逆相液体クロマトグラフィー系における物質移動現象の速度論的解析

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12640581
• Research Institution: University of Toyama
• Principal Investigator: 宮部 寛志 富山大学, 教育学部, 助教授 (10281015)
• Keywords: 逆相液体クロマトグラフィー / 物質移動 / 速度論 / 保持平衡 / 表面拡散 / 分離機構 / 表面修飾 / 分子拡散

Research Abstract

1.フェニル基を表面修飾したシリカゲル(炭素含有量:約9%)を固定相、メタノール/水(70/30,v/v)混合溶液を移動相として使用する逆相液体クロマトグラフィー(RPLC)系における多環芳香族炭化水素(試料物質)の保持挙動および物質移動に関する基礎的研究を行った。その結果、(1)吸着平衡定数、等量吸着熱と表面拡散の活性化エネルギーは試料物質の分子サイズの増加と共に増大するが、表面拡散係数は逆に減少した。(2)C_<18^->シリカゲルの場合と同様に、フェニル基修飾シリカゲルを用いる場合にも、固定相粒子内での物質移動に対して表面拡散が重要な役割を果たしていることを確認した。
2.炭素含有量17.1%の一般的なC_<18^->シリカゲルを用いるRPLC系におけるアルキルベンゼン及びp-アルキルフェノール誘導体の表面拡散現象を様々な角度から解析し、表面拡散と分子拡散との間には関連性があること及び、表面拡散は吸着相互作用により分子拡散が制限された現象と見なせることをより明確に示した。
3.液相吸着系における表面拡散係数の数値や表面拡散現象の熱力学的特性に関する実験結果には、見かけ上の矛盾点があることを指摘した。そして、表面拡散に関する従来の解析理論ではこれらの問題点が適確に解釈できないことを示した。一方、本研究では表面拡散現象の特徴や機構を説明するために「表面-制限分子拡散モデル」を提案し、絶対反応速度論に基づきその定式化を検討した。本モデルを適用することにより、表面拡散の様々な特徴や物質移動機構を統一的に解析すると共に、上記の矛盾点に対して合理的な解釈を加えることができることを示した。本モデルが液相吸着系における表面拡散現象を解析し、理解する上で有用であることを証明した。

Research Products

• [Publications] Miyabe, K.: "Influence of the Modification Condition of Alkyl Bonded Ligands on the Characteristics of Reversed-Phase Liquid Chromatography"J. Chromatogr. A. 903. 1-12 (2000)
• [Publications] Miyabe, K.: "Analysis of the Surface Diffusion of Alkylbenzenes and p-Alkylphenols in Reversed-Phase Liquid Chromatography Using the Surface-Restricted Molecular Diffusion Model"Anal. Chem.. 73. 3096-3106 (2001)
• [Publications] Miyabe, K.: "Correlation between Surface Diffusion and Molecular Diffusion in Reversed-Phase Liquid Chromatography"J. Phys. Chem. B. 105. 9202-9209 (2001)
• [Publications] Miyabe, K.: "Retention and Mass Transfer Characteristics in Reversed-Phase Liquid Chromatography Using a Tetrahydrofuran-Water Solution as the Mobile Phase"J. Chromatogr. A. 919. 231-244 (2001)
• [Publications] Miyabe, K.: "Chromatographic Behavior of Alkyl Ligands Bonded Silica Gels"Anal. Sci.. (印刷中).
• [Publications] Miyabe, K.: "New Model of Surface Diffusion in Reversed-Phase Liquid Chromatography"J. Chromatogr. A. (印刷中).
• [Publications] Miyabe, K.: "Characteristics and Mechanism of Surface Diffusion in Reversed-Phase Liquid Chromatography Using Various Alkyl Ligands Bonded Silica Gels"Anal. Chem.. (印刷中).
• [Publications] Miyabe, K.: "Analysis of Surface Diffusion in Reversed-Phase Liquid Chromatography"Proceedings of the Seventh International Conference on Fundamentals of Adsorption. (印刷中).