Kuinka PTFE-lämmittimet toimivat syövyttävien liikkuvien faasien lämmittämisessä HPLC:tä varten?

Trifluorietikkahappoa, fosfaattipuskureita ja ioni{0}}pariutumisreagensseja käytetään yleisesti liikkuvina faaseina korkean suorituskyvyn nestekromatografiassa. Liikkuvan faasin esikuumennus ennen kolonniin tuloa parantaa erotusta, mutta lämmittimen tulee olla kemiallisesti inertti, jotta vältetään haamuhuiput tai perusviivan ajautuminen. Kaikki virtausreitin kostuneet komponentit nykyisissä HPLC-järjestelmissä on arvioitava, jotta ne voivat vapauttaa uuttavia aineita tai olla vuorovaikutuksessa analyyttien kanssa.

Liikkuvan vaiheen esilämmityksen tarve HPLC:ssä
Liikkuvan faasin esikuumennus on yleinen toimenpide nestekromatografiassa korotetuissa lämpötiloissa (yleensä 30–80 astetta). Esilämmitys takaa, että eluentti tulee kolonnin sisääntuloaukkoon vakiossa, tarkasti määritellyssä lämpötilassa, ja se parantaa:

Retentioajan toistettavuus

Symmetria ja piikin muoto

Massansiirtokinetiikka, erityisesti suurille biomolekyyleille tai viskooseille liikkuville faaseille

Kolonnin tehokkuus (levyt)

Kun kylmä liikkuva faasi tulee lämmitettyyn kolonniin ilman esikuumennusta, kolonnin kerroksen päälle muodostuu lämpögradientteja. Tämä johtaa kaistan levenemiseen, vääristyneisiin huippuihin ja epätasaiseen erotuskykyyn. Esilämmitin sijoitetaan yleensä suoraan pumpun jälkeen ja ennen injektoria tai kolonnin sisääntuloa käyttämällä kapeaa -reikäputkea tai pientä lämmönvaihdinta.

Metalliset esilämmityselementit kontaminoitumisvaara
Syövyttäviä liikkuvia faaseja käytetään laajalti käänteis-faasi-, ionin-vaihto- ja hydrofiilisen vuorovaikutuksen kromatografiassa (HILIC). Tyypillisiä aggressiivisia lisäyksiä ovat:

0,05-0,1 % (tilavuus/tilavuus) trifluorietikkahappoa (TFA)

Hapan happo tai muurahaishappo.

Fosfaattipuskurit (pH 2-3 ja 7-8)

Perkloorihappoa tai sulfaattia sisältävät puskurit

Ionipari{0}}reagenssit, kuten tetrabutyyliammoniumfosfaatti tai heptaanisulfonihappo

Alkaline mobile phase (pH>9) ammoniumhydroksidi- tai karbonaattipuskurilla.

Jos käytetään metallista esilämmitintä (esim. ruostumaton teräs 316), nämä syövyttävät kemikaalit voivat asteittain liuottaa metalli-ioneja -pääasiassa rautaa, kromia ja nikkeliä- liikkuvaan faasiin. Liuotusnopeutta lisäävät korkeammat lämpötilat ja happamat tai halogenidi{6}}pitoiset eluentit. HPLC-analyysin vaikutukset ovat vakavia:

Haamuhuiput - Metalli-ionit voivat yhdistyä näytteessä tai liikkuvassa faasissa oleviin kelatointikemikaaleihin ja eluoitua odottamattomina piikkinä.

Perusviivan ajautuminen - Metalliin liittyvän taustasignaalin asteittainen muodostuminen, erityisesti UV- tai johtavuustunnistuksessa.

Huippujäte tai hävikki - Metalleille herkät analyytit (esim. fosforyloidut peptidit, organofosfaatit, katekoliamiinit tai karboksyyliryhmiä sisältävät molekyylit) voivat adsorboitua metallipintoihin tai saostua metallisuoloina.

Kolonnin hajoaminen - Uutoituneet metalli-ionit voivat laskeutua stationaarifaasiin, mikä vaikuttaa kolonnin selektiivisyyteen ja käyttöikään.

Kuinka PTFE-lämmittimet voivat ratkaista liikkuvien vaiheiden esilämmityksen ongelman
PTFE-lämmitin HPLC-mobiilifaasilämmityslaite eliminoi metallikontaktin kokonaan. Kaksi tyypillistä kaupallista kokoonpanoa ovat:

PTFE-putkilämmitin (vaipallinen tyyppi)
Esilämmitinkäämi on pituudeltaan PTFE-letkua (yleensä 0,5-2,0 mm sisähalkaisija, 1-5 metriä pitkä). Letku on päällystetty joustavalla lämmitysvaipalla tai PTFE:hen upotetulla vastuslämmittimellä. Koko kokoonpano on lämpöeristetty. Liikkuva faasi kulkee inertin PTFE-putken läpi ottamalla lämpöä letkun seinästä. Metalliosat eivät kastu.

PTFE-patruunalämmitin, metalli{0}}ilmainen lämmönvaihdin
Pieni PTFE:llä päällystetty patruunalämmitin asetetaan koneistettuun PTFE-lohkoon, jossa on serpentiinivirtauskanava. Lohko lämmitetään tasaisesti. Liikkuvaa vaihetta kierrätetään kanavan kautta. Suunnittelu tarjoaa paremman lämmönsiirron tehokkuuden, pienemmän kuolleen tilavuuden ja sopii hyvin UHPLC-sovelluksiin.

Molemmilla asetuksilla on sama perusetu, että liikkuva faasi on kosketuksissa vain PTFE:n tai sopivien fluoripolymeerien (esim. PFA, FEP) kanssa. PTFE kestää kaikkia suosittuja HPLC-liuottimia, kuten:

Metanoli, asetonitriili, tetrahydrofuraani

Vesi, jossa on jopa 100 % orgaanista modifiointiainetta

Happamat lisäaineet (pH 0-3): TFA, muurahaishappo, fosfori, perkloorihappo

Peruslisäaineet (pH 9-12): ammoniumhydroksidi, trietyyliamiini, karbonaatti/bikarbonaatti

Ioniparireagenssit ja puskurisuolat

Mitään metalli-ioneja ei vapaudu. Lisäksi tarttumaton pinta estää analyytin adsorption tai hiukkasten kerääntymisen esilämmittimeen.

Suorituskykyominaisuudet HPLC-sovelluksiin
Liikkuvan vaiheen esilämmitys suoritetaan yleensä lämpötiloissa ympäristön ja 80 asteen välillä. PTFE-lämmittimet toimivat hyvin tällä alueella ilman vääristymiä tai kemiallista heikkenemistä. Teho on minimaalinen (yleensä 20–100 W), koska vain pieni määrä liikkuvaa faasia (0,1–5 ml/min) tarvitsee lämmittää. PID-säätö pitää lämpötilan annetussa arvossa ±0,5 asteen sisällä varmistaen ennustettavat lämpöolosuhteet ruiskusta toiseen.

PTFE{0}}pohjaisen esilämmittimen inertisyys antaa analyytikot menetelmäkehityksessä käyttää aggressiivisia liikkuvia vaiheita (jotka muutoin edellyttäisivät metallisten esilämmittimien säännöllistä vaihtoa) luottavaisin mielin. Metalli-herkille analyyteille on mahdollista täysin inertti virtauskanava pumpun päästä (yleensä PEEK-vuorattu) injektoriin, esilämmittimeen, kolonniin ja detektoriin. PTFE-esilämmittimet ovat tärkeä osa tätä täysin{5}}inerttiä järjestelmää.

Useat kromatografiatoimittajat tarjoavat kaupallisesti saatavilla olevia PTFE{0}}-pohjaisia ​​liikkuvan vaiheen esilämmittimiä. Nämä laitteet on yleensä varustettu PTFE-käämillä, sisäänrakennetulla resistanssilämmittimellä ylilämpötilasuojalla ja ohjaimen ulostulolla HPLC-järjestelmän ulkoiseen tapahtumakanavaan liittämistä varten. Joissakin malleissa on sisäänrakennettu-termopari suljetun silmukan ohjausta varten.

Rajoitukset ja varoitukset
Ptfe-lämmittimet toimivat hyvin liikkuvien vaiheiden{0}}esilämmittämiseen, mutta muutamia käytännön tekijöitä tulee ottaa huomioon:

Pressure rating - PTFE tubing becomes soft at extreme temperatures. The maximum operating pressure should be reduced. For high pressure applications (e.g. >200 bar), PFA (perfluoroalkoksi) letku valitaan toisinaan erinomaisen mekaanisen lujuuden vuoksi lämpötilassa.

Lämmönjohtavuus. PTFE:llä on alhaisempi lämmönjohtavuus kuin metallilla. Siksi saman kuumennusnopeuden saavuttamiseksi pidempiä putkien pituuksia ja/tai suurempia lämmitystehoja voidaan tarvita metalliseen esilämmittimeen verrattuna. Ero on kuitenkin pieni tavallisilla virtausnopeuksilla (0,2-2,0 ml/min).

Maksimilämpötila – PTFE alkaa sulaa yli 200 asteen lämpötiloissa, mutta HPLC:n liikkuvan faasin esilämmitys- on harvoin yli 80 astetta. Tästä syystä turvapuskuri on suuri.

Johtopäätös: puhtaammat lähtökohdat ja luotettavammat HPLC-tulokset
Poistamalla HPLC:n kontaminaatiolähteen PTFE-lämmittimet edistävät puhtaampia lähtökohtia ja johdonmukaisempia tuloksia. Nämä lämmittimet tarjoavat kemiallisesti inertin ja metallittoman -metallivapaan kuumennuskanavan syövyttäville liikkuville faaseille, kuten sellaisille, jotka sisältävät TFA:ta, fosfaattipuskureita tai ioni-pariutumisreagensseja, ja helpottavat vankkaa menetelmäkehitystä ja rutiinianalyysiä ilman metallien huuhtoutumista tai analyyttivuorovaikutuksia.

Analyyttisten instrumenttien kaikkien kastuneiden pintojen on oltava puhtaita. Yksinkertainen inertti rakenne, PTFE-lämmittimen HPLC-mobiilifaasilämmitystekniikka ratkaisee nykyajan nestekromatografian pitkäaikaisen ongelman. Kun HPLC-järjestelmät pyrkivät jatkuvasti korkeampaan herkkyyteen ja alhaisempiin havaitsemisrajoihin (esim. LC-MS/MS-sovellukset), metalli-vapaan virtausreitin komponenttien tarve, mukaan lukien liikkuvan vaiheen esilämmittimet, on edelleen kriittinen.