase are discussed. The advantages and disadvantages of the two principal coating methods: the static method and the dynamic method are also compared. Finally, a certain number of tests are described by which the quality of a column and of its treatment, as well as its capacity for resolving polar or non-polar mixtures, can be determined.

Zusammenfassung: Unter BeriJcksichtigung der neueren Literatur und ihrer pers6nlichen Erfahrung diskutieren die Autoren die verschiedenen Probleme bei der Her- stellung und Benutzung yon Trennkapillaren, Sic fiihren zun~ichst eine einfache und schnelle Methode an, mit der man die m6glichen Griinde for schlechte analytische Er- gebnisse feststellen kann; dann diskutieren sic die ver- schiedenen Faktoren, die die Wahl des Kapillarrohres, die daran vorzunehmende Behandlung und das Verfahren der Belegung mit stationarer Phase beeinflussen k6nnen. Sic vergleichen sodann die Vor- und Nachteile der beiden haupts~ichlichen Methoden: der statischen und der dyna- mischen Methode. Schliet~lich l ~ t sich mit verschiedenen Tests die Qualit~it einer Kapillare und der durchgefuhrten Behandlung bestimmen sowie ihre F/ihigkeit, polare oder unpolare Gemische aufzutrennen.

R6sumd: Les auteurs discutent,/l la lumibre de la litt6ra- ture r6cente et de leur exp6rience personnelle, les divers probl6mes rencontr6s darts la pr6paration des colonnes capillaires et dans leur utilisation. Ils indiquent d'abord une m6thode simple et rapide permettant de ddterminer l'origine 6ventuelles de mauvais r6sultats analytiques puis ils discutent les diff6rents facteurs pouvant influencer le

choix du tube capillaire, les traitements ~ lui faire subir et la m6thode de d6p6t de la phase stationnaire. Ils compa- rent ensuite les avantages et les inconv6nients des deux principales m6thodes : la m6thode statique et la m6thode dynamique. Enfin, un certain nombre de tests permettent de ddterminer la qualit6 d'une colonne et des traitements effectu~s, son aptitude ~ r~soudre des m61anges polaires ou non polaires.

Depuis que les colonnes capillaires ont 6t6 invent@s par Golay [1,2] leur diffusion a 6t6 tr~s lente, malgr6 les avan- tages consid6rables qu'elles pr6sentent dans de nombreux cas [3], avantages qui devraient conduire ~ un emploi beau- coup plus r6pandu. I1 est vrai que la politique commerciale suivie par les inventeurs n'a pas beaucoup favoris6 cette diffusion [4].

Plus r6cemment de nouveaux types de colonnes d6riv6s des colonnes capillaires ont 6t6 d@rits: colonnes capillai- res remplies [5], colonnes ~ parois recouvertes d'un film mince poreux ("SCOT", "PLOT") [6].

De nombreux articles th6oriques ont 6t6 publi6s sur les performances compar6es de ces diff6rents types de co- lonnes, sur leurs avantages et leurs inconv6nients par rap- port aux colonnes classiques et sur les crit6res h suivre pour choisir la colonne permettant le mieux de r6soudre un pro- bl6me analytique donn6 [3, 7].

I1 existe en revanche peu de publications consacr6es ~ la r6alisation pratique de ces colonnes; la plupart des articles traitant de ce probl~me d6crivent un mode particulier, plus ou moins nouveau, de pr6paration, mais il n'existe pas, h notre connaissance, de travail d'ensemble d6crivant, discutant et comparant les divers modes de pr6paration des colonnes capillaires, ~ l'exception de l'ouvrage de Kaiser [8], d6j/~ ancien et consacr6 uniquement aux colon- nes capillaires vraies et du livre de Ettre [15].

Chromatographia 4, 1971 SeriaI 309

Page 2: Méthodes de préparation des colonnes capillaires utilisées en chromatographie en phase gazeuse

Nous allons drcrire ici les diffrrents procrdrs que nous utilisons pour prrparer des colonnes capillaires et qui rr- stdtent d'une exprrience accumulre depttis prrs de dix ans. Notre observation grnrrale est qu'il n'est pas trbs difficile de prrparer d'une manirre reproductible de bonnes colon- nes capillaires, ~ condition de procrder d'une manirre tr~s soigneuse. Les oprrations sont en effet plus drlicates que dans la prrparation des colonnes classiques et si l'on n' opt- re pas convenablement, on n'obtiendra pas, comme dans le cas des colonnes classiques, des cotonnes simplements mrdiocres, mais de mauvaises colonnes, souvent inutilisa- bles.

Nous avons 6galement remarqu6 que plusieurs procrdrs, bien au point, conduisent ~ des rrsultats ~ peu pros 6quivalents

condition de les suivre parfaitement. En revanche, il est toujours dangereux de mrler des drtails de plusieurs pro- crdrs diff~rents. I1 l'est ~galement de chercher h innover et surtout/~ shnplifier rant que l'on n'a pas mis au point pour soi-mSme l'un des procrdrs drcrits dans la littrrature et dont la plupart sont examinrs ci-aprrs. Pour cela, il faut suivre scrupuleusement la recette et se souvenir que, comme dans routes les bonnes recettes, tousles drtails comptent. De nombreux 6checs sont en fait imputables au manque de soin, ~ trop de eonfiance en soi de drbutants pressrs. La prrparation des colonnes capillaires est encore un art et, comme tel, laisse aussi une large part/t l'originalit6 et

l'invention, une fois la technique bien mal"trisre. Nous examinerons successivement l'origine des principales difficultrs/~ rrsoudre, puis Its remrdes que l 'on peut y apporter et les principaux problrmes techniques qui sont les suivants:

- la conception de l'appareil qui doit 6tre adapt6 aux colonnes capillaires: de nombreux drboires viennent de l'emploi d'un appareil incorrect (ou de l'emploi incorrect d'un bon appareil),

- le choix et la prrparation du tube,

- le d rp r t de la phase stationnaire,

- le conditionnement des colonnes,

- les tests ~ faire subir aux colonnes.

I. P r i n c i p a l e s s o u r c e s d e s diffieult6s rencontr6es dans la pr6paration d e s c o l o n n e s capillaires

L'emploi d'une mauvaise colonne capillaire se traduit par l'obtention d'un chromatogramme ayant des pies real s6- parrs, c'est-~-dire par une faible efficaeitr. II peut 6tre in- trressant de chercher h savoir quelle est l'origine de ce phr- nom~ne et quelles sont les conditions que l'on dolt satis- faire pour prrparer de bonnes colonnes.

Dans une colonne capillaire la phase stationnaire n'est pas drposre sur la paroi interne sous forme d'un film uniforme. Giddings [9] a montr6 que s'il en 6tait ainsi le liquide se rassemblerait, plus ou moins vite suivant sa viscositr, lh oh le diam~tre de la colonne est le plus petit, la moindre fluc- tuation de diamrtre provoquant l'accumulation de phase liquide et 6ventuellement la formation d'une goutte entra- vant le passage du gaz. Pour 6viter ce phrnom~ne, il fau- drait que la tolrrance sur le diam~tre soit trrs infrrieure

ce que l'on sait r~aliser e t a fortiori aux fluctuations de diamrtre dans les tubes utilisrs pour prrparer nos meilleures colonnes (fluctuations sur le diamrtre, environ ___ 5 %).

Puisque darts le cas des bonnes colonnes capillaires on n' observe pas cette drgradation lente, on est bien oblig6 de conclure que la phase liquide se trouve sous forme d'un rrseau de gouttelettes dispersres sur la paroi du tube, sans lien entre elles, sauf peut-~tre un film monomolrculaire de phase. Cette conclusion est 6tayre par une autre observa- tion : on ne peut rendre compte de la variation de la HETP des colonnes capillaires avec la vitesse du gaz vecteur qu'en prenant un terme de rrsistance au transfert de masse en phase liquide sensiblement plus grand que celui qui rrsulte de l 'rquation de Golay [2]. Or, dans ce terme, le seul pa- ram~tre incertain qui intervienne est l'rpaisseur moyenne du film de phase stationnaire que l'on peut en principe calculer en divisant le volume de phase stationnaire par la surface interne de la coloime. On constate en outre que si l'on prrpare des colonnes ayant des quantitrs de phase sta- tionnaire diffrrentes ce terme de rrsistance aux transferts de masse en phase liquide varie peu, ce qui s'explique bien si les gouttelettes gardent un diam~tre constant, seule leur densit6 variant. On devrait done dans le terme correspon- dant de l 'rquation de Golay remplacer l'rpaisseur moyenne du film de phase par le diamrtre moyen des gouttelettes de phase stationnaire. Ce diamrtre est en grnrral d'environ 2p .

Lorsque l'on examine au microscope la surface interne d'une colonne capillaire en verre, apr~s sa prrparation, on observe des myriades de points brillants dont la dimension ne peut pratiquement pas 6tre mesurre, ce qui est bien en accord avec le rrsultat ci-dessus. Ces points n'apparaissent pas sur les tubes capillaires non traitrs. Ce rrsultat est con- flrm~ par l'observation des micrograplfies 61ectroniques de Drew et Bens [10].

Pour obtenir de bonnes colonnes capillaires il faut done la fois:

- que la distribution des gouttelettes de phase station- naire sur la paroi interne des colonnes soit homogr- ne, ces gouttelettes ayant un diam~tre aussi faible que possible.

- que la surface du verre, et en particulier la surface de contact gaz-solide, non recouverte par la phase liquide, soit aussi homog~ne que possible, et en par- ticulier ne comporte pas de groupes d'atomes capa- bles de donner une adsorption sp~eifique des com- posrs adsorbrs (l'adsorption non-sprcifique est inr- vitable d~s lors qu'il y a surface de contact gaz-soli- de). Une adsorption sprcifique conduit en effet :~ une cinrtique de drsorption drfavorable et h des pies dissymrtriques [11, t2].

Cette seconde condition conduira ~ effectuer des traite- ments de la surface du capillaire que nous discuterons plus loin. Notons ici simplement que ces traitements ne doivent pas ~tre poussds trop loin ni effecturs sans discernement: une surface absolument lisse ne prrsenterait aucun point d'ancrage pour les gouttelettes de phase stationnaire et con- duirait done ~ de mauvaises colonnes. Heureusement une

310 Chromatographia 4, 1971 Serial

Page 3: Méthodes de préparation des colonnes capillaires utilisées en chromatographie en phase gazeuse

surface, m6me celle du verre optiquement poli, poss6de des irr6gularit6s g6om6triques en gdn6ral suffisantes. Ceci est cependant de nature ~ diminuer la densit6 de gouttelet- tes qu'il est possible d'atteindre sur une surface lisse et pourrait expliquer pourquoi en r~gle g6n6rale, on doit in- tro'duire moins de phase stationnaire dans une colonne ca- pillaire en verre que dans une colonne capillaire en m6tal dont la surface interne est beaucoup plus rugueuse. De mdme, une surface ne possddant aucun groupe polaire est difficile ~ mouiller par un liquide polaire qui s'6tale mal: il sera difficile d'y d~poser un r6seau de gouttelettes qui une fois abandonn6es y seront peu retenues et constitue- ront un syst~me peu stable.

Les ph6nom~nes de surface interviennent aussi d'une autre fa~on. Le proc6d6 le plus g6n6ral de pr6paration des colon- nes capillaires consiste, comme nous le verrons, ~ faire per- coler une solution de phase stationnaire au travers d'un tube puis ~ le vider. A ce moment la colonne de solution quittant le tube laisse derriere elle un film de solution plus ou moins 6pais, d'autant plus 6pais que la solution est plus visqueuse (done plus concentr6e) et que l'6coulement de cette solution est plus rapide. Derri6re le m6nisque, le film s'6coule lentement vers les r6gions de diam+tre plus faible, sous l'influence des forces de tension superficielle jusqu'/t ce qu'6ventuellement le film coalesce en une goutte plus ou moials longue, occupant toute la largeur du tube et pouss6e par le courant de gaz vers la sortie de la colonne. D'ofi ce chapelet de bulles que l'on voit sortir au moment oia la colonne se vide et qui est plut6t un chapelet de gouttes de solution. Ce ph6nombne paraft d'autant plus important que la vitesse de vidage de la colonne est grande. I1 s'accom- pagne d'une redistribution du film de solution sur la paroi de la colonne, mince dans les r6gions de grand diam~tre, dpais dans les zones off le diam6tre est plus faible [46]. L' effet &ant fonction de la quatri6me puissance du rayon peut 6tre important malgr6 des fluctuations assez faibles [9]. D'o~ l'intdr6t d'op6rer tr6s lentement la vidange de la colonne.

Une fois le film de solution form6 sur les parois de la co- lonne, et l'observation visuelle montre qu'il s'agit d'un film continu m6me si son 6paisseur n'est pas uniforme, il est sdch6 par le passage continu du gaz vecteur entrai'nant 1' dvaporation du solvant. C'est alors qu'il se fragmente en gouttelettes qui vont ensure r6tr6cir jusqu'~ ne plus con- tenir que la phase fixe r6siduelle. Les dimensions des goutte- lettes de solution, d6j~ concentr6e par rapport ~ la solu- tion initiale, qui se forment ainsi d6pendent de la tension superficieUe de la solution, de sa tension d'adh6sion sur la surface de la colonne et de l'importance des irr6gularitds de cette surface.Farre-Rius et al. [13] ont montr6 l'impor- tance de la tension d'adh6sion du film de phase liquide sur la paroi du capillaire. En fair, c'est plus probablement la tension d'adh6sion de la solution concentr6e qui entre en ligne de compte. Plus grande est la mouillabilit6 de la paroi par la solution plus faible sera l'6paisseur du film au mo- ment de la rupture et plus petites seront les gouttelettes de phase form6es. Les r6sultats de Farre-Rius et al. mon- trent qu'~ cet 6gard la pr6paration des colonnes de verre est rendue difficile par la forte 6nergie superficielle de ce

mat&iau. C'est probableme'nt la raison du succ~s d'une m6thode de pr6paration qui n'implique pas la formation interm6diaire d'un film de solution sur la paroi des capil- laires (Cf. w V-2) . Ceci explique 6galement le r61e jou6 6ventuellement par les divers agents mouillants dont l'em- ploi a 6t6 prdcoitis6 [14].

Les ph6nom6nes qui interviennent lors de la pr6paration des colonnes capiUaires sont donc essentiellement des ph6- nom6nes de surface, et comme tels sont ais6ment influen- cds par la pr6sence de faibles quantit6s de produits suscep- tibles de s'adsorber aux interfaces. Ceci explique pourquoi il faut toujours op6rer tr6s proprement, avec des produits purset pourquoi un changement de lot pour un r6actif amine parfois des r6sultats inattendus.

Les consid6rations ci-dessus rendent mal compte de l'extr6- me complexit6 des ph6nom6nes impliqu6s, mais sont pour- tant seules/t pouvok guider dans la pr6paration des colon- nes capillaires.

II. L'appareillage chromatographique

I1 serait vain de chercher ~ pr6parer de bonnes colonnes capiUaires si l'on ne disposait pas d'un appareil convenable. Malheureusement trop souvent encore certaines r~gles im- portantes sont m6connues. De nombreux 6checs, attribu6s /t tort aux difficult6s de la pr6paration des colonnes capil- laires, sont dos en fait ~ l'emploi d'un appareil inadapt6 ou

l'emploi incorrect d'un bon appareil.

Nous ne d6crirons pas ici les 616ments principaux d'un chro- matographe pour colonnes capillaires pr6f6rant renvoyer aux ouvrages sp6cialis6s [15]. I1 faut noter cependant que dans ces appareils le facteur important est le temps de tran- sit : le s~jour de l'6chantillon dans l'injecteur, celui des produits s6par6s par la colonne dans le d6tecteur, dolt 6tre court compar6 ~ la largeur des pics/t la base. Cela signifie en gdndral que les fractions de ces volumes balayds par le seul courant de gaz vecteur alimentant la colonne doivent 6tre faibles compardes au volume interne de la colonne. Lorsque des volumes plus importants doivent 6tre employ6s il faut les faire balayer par un courant de gaz auxiliaire, d'oh la ndcessit6 des diviseurs d'entrde pour l'injection par exemple, ou des courants auxiliaires pour entrafner le gaz sortant de la colonne vers le d&ecteur. Toutefois, lorsque la colonne est directement reli6e ~ la chambre d'ionisation d'un spectrographe de masse, le volume des canalisations de liaison et du d~tecteur peut 6tre important et cepen- dant la condition d'un temps de sdjour bref rester respec- t6e, puisqu'un vide d6j~ 61ev6 r~gne dans cette partie de l'appareil [16].

11 est facile de savoir si l'appareil utilis6 convient pour ob- tenir de bons r6sultats avec des colonnes capillaires [ 17]. On montre en effet que pour un tube vide la hauteur 6qui- valente ~ un plateau th6orique est donn6e par:

2 Dg ro 2 n 2q-Vg (1)

si l'on n~glige l'effet de d6compression du gaz, qui au de- meurant est assez faible puisqu'il ne saurait entrafner une augmentation de H sup6rieure ~ 10 % en pratique. Dans

Chromatographia 4, 1971 Serial 311

Page 4: Méthodes de préparation des colonnes capillaires utilisées en chromatographie en phase gazeuse

cette ~quation u s est la vitesse de sortie du gaz veeteur, re le rayon de la colonne et Dg le coefficient de diffusion du compos6 6tudi6 dans le gaz vecteur. L'~quation 1 conduit aux coordonn~es suivantes pour le minimum de la eourbe

H(us): X/~

H m i n = r o 3 - (2)

(3) Bop t = 4 N/~ Dg ro

Cet optimum correspond ~ un nombre tr~s ~levi de pla- teaux th~oriques, environ 13.000 par m~tre pour une colon- ne de 0,25 mm de diamStre. Des contributions d'appareil- lage meme faibles r~duisent largement cette efficacit~.

Pour tester un apparetl, il suffit donc de monter ~ la place de la colonne un tube vide de longueur suffisante et de 0,25 ~ 0,5 mm de diam+tre, puis de fake des injections de m6thane ~ diff~rentes vitesses de gaz vecteur. Si la valeur minimale de H trouv~e ainsi est inf~rieure au double de la valeur th~orique et si les pics observes ne trainent pas nota- blement, on pent consid6rer l'appareil comme satisfaisant. On trouvera dans [ 17 ]un expos~ d6taill6 de la m6thode ainsi que les pr6cautions h prendre.

Le montage d'une nouvelle colonne sur un ben appareil n6cessite un certain nombre de pr6cautions e tes t plus d6- licat que celui d'une colonne classique [17]. L'emploi d'un test semblable ~ celui qui vient d'etre d6crit facilite 1/~ en- core le diagnostic.

Tous ces facteurs doivent ~tre compris et ma~ds6s avant que l'on puisse aborder avec succ6s l'emploi des colonnes capillaires.

IIl. Cho ix e t preparat ion du tube

On peut utiliser des tubes de nature et de dimensions tr~s vari6es, les crit6res du choix d6pendant essentiellement de la nature de l'analyse ~ r6aliser. Une fois le tube choisi il faut encore proc6der hun certain nombre d'op6rations avant de recouvrir les parois du tube d'un film de phase stationnaire.

1, Choix dn tube

Le choix du diambtre du tube d6pend beaucoup de l'ana- lyse fi effectuer.

a) Dimensions du tube

Les diam~tres les plus utilis6s sent 0,5 - 0,25 et 0,15 ram. La perm6abilit~ de ces colonnes croft comme le cart6 du diam~tre, ce qui rend les colonnes larges plus faciles ~ uti- liser. Par centre, toutes choses ~gales par ailleurs, la hauteur ~quivalente ~ un plateau th~orique croR 6galement avec le diam~tre de la colonne tandis que la vitesse optimale varie en sens inverse; on aurait donc int~r~t/t utiliser des colon- nes aussi fines que possible, malgr~ les difficult~s de pr6pa- ration et d'emploi [18].

En faR, l'influence contradictoire de ces diff~rents facteurs sur le temps d'analyse conduit ~ un diam~tre optimum qui para~ ~tre de l'ordre de 0,15 mm [19], au moins pour les analyses difficiles n~cessitant de longues colonnes.

Les difficult6s de preparation des colonnes de ce diam6tre conduisent souvent ~ pr6f~rer des colonnes de diam~tre plus ~lev6 (0,25 mm le plus souvent). I1 enest de meme lorsque l'on veut analyser des produits peu volatils ou des traces. En effet, la capacit6 des colonnes augmente avec leur diam6tre. On peut donc injecter des dchantillons plus importants sur les colonnes de diam~tre 61ev6. Cet avantage est toutefois compens~ par la moindre efficacit6 qui, pour une quantit~ donn~e d'un corps, conduit fi un pic plus large et donc moins haut.

Si l'on compare des colonnes de diff6rents diam~tres ayan! des films de phase stationnaire de m6me ~paisseur moyenne df, c'est-~-dire en fait dent la paroi interne soit recouverte d'un r6seau de gouttelettes de m~me diam~tre et de m~me densit6, le facteur de capacit6 de ces colonnes pour un corp donn6 est:

2nr df 2 df k'=KV_. t K K (4) Vg 7T r 2 r

k 'diminue donc quand le rayon de la colonne au~nente, ce qui montre que l'on peut analyser des corps peu vola- tils en prenant des colonnes de grand diam~tre. Toutefois, en raison de leur manque d'efficacit6 les colonnes de dia- m~tm supdrieur ou ~gal ~ 1 mm restent l'exception.

La charge admissible pour un corps est donn6e par l'expres sion:

V = 0 , 6 - (5) xZff

n 6tant le hombre de plateaux th6oriques et V R le volume de r~tention [20]. V repr~sente le volume d'6chantillon ga- zeux ~ l'entr~e de la colonne. Pour un liquide il faut tenir cornpte de la pression de vapeur saturante h la temp6rature de la colonne et du fair que l'on ne peut, sans distorsion grave, envoyer dans la colonne un gaz satur6 en vapeur d' 6chantillon. On admet en pratique [20] que la charge maxi- mum admissible est donn6e en gramme par:

Q = 2 . 1 0 -s ~g (6)

Le volume de r~tention d'un corps retenu ~tant donn6 par:

VRO = Vg (1 + k' ) = rr r 2 L (1 + k') (7)

On voit donc que pour les corps peu retenus la charge d' ~chantillon admissible va augmenter comme le carr~ du rayon de la colorme; il augmentera plus lentement pour les corps fortement retenus pour lesquels k' diminue. L' augmentation est m~me, en fait, un peu plus forte puisque l'efficacit6 de la colonne d6croft quand r augmente.

Ces comparaisons ont cependant une part d'arbitraire qu'il ne faut pas se dissimuler car il est difficile de pr6parer des colonnes ayant des diam~tres diff~rents et m6me dr. Quoi- qu'il en soit, il semble bien que la plupart des analystes se soient ralli6s ~juste titre aux colormes de 0,25 mm de dia- m6tre qui paraissent constituer au moins un ben compro- mis. Des colonnes diff~rentes pourront ~tre utilis~es pour des applications particuli~res.

312 Chromatograp hia 4, 1971 Serial

Page 5: Méthodes de préparation des colonnes capillaires utilisées en chromatographie en phase gazeuse

Une fois choisi le diam~tre de la colonne, la longueur d6- pend uniquement de l'efficacit6 cherch6e et du temps d' analyse accept6. Toutefois si l 'on cherche h utiliser des colonnes tr~s courtes (moins de 10 m.) on peut rencontrer des diffieult6s dues ~ l'importance relative croissante de la contribution d'appareillage. On peut tabler normalement sur des efficacit6s de 1.000 h 1.500 plateaux th6oriques par mr de colonne et sur des durr d'analyse de l'ordre de quelques minutes pour une colonne de 10 m. et de quel- ques heures pour une colonne de 150 m. Dans des cas fa- vorables et avec des colonnes prdpardes sp6cialement, on peut am61iorer sensiblement ces performances.

b) Mat6riau

Le choix de la nature du tube est plus d61icat. On dispose pratiquement du cuivre, de l'acier inoxydable et du verre. Le cuivre convient parfaitement pour les hydrocarbures

satur6s. I1 semble, au moins avec les phases apolaires, pro- voquer d'importantes trafn6es pour les pics des autres com- pos6s, mCme pour ceux des hydrocarbures aromatiques. I1 peut rr 6galement avec certaines phases liquides. I1 est mou et, si on n 'y prend pas garde, les extrCmit6s s'appla- tissent assez facilement, ce qui provoque des pertes de charge suppldmentaires notables, surtout pour les tubes de faible dpaisseur. Son prix reste malgr6 tout assez nette- ment inf6rieur h celui de l'acier inoxydable.

Uacier inoxydable semble de loin le plus largement em- ployd. Pourtant, h plus de 10 Fle mr c 'est une solu- tion ch6re pour beaucoup d'usages et la colonne capillake de grande longueur devient un mat6riel d'investissement alors que la colonne remplie classique reste un mat6riel de consommation. Ceci explique en partie la faible diffusion des colonnes capillaires, malgr6 leurs performances int6- ressantes. La plupart des fabricants proposent des nuances d'acier diff6rentes, mais la corrosion dtant rarement un probl~me, la nuance la plus banale suffit.

Le verre est beaucoup moins cher, une fois fait l'investisse- ment d'une machine ~ 6tirer les capillaires [21]*. Le fonc- tionnement de ces machines est en g6n6ral tr~s souple et l'on peut changer sans difficult6 les diam~tres des colon- nes en changeant soit le rapport d'6tirage, soit les dimen- sions des cannes de verre 6tir6es. La surface interne du capillaire obtenue est tr6s propre,mais trbs lisse. A cause des propri6t6s de cette surface, cependant, le verre se mouil- le difficilement, surtout par les phases les plus polaires [13] et la preparation de bonnes colonnes capiUaires avec ces phases est difficile. Les phases apolaires, comme le squalane, ne pr6sentent pasces difficult6s mais alors la surface du verre doit subir un trai'tement sp6cial pour 61J- miner les sites responsables de l'adsorption spdcifique qui se manifeste par des pies fortement dissym6triques pour certains compos6s polaires.

* Principaux fabricants: Hupe Apparatebau, Knrlsruhe (RFA) �9 �9 , O Sedere, 14, rue Camille Desmoulins, Pans 11 (France)

2. Nettoyage du tube

La surface interne des tubes en verre frafchement 6tir6s est propre et ne n6cessite pas de nettoyage. I1 est conseil- 16 de sceller les extr6mit6s des tubes qui doivent ~tre con- serv6s un certain temps avant emploi. Au cours de discus- sions anciennes notre attention avait 6td attir6e sur la n6- cessit6 d'utiliser des colonnes frafchement 6tir6es pour 6viter divers ennuis dus ~ la recristallisation ( ? ) du verre, en particulier lors des attaques ou traitements divers. L' apparition de microbulles ~ rint6rieur des colonnes lors de remploi de la m6thode de rev~tement par 6vaporation a 6t6 attribu6e par plusieurs op6rateurs de notre labora- toire h ce que les tubes deviendraient poreux en vieiUis- sant. I1 est plus probable qu'il s'agissait alors d'un d6ga- zage insuffisant des solvants. Aucune 6rude syst6matique n'est venue, ~ notre connaissance, confirmer une contre- indication ~t l'emploi de tubes 6tir6s depuis un certain temps. D'aiUeurs, les colonnes en verre ont une dur6e de vie tr6s longue (plusieurs anndes parfois) ce qui s'expli- querait mal si le tube en verre se modifiait au cours du temps�9

La surface des tubes m6talliques par contre est en g6n6- ral sale. I1 convient de la rendre aussi propre que possible. C'est une op6ration g6n6ralement tenue pour importante [22] et qui nous a toujours donn6 de bons r6sultats, quel- le que soit la m6thode utilis6e pour d6poser la phase sta- tionnaire.

kes solvants utilis6s doivent ~tre aussi purs que possible et filtr6s. I1 arrive parfois que certains solvants ne soient pas aussi purs qu'on pourrait le croire et contiennent en particulier des produits lourds en solution. Le lavage lais- se alors h d6sirer et, le plus souvent, la colonne obtenue est mauvaise. Lorsqu'inopin6ment un proc6d6 de pr6pa- ration de colonnes capillaires bien au point fournit une ou plusieurs mauvaises colonnes, la qualit6 des solvants utilis~s est souvent i incriminer, ce qui est facile ~ v6ri- tier par une analyse chromatographique (par GLC on TLC) et en changeant de lot de solvant. Notons cependant que l'analyse par GLC doit ~tre faite ~t temp6rature 61ev6e avec une colonne courte car les polluants rencontr6s sont le plus souvent des huiles de graissage.

Le lavage d'une colonne m6tallique se fait par passages successifs de solvants de nature chimique diff6rente (pen- tane, benz~ne, chlorure de m6thyl6ne, ac6tone, m6tha- nol). L'ordre adopt6 n'est pas indiffdrent. Si la colonne est tr6s sale l'emploi d'un trop bon solvant en premier lieu peut conduire ~un bouchage. L'ordre adopt6 dans notre laboratoire est le suivant : 6ther de p6trole, pen- tane, benz6ne, pentane, trichlor6thyl~ne, chlorure de m6thyl6ne, mdthanol, ac6tone. Chaque solvant employ6 doit bien dissoudre le pr6c~dent. On choisit pour le der- nier lavage le solvant utilis6 pour dissoudre la phase sta- tionnaire.

Le solvant est introduit dans la colonne fi l'aide du dis- positif sch6matis6 figure 1, en maintenant une faible pression au-dessus du liquide. Le passage du solvant doit en effet ~tre lent et se prolonger pendant un certain temps.

Chromatographia 4, 1971 Serial 313

Page 6: Méthodes de préparation des colonnes capillaires utilisées en chromatographie en phase gazeuse

A titre d'exemple nous avons utilis6 pour des colonnes capillaires en acier inoxydable de 0,25 mm de diam~tre int6rieur, des pressions comprises entre 0,2 et 0,5 bar, lorsque la longueur de ces colonnes est comprise entre 20 et 60 m6tres et des pressions de 0,5 h 1,5 bar pour des longueurs comprises entre 60 et 300 m6tres,

2 3

7 -

- 6

Fig, 1

�9 Schematic diagram of the device used for the percolation of solvents and solutions in capillary columns. 1. Gas cylinder, 2. stop valve, 3. manometer, 4. solution to be percolated, 5. capillary column, 6. beaker for the solution.

�9 Vorrichtung zum Durchleiten yon L6sungsmitteln und L6sungen. I. Gaszylinder. 2. Absperrventil. 3. Manometer. 4. lmpr~gnier- waschl6sung. 5. Kapillars~,iule. 6. Beeher zur Aufnahme der L6sung.

�9 Sch6ma du dispositif utilis6 pour la percolation de solvants et de solutions dans les colonnes eapillaires. 1. Cylindre de gaz - 2. Vanne d'arrSt - 3. Manombtre - 4. Solution

percoler - 5. Colonne capillaire - 6. Becher pour recevoir la solution.

qtti se trouve ainsi 61imin6e. Le bouchage survient surtout lorsque l 'on cherche h nettoyer une colonne en acier ayant d6jh servi (en raison de leur faible prix il est inutile de chercher ~t r6cup6rer des colonnes en verre). La phase sta- tionnaire est souvent alors tr6s alt6r6e et en se d6tachant peut boucher la colonne. On peut alors chercher fi accroi- tre la pression de refoulement du solvant. Certains ont conseill6 de forcer alors darts la colonne, sous 100 bars, une solution de potasse alcoolique chaude. Ce proc6d6 efficace est tr6s dangereux. La colonne et le r6servoir de solution (pr6alablement 6prouv6) doivent 6tre plac6s darts une capsule pleine d'eau contenant un peu de phtal6ine du ph6nol, ce qui permet de d6tecter les fuites et en limi- te le danger. I1 ne faut quand m6me pas oublier que la projection d 'une petite goutte de solution de potasse dans l'oeil ent ra~e la perle de la rue.

3. Traitement des parois

Dans un certain nombre de cas, la surface, m6me propre, des tubes capillaires usuels ne convient pas, soit que cette surface soit mal mouillable par la solution concentr6e de phase stationnaire qui se d6chire alors en donnant de trop grosses gouttelettes (Cf. w c'est le cas des colonnes de verre et des phases non polaires, par exemple cf. Fig. 2),

I1 est n6cessaire que le cylindre contenant le solvant, dans lequel une des extr6mitfs de la colonne est introduite, soit congu de relic sorte qu'une fois d6mont6 il pr6sente une surface interne parfaitement lisse, sans aucun angle vif ou pattie rentrante, dont les surfaces sont difficiles ~ nettoyer. L'accumulation de produits dam ces anfractuosit6s peut 6tre une source de bouchage possible des colonnes. Pour la m6me raison il est parfois n6cessaire de f'dtrer les sol- vants sur un fritt6 de faible porosit6, ce qui 61imine les particules en suspension. On peut m6me envisager de mon- t e run tel fritt6 juste avant l'entr6e du liquide dans la co- lonne.

Le solvant s'6coulant de la colonne capillaire est recueilli sur un verre de montre ou darts un b6cher. On remarque sur ces surfaces de verre, apr6s le passage des solvants, la formation d 'un film gras. Nous considdrons que la colon- ne est nettoy6e lorsqu'il n'est plus possible de d6celer, a- pr6s passage et 6vaporation de plusieurs solvants diff6rents, la pr6sence de ce f'dm gras.

En cas de bouchage accidentel, on peut commencer par couper un morceau d'environ 20 cm h l'entr6e de la co- lonne. L'obstruction est en g6n6ral due ~ une particule

Fig. 2

�9 Photograph of a poor capillary column (column of untreated glass, Apiezon L).

�9 einer schlechten Trennkapillare (S~iule aus unbehandeltem Glas, Apiezon L)

�9 Photographic d'une mauvaise colonne capillaire (colonne en verre non trait6e, Api6zon L).

314 Chromatographia 4, 1971 Serial

Page 7: Méthodes de préparation des colonnes capillaires utilisées en chromatographie en phase gazeuse

soit qu'elle pr6sente des sites sur lesquels l'adsorption des compos6s que l'on d6sire analyser se fair avec une 6nergie trop grande, conduisant ainsi ~ obtenir des pics dissym6- triques [11]. Dans le premier cas, l'emploi de la m6thode de d6p6t de la phase par 6vaporation du solvant (Cf. w V-2) supprime la n6cessit6 d'un traitement.

Les principaux types de traitement ou de modification des parois de la colonne qui ont 6t6 d6crits sont les sui- vants:

a) Emploi d'agents mouillants ou tensio-actifs

C'est probablement le mode de traitement le plus ancien d6crit. I1 consiste ~ d6poser sur les parois de la colonne un film d'agent tensio-actif. On utilise dans ce but soit des inh~iteurs de corrosion (colonnes en acier inoxyda- ble) comme l'Atpet 80 ou l'Alkaterge T [14], soit des a- gents cationiques, comme les sels d'ammonium quater- naires ~ longues chafnes alkyles (m~thyl, trioctad6cyl ammonium par exemple) [23], soit un agent non ionique. Le traitement se fair soit par percolation d'une solution de l'agent choisi, apr~s lavage et s6chage de la colonne et avant d6p6t de la phase stationnaire, soit en additionnant l'agent mouillant ~ la solution de phase stationnaire lors- qu'il y est soluble.

L'emploi des agents mouillants donne g6n6ralement d' exceUents r6sultats avec les colonnes en acier inoxydable, am61iorant leur stabilit6 et dans une moindre mesure leurs performances, aussi les utilisons nous r6guli6rement.

L'emploi des agents cationiques recommand6 avec les colonnes de verre se heurte ~ deux difficult6s: leur prix tr~s 61ev6 et les difficult6s d'approvisionnement en France, aussi ne les avons nous pas essay6s.

b) Silanisation des parois des colonnes de verre

La silanisation des supports utilis6s dans les colonne~ rem- plies est de pratique g6n6rale depuis longtemps, d6s qu'il s'agit d'analyser des produits autres que les hydrocarbures. La m6me technique est utilis6e avec les colonnes de verre, lorsque l'on veut en recouvrir la paroi d'une phase apolai- re. Dans ce cas en effet l'adsorption des solut6s sur les zo- nes non recouvertes par la phase liquide eonduirait aux ph6nom6nes gEnants bien connus de pics trafnants et d' adsorption s61ective, la paroi de la colonne de verre ayant une surface de nature chimique tr6s voisine de celle des gels de silice ou des particules de Chromosorb non trai- t~es. La difference principale r~side dans la surface sp6ei- fique beaucoup plus faible de la paroi interne de la co- lonne.

L'avantage suppl6mentaire de la silanisation est, semble- t-il, d'am61iorer la mouillabilit6 par les phases apolaires. En revanche, la surface cesse d'etre mouillable par certains liquides polaires. Aussi ne faut-il pas traRer les colonnes destin6es ~t conteni.r une phase polaire.

On trouve dans la litt6rature de nombreuses descriptions de proc6d6s de silanisation des colonnes ou de proc6d6s de silanisation des supports qui peuvent facilement se transposer [24].

Le proc~d~ le plus recommandable para~ de faire percoler au travers de la colonne apr~s lavage et s6chage, une solu- tion de trim6thylchlorosilane (TMCS) dans le benz6ne. On peut 6galement utiliser le r6actif de Sweeley [25 ] constitu6 d'hexam~thyldisilazane (3 parties) et de trim~thyl chloro- silane (2 parties) dissous dans 9 parties de pyridine anhydre. Le r~actif doit ~tre pr~par~ ~ partir de pyridine anhydre et doit ~tre conserv6 ~ l'abri de l'humidit~ et de l'air. Le TMCS joue un r61e de catalyseur de la r~action de HMDS avec les groupes silanols de la surface du verre. I1 est prudent d'in- terposer un fdtre entre l'entr6e du r6actif et la colonne pour ~viter de la boucher avec les particules de silice qui sont toujours en suspension dans ces r6actifs. On peut em- ployer ~galement le dim~thyldichlorosilane qui parat't plus r~actif. Le r~actif est ensuite chass6 par du solvant pur, puis une fois la solution r6active 61imin6e l'exc6s de r~ac- tif est d~truit par une solution d'alcool ~thylique dans le toluene. I1 faut surtout ~viter l'empoi de l'eau qui conduit

la formation de polym~res silicones par r~action avec le dichlorodim6thylsilane, ~ moins que ron ne cherche h pro- duire une colonne de silicone [26].

La silanisation en phase gazeuse a 6t~ parfois recomman- d~e. Elle parat2 moins efficace sur des tubes vides. Sur des colonnes d6jfi pr~par~es elle n'est possible que dans la me- sure off la phase stationnaire ne r6agit pas avec les agents de silylation. Le meilleur proc~d~ semble ~tre d'effectuer des injections r6p~t~es de 50 gl de trim6thylchlorosilane ou de dim6thyldichlorosilane h une temp6rature de l'or- dre de 100 h 150~ la colonne 6tant mont6e sur le chro- matographe.

c) Formation d'un film de carbone

Un autre proc~d~ de d~sactivation de la surface des tubes de verre consiste ~i y d6poser un film de carbone [25 ]. Ce t'tim recouvre la surface du verre et, en particulier, les sites ac- tifs d'adsorption. M~me h6t6rog~ne comme peut l'6tre une surface de carbone form6e ~ basse teml~rature, le fdm de carbone pr6sente peu d'adsorption sp6cifique et les pics obtenus seront beaucoup plus sym6triques. En outre, la surface plus irr6guli6re pourra accepter une plus grande densit6 de gouttelettes de phase stationnaire. Elle est aussi en g6n~ral plus facilement mouillable par les li- quides organiques.

Le d6p6t de ce f'flm de carbone se fait selon la m6thode d~crite par GROB (25), en chauffant vers 600 ~ pen- dant environ 2 heures, la colonne pr~alablement remplie d'un m~lange d'azote et de chlorure de m~thyl~ne et scel- l~e i ses deux extr6mit~s. Le m~lange gazeux convenable est obtenu par barbotage d'azote dans du chlorure de m6- thyl~ne maintenu ~ 0 ~ La pyrolyse du chlorure de m6- thyl~ne conduit ~ la formation d'acide chlorhydrique, ~li- min~ par un lavage ~t la pyridine, et de carbone qui se d~- pose en un mince f'dm, vraisemblablement amorphe en raison de ha basse temp6rature. L'op~ration est facile conduire g condition de bien veiller ~ ce que la temp6ra- ture soit homog~ne dans tout le volume du four occup~ par la colonne. S'il y a un point chaud la pyrolyse s'y fait pr~f~rentiellement et tout le carbone s'y accumule, ce qui est d6sastreux.

Chromatographia 4, 1971 Serial 315

Page 8: Méthodes de préparation des colonnes capillaires utilisées en chromatographie en phase gazeuse

Cette m6thode nous ~i pennis de d6poser de fa~on satisfai- sante diverses phases stationnaires polaires (polyesters et Carbowax 20 M, en particulier) sur les parois de tubes de verre. A titre d'exemple, une colonne capillaire de verre de 120 m. de long et de 0,35 mm de diam~tre, utilisant du Carbowax 20 M d6pos6 sur un film de carbone, nous a donn6 envirion 1.000 plateaux par m6tre pour un pic de Linalo161u6 h 100 ~ [28].

d) Rev6tement des parois de la colorme avec des solutions coUoidales

Pour am~liorer la stabilit6 du film de phase statiormaire d6pos6 sur les parois de la colonne et permettre d'en met- tre un plus grande quantit6, on peut rev6tir les parois des particules eontenues dans une solution eolloidale. Golay [29] ale premier sugg~r6 l'emploi de sols d'argiles, sans pr6ciser les conditions exp6rimentales. L'emploi de solu- tions eolloidales de siliee [30] et d'alumine [31 ] a 6t6 dd- crit.

Les r6sultats obtenus semblent tr~s satisfaisants, au moths pour l'analyse des hydrocarbures ~ laqueUe les colonnes ainsi pr6par6es ont 6t~ appliqu6es. I1 est cependant g crain- dre clue pour des compos6s plus polaires, la silice ou l'alu- mine colloidale, done d'assez grande surface sp6cifique, ne vienne au moins modifier sensiblement les volumes de rdtention par rapport ~ ceux que l'on devrait observer sur la phase utilis~e, sinon provoquer l'apparition de trafn6es g~nantes. Ce dernier ph6nom6ne n'a pas lieu avec les hy- drocarbures susceptibles seulement de donner des adsorp- tions non sp6cifiques, ce qui facilite notablement leur a- nalyse.

Nous n'avons jamais essay6 de tels rev~tements.

e) Attaque des parois de la colonne

Des eolonnes eapillaires en verre ont 6t6 utilis6es pour 1' analyse de gaz par chromatographic gaz-solide. Pour cela la surface interne du verre est attaqu6e par une solution alcaline, ~ temp6rature plus ou moins 61ev6e [32, 33]. I1 se forme alors une touche de gel de silice, dont les pro- pri6t6s adsorbantes sont bien eonnues. Un bref lavage a- cide ~ la temp6rature ambiante d'un verre ayant pr6ala- blement suivi un trat'tement thermique convenable peut conduire au m6me r6sultat [34].

I1 a 6t6 suggdr6 d'utiliser de telles colonnes en chromato- graphie gaz-tiquide, en les ehauffant apr~s attaque ~ une temp6rature telle que la plupart des pores les plus fins du gel de silice se referment par cristallisation, laissant une paroi recouverte d'une couche macroporeuse, de structure un peu analogue ~ celle des particules de support utilis6es pour les colonnes classiques. I1 ne semble pas que ce pro- c~d6 ait fait l'objet d'dtudes syst6matiques. I1 est vrai que la pr6paration d'un silicagel macroporeux se fait habituel- lement par chauffage en pr6sence de vapeur d'eau vers 700 ~ d'un gel microporeux [35], ce qui n'est pas possi- ble si l'on op~re fi partir d'une colonne en verre de borosi- licate. It serait probablement pr6f6rable de faire subir au verre un trai'tement thermique appropri6 puts une liseivi- ation [36].

316 Chromatographia 4, 1971 Serial

Une 6rude d6taill6e de l'influence des traitements de sur- face des eapillaires a 6t6 r6cemment publi6e par ILKOVA et MISTRYUKOV [62] qui ont 6tudi~ l'influence des atta- ques par HF et KOH en solutions aqueeuses, de capiUaires en verre utilis6s pour pr6parer des colonnes avec du po- lysiloxane ou des poly6thers. Un traRement par HF seul, ou un traRement trop agressif par les alealis, conduit/t une colonne peu efficace. Dans le premier cas la d6com- position thermique des phases liquides est en outre tr~s acc616r6e. D'excellents r6sultats ont par contre dt6 obte- nus avee un traRement par une solution {~ 1% de HF pen- dant 15 heures, suivi d'un lavage gt l'eau puts par une so- lution ~ 5 % de KOH et enfin, par de l'alcool m6thylique. La solution acide peut 6tre remplac6e par une solution/t 10 % de HCL et les r6sultats obtenus sont tr6s semblables. Avec du 13 cyano6thyl polysiloxane comme phase liquide on obtient par ce proc6d6 des colonnes donnant des pies tr6s sym6triques pour les d6riv6s de la pyridine, mats pr6- sentant une 16g~re traLn6e pour les alcools [62].

IV. Pr6sentation des colonnes et raccords

Les colonnes capiilaires sont beaucoup trop longues pour 6tre utilis6es droites aussi les enroule-t-on toujours en spi- tales. I1 taut prendre soin d'6viter de pincer les colonnes m6talliques ce qui r6duit sensiblement leur perm6abilit6.

L'enroulement des colonnes capillaires en spirales tr~s ser- r6es peut modifier la nature de l'6coulement gazeux en faisant apparaRre une composante radiale due ~ l'acc~16- ration de Coriolis. Ceci facilite les transferts de masse ra- diaux et am61iore l'efficacit6 aux ddbits 61ev6s [57]. I1 ne semble pas toutefois que cet effet puisse 6tre rendu assez important pour permettre d'am61iorer sensiblement les performances des colonnes [37 ].

L'enroulement de longues colomles en masse compacte peut nuire aux transferts thermiques, en particulier lors d'analyses faites en temp6rature programm6e. MaIgr6 1' emploi de colonnes ayant jusqu'/~ 300 m., nous n'avons jamais rencontr6 de difficultds de cet ordre, les vitesses de programmation devant 6tre tr6s faibles avec ces colon- nes.

Les colonnes de verre sont fournies enroul6es en spirales par l'appareil fi 6tirer. Le diam~tre des spirales peut 6tre modifi6 aisdment au moths dans certaines limites. Ces colonnes fragiles doivent 6tre fix6es sur un support m6- tallique rigide pour pouvoir 6tre manipu16es sans risque.

Les raccords de la colonne ~ l'appareil doivent 6tre faits sans que cela entrafne de volumes morts non parcourus par un courant de gaz de purge. I1 est done conseill6 d'en- foncer tr6s avant la colonne dans le syst6me de d6rivation et surtout dans le d6tecteur, l'extr6mitd de la colonne de- vant presque affleurer fi l'extr6mit6 du brfileur du d6tec- teur ~ ionisation de flamme [17] ou servir d'61ectrode dans le ddtecteur ~ ionisation argon ou dans le d6tecteur

capture ~lectronique [381.

Pour les colonnes capillaires en verre, le problbme du rac- cord est difficile g r6soudre, en raison de la fragilitd du

Page 9: Méthodes de préparation des colonnes capillaires utilisées en chromatographie en phase gazeuse

verre. On peut adopter trois techniques diff6rentes: traf- ter la colonne capillaire en verre comme les colonnes m~- talliques, utilis6r un raccord m~tallique coll~ ou un rac- cord soud~.

1. Connections sans raccord

On peut relier les colonnes de verre direetement h l'appa- reil comme des colonnes m~talliques ?~ condition d'utili- ser des joints "O-rings" ou "ferrules" en mat6riaux plasti- ques, ce qui limite & environ 250 ~ la temp6rature h la- quelle peuvent 6tre pott ies les colonnes.

Avant d'etre introduites dans l'appareil les colonnes doi- vent en g~n~ral ~tre mises en forme, ce qui exige une cer- taine adresse et rend tes colonnes tr~s fragiles ~. manipuler et difficiles ~ stocker. La mise en forme peut ~tre siimpli- fi~e si l'appareil est adapt6 & l'emploi de ces colonnes, par une 6tude d'implantation. Le travail peut alors 6trelimit4 au redressement des deux extr6mit4s que l'on aligne pour qu'elles puissent p6n6trer dans les canalisations de l'appa- reil sur une longueur suffisante. Le manque de souplesse du verre rend tr~s critique cette op6ration qui doit 6tre parfaitement men6e. La mise en place de la eolonne ainsi que sa fixation d6f'mitive par serrage des joints sont des operations d61icates. La mise en forme dolt etre effectu6e avant le d6p6t de la phase stationnaire, sinon le chauffage du verre ~ une temp6rature suffisante pour qu'il puisse 6tre travaill6 entrai'nerait la pyrolyse de la phase station- naire avec, 6ventuellement, la formation de dep6ts char- bonneux adsorbants.

Malgr6 les difficult6s que cette solution peut presenter, eUe ne dolt pas 6tre 6cart6e ~ priori. Avec un appareil bien congu, et une fois l'experience acquise, les bris de colon- nes sont rares. Une 6quipe de notre laboratoire a utilis~ pendant plusieurs armies ce type de montage avec d'ex- cellents r6sultats.

2. Raceords eolles

Lorsque l'on ne veut ou ne peut pas utiliser une connec- tion directe des eolonnes h l'appareil, on peut chercher utiliser un tube capillaire m6tallique comme raccord inter- m6diaire. Ce tube doit avoir un diam~tre int6rieur au plus 6gal ~, celui de la colonne et une longueur assez faible (20 cm environ), afin de ne pas entrafner la formation de vo- lumes gazeux trop importants, m~me balay6s par le gaz vecteur.

Le montage le plus simple (Cf. Figure 3) consiste h sou- der ce tube capillaire dans un tube plus gros dont le dia- m~tre int6rieur soit juste un peu sup6rieur au diam~tre ext6rieur de la colonne capillaire en verre sur laquelle il est alors scell~, les deux tubes capillaires 6tant plac6s bord

bord [39]. Un ciment dentaire ou de l'araldite est utili- s~ pour le scellement suivant la temperature/~ laquelle la colonne doit travailler.

Cette technique fournit en g6n6ral des raccords satisfai- sants, dont la dur6e de vie est pratiquement celle de la colonne, mais qui ne tiennent qu'~ des temperatures mo- d6r6es, et dont la contribution & l'dlargissement des pics n'est nullement ndgligeable, aussi doit-on utiliser de pr6- ference des raccords soud6s.

f-

Fig. 3

/ 2 3

i , 4 5

Schematic diagram o f a cemented joint on a capillary column.

1. Copper tube (i.d. 0.25 mm), 2. copper tube (i.d. 1 mm), 3. Glass capillary column, 4. sealing point , 5. sealing material.

Schema einer Ktebeverbindung an einer Trennkapillare

1. Kupfer tohr (D i 0,25 mm). 2. Kupferrohr (D i 1 mm). 3. Glas-Kapillarsiiule. 4. L6tstelle. 5. Klebstoff .

Sch6ma de raccord co116 sur une colonne capillaire.

1. Tube de cuivre (4~int. 0,25 ram) - 2. Tube de cuivre (Oint. lmm) - 3. Colonne capillaire en verre - . 4 . Brasure - 5. Ciment.

3. Raccords soud6s

Un tube m~taUique en alliage soudable au verre est soud~ l'int6rieur de la colonne capillaire. I1 faut donc utiliser

un tube m6tallique tr6s fin, ce qui limite pratiquement 1' emploi de cette technique aux colonnes eapillaires de dia- m~tre int6rieur sup6rieur ou 6gal h 0,4 mm.

Nous utilisons des tubes en Dylver P, alliage soudable au Pyrex, de 0,4 mm de diam6tre ext6rieur et 0,2 mm de diam~tre int6rieur (TALMANT, 94 Pantin, France). A 1' autre extr~mit6 du raccord est soud6 un tube metallique de 1/16 pouce de diam~tre ext6rieur, reli6 ~ l'appareil par un raccord Swagelock. La soudure du tube m6tallique au

Fig. 4 5

Schematic diagram o f a soldered joint on a capillary column.

1. Glass capillary tube (i.d. ~ 0.4 ram, o.d. ~ 1.5 mm), 2. Glass beads (for packed capillary columns), 3. metal tube (i.d. ~ 0.2 ram, o.d. - -0 ,4 mm), 4. sotdered part, 5. Arald ite coating (facultative).

Schema einer L6tverbindung an einer Trennkapillare

I. Glas-Kapillarrohr (D i ~ 0 , 4 mm, D a ----- 1,5 mm). 2. Glaskugeln (bei gepackten Kapillarstiulen). 3. MetaUrohr (D i ~ 0,2 ram, Da ~-0,4 mm). 4. L6tstelle. 5. Araldit-Verkleidung (fakultativ).

Sch6ma de raecord soud6 sur une colonne capillaire.

1. Tube capillaire en verre (4,int. ~ 0,4 ram, q> ext. ~ 1,5 ram) - 2. Billcs de verre (dans le cas des colonnes capillaires remplies) - 3. Tube m6tallique (4~int. ~ 0 , 2 mm, q~ ext. ~ 0 , 4 mm) - 4. Pattie soud6e - 5. Rev6tement d 'Araldite (facultatif).

Chromatographia 4, 1971 Serial 317

Page 10: Méthodes de préparation des colonnes capillaires utilisées en chromatographie en phase gazeuse

verre est une opdration assez drlicate, qui nrcessite l'em- ploi d'une flamme petite mais chaude. I1 faut former d' abord sur le mrtal une couche d'oxyde puis fondre le verre qui adhrre alors au mrtal [40].

Les raccords de ce type (Cf. Figure 4) supportent des tempdratures atteignant 600 ~ [41]. Ils n'apportent au- curie contribution sensible au volume mort de la colon- ne, ni g l'61argissement des pics.

V Depot de la phase stationnaire

Cette opdration dolt 6tre prrcrdre du choix de la phase stationnaire et de la quantit6 h drposer dans la colonne.

Le choix de la phase stationnaire d6pend essentiellement de la nature de l'analyse ~ rraliser. II faut cependant tenir compte de certaines restrictions.

D'une part, les caoutchoucs silicones (SE-30, SE 52, OV-1, OV-17, etc.) donnent des solutions trrs visqueuses, mrme lorsqu'elles sont dilutes; dans certains cas on obtient mrme des solutions thixotropiques. Ceci rend particuli~rement difficile la prrparation des colonnes capillaires, surtout de faible diam~tre intrrieur. La seconde m~thode de prrpa- ration des colonnes drcrite ci-dessous est alors ~ prrfrrer car elle utilise des solutions plus dilutes. L'emploi du silicone OV-101, plus fiuide, peut dgalement faciliter la tfiche.

D'autre part, la tempdrature maximale d'emploi d'une phase stationnaire est nettement plus faible en colonne capillaire qu'en colonne classique : le rapport du volume de phase gazeuse au volume de phase liquide est en effet beaucoup plus grand avec les premieres. A une temprra- ture donnre, donc pour une pression de vapeur donnde, le temps nrcessaire pour qu'une certaine fraction de la phase stationnaire soit 6vaporre est donc beaucoup plus faible avec les colonnes capillaires. Leur durre de vie/l une temprrature donnre sera plus courte ou leur temp6- rature maximale d'emploi plus basse. On estime cette rrduction ~ 50 ~ environ, mais il ne saurait s'agir que d'un ordre de grandeur. Ce phrnomrne n'est pas trop g~nant en grnrral parce que les colonnes capillaires sont beaucoup plus rapides que les colonnes classiques [3].

Le choix de la quantit6 de phase ~ introduire drpend de la nature de l'analyse ~ faire, de la volatibilit6 des com- posts analysts et de la tempdrature maximale d'emploi de la phase considdrde. On ne saurait toutefois trop s'6carter de valeurs moyennes sans s'exposer au risque d'obtenir des colonnes peu efficaces. En grnrral, une colonne contenant une quantit6 de phase stationnaire correspondant ~ un film homog~ne, hypoth6tique, d'une 6paisseur moyenne de 0,3/a, donne de bons rrsultats. On peut chercher ~ prrparer des colonnes contenant trois lois plu s ou dix fois moins de phase. Au-delh, tout drpendra des conditions exprrimentales et de l'habilet6 du chimiste.

La prrparation des colonnes peut se faire par diverses mrthodes. Les seules qui nous paraissent intrressantes utiliser actuellement, sont celles par percolation ou par 6vaporation du solvant in situ.

1. Rev~tement par percolation (methode dynamique)

Cette mrthode est la plus ancienne. Elle a 6t6 utilisre par Golay [2] pour ses premirres expdriences, parDesty [I8, 42], Halasz [43] et Scott [44, 45]. EUe consiste ~ rempfir la colonne d'une solution de phase stationnaire que l'on y refoule sous pression, puis ~ vider cette solution, ce qtti laisse sur la paroi un film dont on dvapore le sotvant par un courant de gaz prolongr. De nombreuses 6tudes ont 6t6 consacrres it cette mrthode depuis la parution du livre de Kaiser [8]; l'une des plus complrtes est due ~ Novotny et al. [46].

a) Epaisseur du film

Exprrimentalement on constate que la quantit6 de phase ddposre drpend de la concentration de la solution, de sa viscosit6 et de la vitesse de drplacement du m6nisque.

Lorsque l'on utilise des solutions de concentration croissante, la quantit6 de phase drposre augmente d'abord lin6aire- ment avec la concentration, puis plus rapidement car l'effet de la viscosit6 de la solution se fait alors sentir et l'rpaisseur du film de solution dOpos6 sur la paroi augmente en mrme temps que sa concentration [47]. Ceci est bien en accord avec la figure 5 qui montre les variations du facteur de capacitr, k', de colonnes prdparres avec des solutions de concentrations croissantes. Des solutions de mrme concen- tration en phase stationnaire conduisent/t des films d'dpaJsseurs diffrrentes si les solvants ont des viscositrs nettement diffrrentes [48].

L'epaisseur du film abandonn6 derriere le mrnisque d@end de la vitesse d'dcoulement de la solution. Si celle-ci est trop grande (plus de 2 m/mn environ), on constate que la film ddposd n'est plus stable ; trop 6pals il a tendance "~ s'rcouler et se rassemble en certains points de la colonne de plus grande courbure, de mrme que lorsque le film ne mouille pas la surface du tube. La colonne obtenue est alors mauvaise (Cf. w I).

Diverses 6tudes ont 6t6 faites sur la relation entre l'6pais- seur du film d6posr, la vitesse d'rcoulement de la solution et ses autres proprirtrs. Selon Kaiser [8], l'dpaisseur moyenne du film de phase liquide df obtenu est donnre par la formule empirique :

C 0,265 u + 0,25 (8) dr = 100 2 r

Dans cette 6quation C est la concentration (%) de phase darts la solution, u la vitesse d'6coulement et r le rayon de la colonne. I1 est certain que dans un certain domaine de vitesse, assez 6troit, une loi monotone peut toujours 6tre remplacre par une loi lin~aire avec des coefficients empiriques convenables. Ce rdsultat n'est donc pas vraiment en contradiction avec le rrsultat obtenu par Novotny [46] :

c r df = 100 2 (9)

318 Chromatographia 4, 1971 Serial

Page 11: Méthodes de préparation des colonnes capillaires utilisées en chromatographie en phase gazeuse

20

10

0

Fig. 5

K"

5 lO %

�9 Variation of the capacity ratio k' (compound = n-heptane, T = 50 ~ on different columns with the concentration of the liquid phase solution (squalane in n-pentane), used for the preparation of these columns by percolation of the solution. 1. Packed capillary columns 2. Capillary (open tubular) columns

�9 Variation des Kapazitfitskoeffizienten k' (Verbindung = n-Heptan, T = 50 ~ verschiedener Trennsysteme mit tier Konzentration der verwcndeten Phasen-L6sung (Squalan in n-Pentan) in Prozent bei der S~iulenherstellung durch Perkolation dieser L6sung. 1. Gepackte Kapillars~iu/en 2. Trennkapillaren

�9 Variation du coefficient de capacit6 k' (compos6 n-heptane, T = 50 ~ de diff6rentes colonnes avec la concentration (%) de la solution de phase (Squalane dans du n-pcntane) utilis6c pour les preparer par percolation de cette solution. 1. Colonnes capillaites remplies 2. Colonnes capitlaires

Dans cette 6quation 7/est la viscosit6 de la solution et o sa tension superficieUe. Cette relation est valable darts un large domaine de vitesse (de 2 h 50 mm/s) et de rayon (0,05/~ 0,2 mm). La relation deNovotny nous paraft pr6f6rable, non seulement parce qu'elle est en accord avec des travaux ant6rieurs [49], mais surtout parce qu'eUe se rapproche beaucoup des r6sultats pr6vus par la th6ofie de l'hydrodynarnique.

En effet, Concus [50] a montr6 que l'6paisseur e du film abandonn6 sur la surface d'un cylindre, lorsque ce cylindre est vid6 du liquide qui le remplissait, est donn6e par l'6quation suivante, valable lorsque le diam6tre du cylindre est tr~ petit et que le liquide mouille bien les parois (angle de contact nul):

e= 1,34 r (~ -~) 2/a (10)

Dans cette 6quation res t le rayon du tube, r/la viscosit6 du liquide, u la vitesse du liquide (moyenne sur la section) et o sa tension superficielle.

A notre connaissance la vdlidit6 de cette ~quation n'a jamais 6t6 examinee exp6rimentalement. Elle paraft cepen- dant solidement fond~e et montre la n~cessit~ de maintenir bien constante la vitesse du liquide lorsque l'on vide la colonne, de facon $ obtenir tin film d'6paisseur uniforme sur route sa longueur.

Certains auteurs ont cherch~ ~ r6guler l'avance du m6nisque de la solution de phase stationnaire, ce qui peut se faire par diff6rents proc6d6s [8 ], en particulier en utilisant ten g~n6- rateur 61ectrolytique pour engendrer la gaz n6cessaire au refoulement [8, 51] ou en mettant une perte de charge sous forme d'un tube capillaire d'environ 10 m de longueur en s6rie avecla colonne proprement dire. Ceci est important pour 6viter une avarice du m6nisque trop rapide et parce que sa vitesse influe sur l'6paisseur du film. En effet la viscosit6 des gaz 6tant au moins plusieurs centaines de lois inf6rieure ~ celle de la solution, la perte de charge darts le tube est essentieUement cr66e par l'6coulement du liquide et diminue au fur et ~ mesure que la colonne se vide de liquide. Le m6nisque acc61~re alors son d6placement et le film a une 6paisseur croissante de l'entr6e de la colonne vers la sortie. Le d6pOt de phase est alors h6t6rog~ne, la fin de la colonne pouvant m~me avoir une mauvaise efficacit6 si le d6bit y a atteint une valeur trop 61ev6e. La r6gulation du d6bit pallie ~ cet inconv6nient.

Elle semble moins n6cessaire si l 'on accepte de faibles vitesses de migration et par cons6quent de faibles pressions de refoulement (0,01 h 0,5 bar suivant la longueur de la colonne). Toutefois il faut bien souligner que selon l'6qua- tion 8, qui pr6voit d'ailleurs un film d'~paisseur nulle pour une vitesse d'6coulement nulle, l'6paisseur du film d6pend toujours de la vitesse du m6nisque. Avec des solutions de silicone, darts des capillaires 6troits (moins de 0,2 mm de diam~tre), on est amen~ ~ utiliser des pressions plus 61ev6es.

La vitesse optimale d'6coulement indiqu6e parNovotny [46] de 20 mm/s environ, semble bien d6pendre de la nature de la phase et du solvant utilis6 bien que rordre de grandeur soit conserv6. I1 convient de chercher dans chaque cas cet optimum par une experimentation appropri6e.

La percolation de la solution de phase stationnaire darts la colonne capillaire utilise un appareil semblable ~ celui employ6 pour le nettoyage des colonnes. La qualit6 du d6p6t obtenu est ind6pendante du temps pendant lequel on laisse circuler la solution avant de commencer h rider la colonne. L'op6ration dolt se faire ~ une temp6rature inf6rieure/~ la temp6rature d'6bullition du solvant, avec une solution filtr6e et d6gaz6e.

Les teneurs en phase stationnaire que nous utilisons pour pr6parer des colonnes par cette m6thode sont comprises entre 1% et 5 % en poids par rapport au solvant.

b) D6termination de la quantit6 de phase d~pos6e

En raison du grand nombre de facteurs dont d6pend l'6paisseur du film de solution laiss6 sur les parois de la colonne, il est difficile de pr6voir avec pr6cision la masse

Cluomatographia 4, 1971 Serial 319

Page 12: Méthodes de préparation des colonnes capillaires utilisées en chromatographie en phase gazeuse

de phase d6pos~e dans la colonne, aussi doit-on la d6ter- miner indirectement. Pour cela on op~re de la faqon suivante. On p~se la masse de phase stationnaire utilis6e pour pr6parer la solution ; celle-ci est alors introduite dans le eylindre de remplissage ; on place ensure ~ l'extr~mit6 libre de la colonne capillaire le r6cipient ayant contenu la solution de phase et dans lequel on recueillera la solution s'6coulant de la colonne. Apr~s ~vaporation du solvant, on p~se la masse recueillie et par diff6rence avec la premiere pes6e on obtient la masse de phase d~pos~e dans la colonne. La solution utilis~e pour rincer soigneusement le cylindre de remplissage est recueillie 6galement dans le r6cipient off le solvant est 6vapor6 avant la seconde _pes~e.

Une autre m6thode, enti6rement diff6rente et permettant donc de recouper le r6sultat de la m~thode pr6c6dente, consiste ~ mesurer le volume de r~tention absolu d'un compos6 connu, ~ une temp6rature bien d6termin~e et d6duire la masse de phase du rapport de ce volume au volume de r~tention sp~cifique, qui doit donc ~tre d~ter- min~, de pr6f6rence par une exp6rience sur une colonne classique, pour laquelle la masse de phase stationnaire est plus facile ~ d~terminer. I1 faut bien noter cependant que la mesure precise des volumes de r6tention est difficile.

c) Solvants utilis4s

Le chlorure de m4thyl~ne et le pentane sont les solvants que nous avons le plus utilis6s. Ceux-ci peuvent ~tre ob- tenus tr~s purset dissolvent la plupart des phases usuelles. 11 convient toutefois de prendre garde ~ la puret6 de ces solvants qui doivent ne pas contenir de produits lourds ou d'impuret6s polaires. Lorsqu'une m~thode de prepa- ration de colonnes capillaires bien au point dans un labo- ratoire conduit inopin6ment ~ une s6rie d'~checs, il faut placer au premier rang des d4tails h examiner la puret4 des solvants. De tels accidents arrivent en effet souvent au moment du changement de flacon de solvant et il faut parfois plusieurs mois avant de retrouver un lot de solvant convenable. Le chlorure de m4thyl4ne semble 6tre ~ cet 4gard plus susceptible que le pentane.

d) Reproductibilit~ des colonnes capillaires pr~par&s par la m~thode dynamique

A titre d'exemple, nous allons d6crire les r~sultats obtenus [52] lors de la preparation successive de deux colonnes de longueurs diff&entes par la m~me m~thode, avec les m~mes d~tails exp&imentaux, en utilisant une solution ~ 5~o de squalane dans le chlorure de m~thyl~ne.

Les quantit6s de squalane d6pos6es sur les deux colonnes, qui ne diff6raient que par leurs longueurs, 6gales h 20 et 60 m~tres respectivement, sont sensiblement 6gales h 7 et 21 mg (Cf. Tableau I). On voit que cette technique de preparation permet de d~poser une quantit~ de phase proportioneUe ~ la longueur de la colonne, donc une 6paisseur moyenne ou une densit6 superficielle de phase constante.

La similitude des r6sultats ne s'arr~t e par 1L Dans des con- ditions analytiques semblables (Cf. Tableau I), le rapport

des r&olutions mesur6es pour le~ pics de 14 couples d'hydro- carbures (Tableau II) est constant et voisin de celui pr~vu par la th6orie pour deux colonnes de longueur diff~rente. Lorsque l'on n~glige l 'effet de la perte de charge des colonnes on pr6voit que pour une m6me vitesse de sortie du gaz vecteur ce rapport doit 6tre 6gal h la racine carr6e du rapport des longueurs des colonnes (ici 1, 73). Si la perte de charge est tr~s importante au contraire, le rapport

Tableau I Caracteristiques des colonnes et conditions analytiques utilis6es

Colonnes Analyse I

Longueur diam. int. masse de U s r / F (m) (ram) squa l ane (cm/sec.) (~ g.ml. -1 )

(rag)

20 0,25 6,8 25 3,6.10 -2

60 0,25 21,6 20 3,1.10 -2

Tabelau II R6solutions obtenues pour les pics de divers couples d'hydrocaxbures, 6lugs sur deux colonnes de longueur diff&ente et rev&ues de squalane

Couples Colonne Colonne Rapport des (I) (II) r6solutions

Oi) / O)

n-pentane isopentane 4,9 6,5 1,32

2-M&hylpentane 2,2-diM6thylbutane 12,0 16,8 1,40

n-Hexane n-Heptane 34,1 56,0 1,59

2-M&hylhexane 3-M6thylhexane 3,3 5,1 1,53 2, 4-diM6thythexane 2, 5-diM6thylhexane 1,3 1,9 1,46

2, 2, 5 trim6thylhexar~e 3-M&hylheptane 1,8 2,6 1,44

n-Heptane n-Octane 44,3 62,9 1,42

n-Nonane n-D6cane 41,6 55,5 1,34

Cyclopcntane M6thylcyclopentane 17,0 23,8 1,40

1, Cis 4-Dim6thylcyclohexane I, Cis 2-Dim6thylcyclohexane 10,2 15,0 1,47

M~thylcyclohexane Cycloheptane 28,5 40,5 1,42

Cum~ne Propylbenz~ne 11,8 16,1 1,37

Sec-butylbenz~ne Tert-butylbenz~ne 6,6 8,7 1,32

Ethyl toluene Pseudo Cum~ne 8,4 12,9 1,53

Moyenne 1,43

320 Chromatographia 4, 1971 Serial

Page 13: Méthodes de préparation des colonnes capillaires utilisées en chromatographie en phase gazeuse

des r6solutions est 6gal h la racine cubique du rapport des longueurs (ici 1, 44). La diff6rence s'explique par l 'effet de la perte de charge et de la compressibilit6 du gaz vecteur qui semble un peu privil6gier les colonnes courtes [3]. Les r6sultats obtenus ici sont, compte tenu des erreurs de mesure, en accord avec les pr6visions de la thdorie.

2. Rev~tement par ~vaporation. M~thode statique

Cette m6thode statique de pr6paration des colonnes capil- 1aires, due h Verzele et al. [53], consiste/~ remplir la colonne d'une solution de phase stationnaire puis h la boucher h l' une de ses extr6mit6s et/~ 6vaporer sous vide le solvant.

On d6pose ainsi sur les parois de la colonne la totalit6 de la phase stationnaire introduite, sous forme d'un r6seau de gouttelettes de densit6 uniforme. Cette m6thode ressemble beaucoup darts son principe et ses r6sultats celle utilis6e par Halasz et Horvath [54] pour pr6parer des colonnes capillaires aux parois recouvertes d~une chouche poreuse d'adsorbant, et qui consite h chauffer progressivement la colonne en partant de l'extr6mit6 ouverte, pour vaporiser le solvant. La m6thode statique convient au ddp6t de phases polaires ou apolaires sur des colonnes m6talliques ou de verre ; elle convient, en parti- culier, tr6s bien pour la prdparation de colonnes capillaires de verre utilisant des phases stationnaires polaires ou silicon6es. En effet, les solutions h utiliser sont beaucoup moins concentrdes que darts la m6thode dynamique puis- que toute la phase introduite darts la colonne y reste.

En revanche, cette m6thode exige de prendre des pr6cautions particuli~res qui doivent 6tre observ6es avec un soin rigou- reux.

a) Elimination de toute bulle d'air

L'absence totale d'air darts la solution de phase stationnaire sous forme de micro-bulles en suspension aussi bien que d'air dissous, est imperative, de m~me que l'absence de poussi6res. I1 est convenable de filtrer la solution sur un fritt6 fm avant de l'introduire dans la colonne. II est ndcessaire de la d6gazer totalement, de ne pas introduire d'air au moment du remplissage de la colonne par exemple, par le cylindre contenant le liquide (Figure 1) et de ne pas emprisonner une bulle d'air au moment du bouchage d'une des extr~mit6s de la colonne avant le d6but de l'6vaporation. Un d6gazage insuffisant est la source du plus grand nombre d'6checs. Nous pr6parons couramment des solutions trois lois plus dilu6es que n6cessaire puis, apr~s filtration, 61i- minons l'exc6s de solvant en abandonnant la solution sous vide le temps n6cessaire pour la concentrer.

Il est pr6f6rable de remplir la colonne de la solution de phase stationnaire par aspiration plut6t que par pouss6e de liquide. S'il se forme une bulle d'air pendant 1'6vaporation du solvant, il se forme rapidement sous l'effet du vide une lacune importante qui s'6coule lentement et peut chasser de la colonne une fraction de la solution ou perturber suffisamment la progression du m6nisque pour que la colonne obtenue soit mauvaise.

b) Bouchage de la sortie de la colonne

La bouchage de l'extr6mit6 libre de la colonne se fait par diminution progressive de la section de la colonne : soit par ~crasement ou martelage darts le cas des colonnes m6talliques, soit par ddp6t de gouttes d'une solution satur6e de silicate de sodium dans le cas des colonnes de ve rre.

Pour r6ussir cette op6ration d~licate, il faut diminuer la pression exerc6e sur le liquide afro de r~duire ~ une tr~s faible valeur le d~bit de la solution de phase, sans pour cela arr~ter totalement son 6coulement. Malgr6 ces pr~- cautions, il arrive lors du d6p6t d'une goutte de silicate, que le liquide s'6coulant de la colonne amincisse les parois de cette goutte et la rende tr6s fragile.

I1 es donc pr6f6rable de fermer l'extr~mit~ de la colonne en aspirant la solution de silicate dans la colonne. Pour cela, on en plonge l'extr~mit~ libre, par ou s'6coule la solution de phase stationnaire, dans la solution satur6e de silicate, puis on remplace par un vide tr~s mod6r6 la 16g~re pression exerc6e ~ l'entr6e de la colonne pour provoquer l'6coule- ment de la solution de phase. La tr~s grande viscosite du silicate de sodium permet de ne le faire avancer que de quelques centim~tres ~ l'int6rieur de la colonne.

Apr~s 6vaporation du solvant, on coupe la longueur de colonne darts laquelle le silicate s'est solidifi6 ; ceci peut 6tre g~nant lorsque les extr~mit6s de la colonne ont 6t6 pr&orm6es afin de pouvoir p6n6trer directement dans l'injecteur et dans le d6tecteur du chromatographe. I1 convient donc de pr6voir en cons6quence la longueur d'une des extr~mit6s de la colonne.

c) Temp6rature

L'6vaporation se fait en maintenant constante la tem- p6rature de la colonne ~ une valeur inf6rieure d'environ 25 ~ h la temp6rature d'6bullition sous pression normale du solvant. Le gradient de pression qui s'~tablit dans la colonne emp~che 1'6bullition de la solution.

d) Dur6e de l'op6ration

Le temps n6cessaire ~t la vaporisation totale du solvant augmente rapidement avec la longueur de la colonne et avec l'inverse de son diem~tre comme le montrent les figures 6 et 7.

Cette dur6e semble croftre comme le carr6 de l'inverse du diam~tre de la colonne si l'on compare les r6sultats de ces deux figures, le temps n6cessaire h la preparation d'une colonne de 0,1 mm de diam~tre ~tant dans les m6mes conditions (Silicone OV 17 en solution dans le chloro- forme, ~ 22 ~ quatre fois plus long que celui n6cessaire

la fabrication d'une colonne de 0,2 mm de diam~tre. I1 faut toutefois remarquer que d'apr~s les indications de Bouche et Verzele [53] le temps de pr6paration d'une colonne de 0,55 mm de diam~tre est seulement la moiti6 de celui qu'il nous a fallu pour pr6parer une colonne de m~me longueur mais de 0,2 mm de diam~tre apparemment dans les m~mes conditions (chloroforme, 22 ~

Chromatographia 4, 1971 Serial 321

Page 14: Méthodes de préparation des colonnes capillaires utilisées en chromatographie en phase gazeuse

50

,~0

30

20

10

I

Temps(h)

50 100 150

Fig. 6

�9 Variation of the time necessary for solvent evaporation with the length of a capillary column prepared by the static coating method. Internal diameter of the column: 0.2 mm. Solvent o CHzCI, 22 ~ The isolated triangle corresponds to a value given by Verzele [53 ] for a column of 38 m length and 0.55 mm i.d. (same solvent and temperature).

�9 Variation der zur Verdampfung des L6sungsmittels erforderlichen Zeit mit der L~inge einer nach der statischen Methode hergestellten Trennkapillare mit 0,2 mm Innendurchmesser. L6sungsmittel o CH2C1, 22 ~ Das isolierte Dreieck entspricht einem yon Verzele [53] angegebenen Wert ftir ein Trennsystem yon 38 m L~inge und 0,55 mm Innendurchmesser (gleiches L6sungsmittel und gleiehe Temperatur).

�9 Variation du temps n6cessaire ~t l'6vapozation du solvant avec la longueur d'une colonne capillaire pr6par6e par la m6thode statique. Colonne de 0,2 mm de diam~tre int&ieur. Solvant o CH2CI , 22 ~ Le triangle isol6 correspond ~ une valeur donn6e par Verzele 1531 pour une colonne longue de 38 m., de 0,55 mm de diam~tre int6rieur (m~mes solvant et temp&ature).

Le temps de pr6paration augmente net tement plus vite que la longueur de la colonne (Cf. Fig. 6 et 7), sans toute- fois qu'une loi simple ait pu ~tre mise en 6vidence. Pour

des colonnes longues et de pet i t diam~tre la dur6e d'eva- poration peut devenir consid6rable.

On peut chercher h r6duire ce d61ai en utilisant un solvant volatil, un fr6on par exemple (Cf. Fig. 7) ou en chauffant la colonne, un proc6d6 pratique consistant ~ augmenter lentement la temp6rature au fur et h mesure que l '6vapo- ration progresse. On ne peut toutefois pas aller tr6s loin dans cette vole et la m6thode devient prohibi t ivement longue pour la pr6paration des colonnes de tr~s grande efficacit6.

e) Performances des colonnes obtenues

L'int61~t de cette m6thode peut ~tre appr~ci6e aux r6sultats qu'elle nous a permis d 'obtenir avec une colonne capillaire de verre d'une longueur de 50 m et d 'un diam6tre int6rieur

de 0,20 mm environ, rev6tue de caoutchouc silicone (SE 30). Le nombre maximum de plateaux th6oriques d6crort de 1600 ~ 1000 par m6tre, lorsque l 'on passe du n-und6cane (k ' = 0,7) au n-t6trad6cane (k' = 2,8). L'effi- cacit6 est tr~s satisfaisante, compte tenu de la difficult6 habituel lement rencontr6e dans la pr6paration des colon- nes capillaires rev6tues de silicone aussi lourds par la m6thode dynamique.

Nous avons pr6par6 par cette m~thode de nombreuses colonnes de verre de diam6tres int6rieurs allant de 0,3 0,1 mm, rev~tues de phases polaires, surtout le polyadipate d'6thyl6ne glycol et le Carbowax 20 M. Ces colonnes ont donn6 de tr~s bonnes efficacit6s, pour les compos6s apo- laires comme pour les compos6s polaires (28, 52). A titre d 'exemple, la figure 8 montre la variation de H e n fonction

de u s pour le linalol sur une colonne de 0,1 mm de dia- mi t re , recouverte d 'un film de Carbowax 20 M d'6paisseur moyenne 0,3/a, h 100 ~ ( k ' ~ 2,7).

322 Chromatographia 4, 1971 Serial

Page 15: Méthodes de préparation des colonnes capillaires utilisées en chromatographie en phase gazeuse

5O /x

~0

39

20

10

t(h) I I I

Fig. 7 200 400 600

�9 Variation of the time necessary for preparing a column by the static coating method, depending on its length. Internal diameter of the columns: 0.1 mm. Solvent: 1. methylene chloride; 2. mixture of methylene chloride (2) and Freon (1) at 22 ~

�9 Variation der zur Herstellung eines Trennsystems nach der statiscl~en Methode erforderlichen Zeit mit der Ltinge. Kapillaren 0,1 mm Durchmesser. 1. Methylenchlorid, 2. Gemisch aus Methylenchlorid (2) und Freon (1) bei 22 ~

�9 Variation du temps n~cessaire h la pr6paration d'une colonne par h m6thode statique en fonction de sa longueur. Colonnes de 0,1 mm de diam~trc. 1. Chlorure de m6thyl~ne - 2. M61ange de chlorure de m6thyl~ne (2) et Fr6on (1), ~ 22 ~

3. Comparaison entre ees deux m~thodes

La m6thode dynamique est incontestablement d 'un emploi plus ais6 car eUe ne n6cessite pas les pr6cautions drastiques de d6gazage des solutions qu'impose la m6thode statique.

Cependant pour les colonnes ayant une longueur inf6rieure 50 m e t un diam6tre sup6rieur ou 6gal ~ 0,25 mm, la

mdthode statique nous paraft devoir s'imposer en raison de ses nombreux avantages : facilit6 de pr6parer des colon- nes avec n'importe quelle phase, y compris les silicones, 61imination des probl6mes les plus d61icats de mouillabi- lit6, possibilit6 d'introduire des suspensions diverses [55], connaissance exacte de la quantit6 de phase introduite (par 6vaporation ~ sec et pes6e d'une aliquote de la solution utihs6e). Cette m6thode est d 'un emploi particuli~rement aisd avec les colonnes de verre dans lesquelles on voit ce qui se passe et ou on peut d6celer la pr6sence de bulles d'air. Avec les colonnes m6talliques, ce n'est qu'apr6s les tests que ron sait si la colonne est bonne et il n'est pas possible d 'y d6celer la pr6sence d'une bulle d'air. Les 6checs

sont donc nett~ment plus fr6quents et le temps perdu, surtout lors de la mise au point de la mdthode, peut 6tre consid6able.

Pour les colonnes longues ou de faible diam~tre, les avan- tages de la m6thode statique deviennent moins nets et le choix entre les deux m6thodes est une affaire de cas parti- cullers. Le temps n6cessaire pour prdparer une colonne par la m6thode dynamique n'augmente en effet que proportion- nellement ~ la longueur de la colonne et il est ind6pendant de son diam6tre.

En ce qui conceme l'efficacit6 des colonnes obtenues, elle est ~ peu pr6s la m~me pour les deux m6thodes, conclusion semblable ~ celle de Novotny [46], lorsque celles-ci sont bien au point et utilis6es dans les conditions optima, pour les phases faciles ~ utiliser, c'est-/~-dire mouillant bien le verre et pas trop visqueuses. Pour les phases plus difficiles, la m6thode statique donne de meilleurs r6sultats.

C~omatographia 4,' 1971 Serial 323

Page 16: Méthodes de préparation des colonnes capillaires utilisées en chromatographie en phase gazeuse

VI Conditionnement de la colonne

Apr6s que soit terminde l'opdration de rev6tement des parois de la colonne par la phase stationnaire, il convient de chauffer la colonne tr~s progressivement, sous courant de gaz vecteur pour dliminer les demi6res traces de solvant, ainsi que les impuret6s volatiles contenues dans la phase stationnaire, y compris 6ventuellement les produits de faible taux de polymdrisation ou de polycondensation contenus dans les polym~res utilis6s comme phase.

Cette op6ration doit 6tre progressive. Elle peut-~tre com- pl6t6e d'un s6jour de quelques heures g la temp6rature maximale envisagde pour l'emploi de la colonne et de l'injection r6p6t6e une dizaine de fois de quantit6s mod6r6es d'eau qui jouent un r61e remarquable d'entrafneur de composds volatils.

Le conditionnement est probablement l'op6ration la plus myst6rieuse de la pr6paration des colonnes capillaires. On constate que m6me avec des liquides purs (squalane, phtalate de did6cyle) il est indispensable, et qu'un chauffage trop brutal conduit ~une ddgradation rapide des perfor- mances. Afortiori avec les phases polym~res, le chauffage doit-il 6tre tr6s lent [56]. Ce traitement, ainsi que la vie ult6rieure de la colonne, s'accompagne de r~actions chimi- ques mal connues mais apparent6es probablement g la pyrolyse plus ou moins oxydante. Ceci est confirm6 par le fair que la substance extraite de colonnes vieillies n 'a plus la m6me apparence que celle introduire (viscositd, couleur) et qu'une fraction devient g~n6 ralemant insoluble.

Enfm, il est recommand6 d'utiliser un gaz vecteur aussi pauvre que possible en oxyg6ne. L'h61ium, l'argon, l'hy- drog~ne existent le plus souvent en qualit6s tr6s pures. L'hydrog6ne peut encore 6tre pudfi6 par passage sur certains catalyseurs. Mais de lourdes pollutions de ces gaz purs surviennent en g6n6ral entre la sortie de la bouteille et l'entr6e dans la colonne. Toute fuite est accompagnde d'une rentr6e d'oxyg6ne par r6trodiffusion. De m6me roxyg6ne diffuse vite g6n6ralement au travers des tubes ou joints plastiques qui devraient ~tre prohibes. De nom- breux r6gulateurs de pression en service darts les appareils de chromatographie utilisent des membranes en 61astom6res perm6ables h l'oxyg6ne. Une concentration de 300 ppm en oxyg6ne est ainsi facile ~ atteindre et tr6s pr6judiciable

la qualit6 de la colonne,/l sa dur6e de vie et aussi g la stabilit6 des corps analys6s.

Vll Tests des colonnes prepar~es

On peut faire subir/t des colonnes capillaires nouvellement �9 prdpar6es, trois types de tests : un test g6n6ral d'efficacit6 et de penndabilit6, tm test de pouvoir de r6solution un peu plus 61abord, enfin un test d'aptitude ~ l'analyse de sub- stances polaires qui est particuli~rement int6ressant d6s que l'on s'int6resse ~ l'analyse d'autres compos6s que les m61anges d'hydrocarbures.

1. Test general

Ce test est le plus souvent effectu6 avec un m61ange de compos6s repr6sentatifs des 6chantillons qui doivent ~tre analys6s avec la colonne pr6par6e. Ce m61ange doit ~tre

assez simple pour perrnettre des essais syst6matiques rapides. I1 comprendra donc au plus une dizaine de corps dont un seul couple pr6sentant une sdparation vraiment difficile. Dans tes conditions nomlalisdes de l'essai le corps le plus retenu correspondra hun k' de 2 ~ 3. Le m61ange utilis6 devra 6tre prdpar6 en quantit6 suffisante et conserv6 pour pouvoir proc6der ultirieurement ~ d'autres essais en cas de doute et comparer les r6sultats aux enregistrements d'analyses ant6rieures semblables. Un tel examen des caract6ristiques de la colonne et de l'appareil devrait d'ailleurs 6tre fait p6riodiquement.

Les essais recommand6s sur une nouvelle colonne compren- nent d'abord la mesure de la perm6abilitd k que l'on peut calculer ~ partir du temps de rdtention d'un gaz inerte (3) (dans la plupart des cas le m6thane peut ~tre consid6r6 comme tel pour cette application). La perm6abilit~ d'une colonne dolt 6tre voisine de la valeur tMorique r2o/8. I1 faut ensuite d6terminer le domaine de vitesse de gaz vecteur dans lequel on op6rera, c'est-g-dire en pratique le domaine de valeur de la pression d'entr6e. Ceci peut se faire par la mesure des courbes de van D e e m t e r H (u) pour les com- posants du m61ange 6talon, mais il est souvent aussi bon et plus exp6ditif de chercher les conditions dans lesquelles la r6solution du couple le plus difficile h s6parer du m61ange est la meilleure. Lorsque l'on d6sire ddterminer 6galement la temp6rature optimale, on peut utiliser la technique de l'analyse ~ temps constant [57], qui facilite cette op6rafion.

Lorsque les r6sultats obtenus sont consid6r6s comme in- suffisants, un diagnostic plus pr6cis peut 6tre n6cessaire.

0,2

0,I

0

Fig. 8

H

Us

40 80 120

Variation of the height equivalent to a theoretical plate with the carrier gas flow rate (cm/s) for a column prepared by the static coating method with Carhowax 20M, liquid phase. Sample: linalool, k' = 2.8, temperature: 100 ~ Carrier gas: hydrogen.

Variation der theoretischen Trennstufenh6he mit der Str6mungs- geschwindigkeit des Tfiigergases (cm/s) bei einem nach der statischen Methode angefertigten Trennsystem afit Carbowax 20M (Linalol, 100 ~ k' = 2,8, Tr~gergas Wasserstoff).

Variation de la hauteur 6quivalente ~ un plateau th6orique avec la vitesse du gaz vecteur (cm/s) pour une colonne pr6par6e par la m6thode statique avec du Carbowax 20M (linalol, 100 ~ k t = 2.8, gaz vecteur hydrog~ne).

324 Chromatograptfia 4, 1971 Serial

Page 17: Méthodes de préparation des colonnes capillaires utilisées en chromatographie en phase gazeuse

On commencera par regarder si l'appareil est convenable et la colonne bien mont6e en utilisant les essais avec le m6thane d6crits ci-dessus (Cf. w II). Un essai avec un m61ange d'hydrocarbures (pour les phases peu polaires) ou d'esters m6thyliques d'acides gras (pour les phases po- laires) permettra de savoir si les difficult6s rencontr6es viennent d'un d6p6t incorrect de la phase liquide ou d'une contribution de l'adsorption sp~cifique sur les parois de la colonne (Cf. figure 8, les valeurs num6riques donn6es sont quelque peu arbitraires et constituent surtout des ordres de grandeur). On pourra alors chercher ~ apporter les perfectionnements n~cessaires ~ la m~thode de pr6pa- ration des colonnes.

2. Test de resolution

Ces essais sont rarement n6cessaires, sauf lors de la raise au point d'analyses de routine pour des m~langes tr~s com- plexes. I1 convient alors de d6terminer syst6matiquement l'effet de la temp6rature et du d6bit sur la r6solution des couples les plus critiques, compte tenu de l'effet de la temp6rature sur les facteurs de capacit6 k' et de la variation assez importante de H avec k'. I1 est alors n6cessaire de consulter la litt~rature sp6cialis~e [58, 59], de m~me que pour la d6termination, en principe plus difficule, des con- ditions optimales d'tme analyse en temp6rature program- m6e [60].

3. Test d'aptitude a l'analyse de substances polaires

Lorsque l'on a h analyser des m61anges de substances po- laires, il est int6ressant de disposer de tests g~n6raux per- mettant de reconnaftre si la surface interne du tube a 6t6 convenablement trait~e ou poss~de encore des sites actifs d'adsorption. Si l'on se reporte ~ la classification des adsorbants selon Kiselev [61], on volt qu'un bon test de s61ectivit6 de la surface sera obtenu en examinant la s~pa- ration d'un m61ange de corps dont l'un sera fortement 61ectrodonneur, un autre fortement 61ectroaccepteur et enfin un troisi~me sera un hydrocarbure non susceptible de donner une adsorption sp~cifique. Comme compos6 ~lectrodonneurs on peut choisir un hydrocarbure aroma- tique~ par exemple le dur+ne (Eb. 193 ~ le paracym~ne

(Eb. 177 ~ le cum~ne (Eb. 152 ~ un hydrocarbure halog~n~ (par exemple le 1, 2, 3 tribromopropane (Eb. 219 ~ ou le 1 bromooctane (Eb. 202 ~ une c~tone (ac6toph6none, Eb. 211 ~ ou une amine tertiaire donc incapable de donner des liaisons hydrog~nes ; la N. N. dim~thylaniline (Eb. 193 ~ parai't particuli~rement bien convenir.

Comme compos6 61ectroaccepteur on peut prendre un ph6nol. Les dim~thylph6nols ont des tensions de vapeur comparables h celles des corps pr6c6dents.

L'analyse d'un m61ange de N, N dim6thylaniline et de 2, 6 dim6thylph6nol constitue, nous semble-t-il, un test par- tuculi~rement s6v~re et instructif. Sur une surface capable de donner seulement des interactions non sp~cifiques comme le noir de carbone graphitis~, ces corps sont faci- lement s~par6s et donnent des pics sym6triques. Si la sur- face poss6de des sites susceptibles de donner une adsorp-

tion sp6cifique pour les mol6cules du groupe B (dectro- donneurs) le pic de N, N dim~thylaniline est nettement plus large que celui de dim~thyl 2, 6 phenol, et peut m6me presenter une trance. Si ces sites sont nombreux, la N, N dim6thylaniline est sensiblement plus retenue. Un ph6no- m6ne semblable s'observe lorsque la surface comprend des sites capables de donner une adsorption sp6cifique des molecules du groupe C, mais cette fois c'est le pic du dim6thyl 2, 6 phenol qui est affectS. Enfin, lorsque les deux types de sites sont presents, les pics des deux com- pos~s seront plus ou moins fortement d~form6s.

I lnject/ons de CH= ]

I Injections m~la~-~ peu polaire I

O O n

Io i I Injections rn~longe

poloire

non

I Colonne satisfaisante

Fig. 9

Arn$liorer le montage ou I'apparefl

I An~liorer/o ; technique de d&p~t

l AmEliorer le l - - traitement de surfoceJ

Schematic diagram of the logical operations for testing a new capillary column.

Schema der logisch aufeinanderfolgenden Operationen zum Test einer neuen Trennkapillare.

Sch6ma des op6rations logiques pour les tests d'une nouvelle colonne capillaire.

On voit qu'il est assez facile d'appr6cier ainsi, en compl6tant 6ventuellement par I'analyse d'autres compos6s, la qualit6 du trai'tement de la surface interne des capillaires et la nature de l'adsorption rfsiduelle.

Conclusion

Bien que lentement, l'emploi des colonnes capillaires tend se g6n~raliser. Depuis quelques ann6es d6jh, il n'est plus

r~serv6 aux seuls experts et des analystes commencent se faire ~ l'id6e de les utiliser. Nous esp~rons avoir montr6 que leur pr6paration si elle est une op6ration n6cessitant toujours beaucoup de soin et de patience, ne pr6sente aucun aspect magique ni rien de myst~rieusement difficile.

Chromatograptfia 4, 1971 Serial 325

Page 18: Méthodes de préparation des colonnes capillaires utilisées en chromatographie en phase gazeuse

References

[1] Golay, M. Z E., U. S. P. 2.920.478

[2] Golay, M. J. E., Gas Ctlromatogmphy 1958 - Desty D. H. ed., Butterworths, Londres 1958, p.36

[3] Guiochon, G., Advances in Chromatography, Giddings, J. C., Keller, R. E., ed., Dekker, New York, 1969, p.179

[4] Keulemans, A. L M., Gas Chromatography 1966, Little- wood A. B., ed., The Institute of Petroleum, Londms, 1966, p. 211.

[5] Halasz, L, Heine, E., Nature, 194,971 (1962)

[6] Halasz, L, Horvath, C., Anal. Chem. 35,499 (1963)

[7] Halasz, I , Hartman, E., Heine, E., Gas Chromatography 1964, Goldup A. ed., The Institute of Petroleum, Londres, 1965, p. 38

[8] Kaiser, R., Chromatographic in der gas phase. Vol. 2, Bibliographishes Institut, Mannheim 1961.

[9] Giddings, Z C., Anal. Chem. 34,458 (1962).

[10] Drew, C. M., Bens, E. M., Gas Chromatography 1968, C. L. A. Harbourn ed., The Institute of Petroleum, Londres 1969, p.3

[11] Giddings, J. C., Anal. Chem. 35, 1963 (1969)

[12] Vidal-Mad/ar, C., Guiochon, G., J. Phys. Chem. 71, 4031 (1967)

[13] Farre-Rius, F., Hennicker, Z, Guiochon, G., Nature, 196, 63, (1962)

[14] Averill, IV., Gas Chromatography, Brenner, N., Callen, J. E., Weisss, M.ed., Academic Press, New-York, 1962, p. 1

[15] Ettre, L. S., Open tubular columns in gas chromatography, Plenum Press, New-York, 1965

[16] Sellier, N. Guiochon, G., J. Chromatog. Sci. 8, 147 (1970).

[17] Merle d'Aubigne, J.,Jacques, M., Guiochon, G., Chromato- graphia, 2, 98 (1969)

[18] Desty, D. 11., Goldup, A., Swanton, W. T. Gas Chromato- graphy, Brenner, N. Callen, J. E., Weis, M.ed., Academic Press, New-York, 1962, p. 105.

[19] Guioehon, G., Anal. Chem. 38, 1020 (1966)

[20] Littlewood, A. B., Gas Chromatography. Academic Press, New-York, 1962, p. 162

[21] Desty, D. H., Hareshape, Z H., Ivhyman, B. H. F., Anal. Chem. 32, 302 (1959)

[22] Mitzner, B. M., Jacobs, M., Biochemical application of gas chromatography, New-York, 1962, p. 48.

[23] Metcalfe, L. D., Matrin, R. J., Anal. Chem. 39, 1205 (1967)

[24] Pierce, A., Silylation of organic compounds, Pierce Chemi- cals, New-York 1969

[25] Sweeley, C. C., Bentley, R., Makita, M., Ivells, W. IV., J. Am. Chem. Soc. 85, 2497 (1963).

[26] Ane, IV. A., Hastings, 6". R., J. Chromatog. 42,319, (1969)

[27] Grob, K., Helv. Chim. Acta, 48~ 1362 (1965)

[28] Merle d'Aubigne, Z, Guiochon, G., Recherches, 1970, h pa.r a~re

[29] Golay, M. J. E., Gas Chromatography 1960, R. P. W. Scott, ed., Butterworths Londres, 1960, p. 139

[30] Schwartz, R. D., Brasseaux, D. Z, Mathev, R. G., Anal. Chem. 38, 303 (1966)

[31] Kirkland, J. Z, Anal. Chem. 35, 1295 (1963)

[32] Mohnke, M., Saffert, IV., Gas chromatography 1962, M. Van Swaay ed., Butterworths, Londres, 1962, p. 216

[33] Liberti, A., Cartoni, G. P., Bruner, F., J. Chromatog. 12, 8 (1963)

[34] Zhdanov, S. P., Kalmanovskii, V. L, Kiselev, A. V., Files, M. ill., Yashin, Ya. L, Zh. Phiz. Kl:timii, 36, 1118 (1962).

[35 ] Kiselev, A. V., Yashin, Ya. L, La Chromatographic Gas- Solide, Masson, Paris 1969, p.80

[36] Akshinskoya, N. V., Kiselev, A. V., Nikihin, Yu. S., Zh. Phiz. Khimii, 38, 488 (1964)

[37] Doue, F., Merle d'Aubigne, J., Guiochon, G., Chimie Analytique, ~ para~m (1971)

[38] Devaux, P., Guiochon, G., Chromatographia, 2, 151 (1969)

[39] Landault, C., Guiochon, G., Gas Chromatography, 1964, A. Goldup, ed., The Institute of Petroleum, Londres, 1964, p. 121.

[40] Ganansia, J., Landault, C., Vidal-Madiar, C., Guiochon, G. Anal. Chem. 43, (1971) ~ paxaStre

[41 ] Vidal.Mad/ar, C., Ganansia, J., Guiochon, G., Gas Chroma- tography, 1970, R. Stock ed., The Institute of Petroleum, Londres, 1971, ~ paraa'tre.

[42] Desty, D. H., Goldup, A., Gas Chromatography 1960, R. P. W. Scott ed., Butterworths, Londres, 1960, p. 162

[43] Halasz, I., Schreyer, G., Z. Anal. Chem. 181,367 (1961)

[44] Scott, R. P. W., Hazeldean, G. S. F., Gas Chromatography, 1960, Scott, R. P. W. ed., Londres, 1960, p. 144

[45] Hazeldean, G. S. F., Scott, R. P. IV., J. Inst. Petrol. 48, 380 (1962).

[46] Novotny, M., Blomberg, L., Battle, K. D., J. Chromatog. Sci. 8, 390 (1970)

[47] Landault, C., Th[se, Paris 1966.

[48] Desty, D. H., GoMup, A., Luckhurst, G. R., Swanton, W. T., Gas Chromatography 1962, M. Van Swaay ed., Butter- worths 1962

[49] Fairbrother, F., Stubbs, A. E., J. Chem. Soc. 1935, 527

[50] Concus, P., J. Phys. Chem. 74, 1818 (1970)

[51] Poy, F., Carlo Erba, Milan, Communication priv6e, 1966

[52] Merle d'Aubigne, Z, Th~se, Paris 1969

[53] Verzele, M., Bouche, J., J. Gas Chromatog. 6:501 (1968)

[54] Halasz, L, Horvath, C., Nature, 197, 71 (1963)

[55] Ganansia, Z, Vidal-Mad]ar, C., Guiochon, G., Gas Chroma- tography 1970, N. Stock, ed. The Institute of Petroleum, Londres, 1971, ~ parade.

[56] Kaiser, R., Column Chromatography, Kovats, E. Ed. SauerlS.nder, Aarau (Switzerland), 1970, p. 221

[57] Cook, W.D.,Karger, B.L. Ana1. Chem. 36,985,991(1964)

[58] Scott, R. P. W., Advances in Chromatography, vol. 9, J. C. Giddings, R. A. Keller, ed., M. Dekker, New-York, 1970, p. 193

[59] Guioehon, G., Column Chromatography, E. Kovats ed. Sauerl~inder, Aarau, (Suisse) 1970, p. 250

[60] Harris, W. E., Habgood, IV., Programmed Temperature Gas Chromatography, Wiley, Londres, 1966.

[61] Kiselev, A. V., Yashin, Ya. I., LaChromatographie Gaz- Solide, Masson, Paris, 1969

[62] Ilkova, E. L., Mistryukov, E. A. Chromatographia, 4, 77 (1971)

Received: April 6, 1971 Accepted: April 20, 1971

326 Chromatographia 4, 1971 Serial