Kõrgefektiivses-vedelikkromatograafias kasutatakse sageli liikuvaid faase, mis sisaldavad trifluoroäädikhapet, fosfaatpuhvreid või ioon-paarreaktiive. Mobiilse faasi eelkuumutamine enne kolonni sisenemist parandab eraldumist, kuid kuumuti peab olema keemiliselt inertne, et vältida kummituspiike või baasjoone triivi. Kaasaegsetes HPLC süsteemides tuleb hinnata iga voolutee niisutatud komponenti selle potentsiaali suhtes, mis võib eraldada ekstraheeritavaid aineid või suhelda analüütidega.
Vajadus mobiilfaasi eelsoojenduse järele HPLC-s
Liikuva faasi eelkuumutamine on vedelikkromatograafias tavaline praktika, eriti kõrgendatud temperatuuri tingimustes (tavaliselt 30–80 kraadi). Eelkuumutamine tagab, et eluent jõuab kolonni sisselaskeavasse stabiilsel ja kindlaksmääratud temperatuuril, mis parandab:
Säilitusaja reprodutseeritavus
Tipu kuju ja sümmeetria
Massiülekande kineetika, eriti suurte biomolekulide või viskoossete liikuvate faaside puhul
Kolonni efektiivsus (teoreetiliste plaatide arv)
Ilma eelsoojenduseta tekitab kuumutatud kolonni sisenev külm liikuv faas kolonni kihis termilised gradiendid. See toob kaasa ribade laienemise, moonutatud piigid ja ebaühtlase eraldusvõime. Eelsoojendi asetatakse tavaliselt vahetult pärast pumpa ja enne injektori või kolonni sisselaskeava, kasutades kitsast-toru või väikest soojusvahetit.
Metallist eelsoojenduselementidest tulenev saastumise oht
Söövitavaid liikuvaid faase kasutatakse rutiinselt pöörd-faasi-, iooni-vahetuse ja hüdrofiilse interaktsiooni kromatograafias (HILIC). Levinud agressiivsed lisandid on järgmised:
Trifluoroäädikhape (TFA) 0,05–0,1% (maht/maht)
Sipelghape või äädikhape
Fosfaatpuhvrid (pH 2–3 või 7–8)
Perkloorhapet või sulfaati{0}}sisaldavad puhvrid
Ioonide siduvad reagendid-, nagu tetrabutüülammooniumfosfaat või heptaansulfoonhape
Alkaline mobile phases (pH >9) ammooniumhüdroksiidi või karbonaatpuhvritega
Kui kasutatakse metallist eelsoojendit (nt roostevaba teras 316), võivad need söövitavad ained aeglaselt liikuvasse faasi metalliioone -peamiselt rauda, kroomi ja niklit- leotada. Leostumise kiirus kiireneb kõrgendatud temperatuuridel ja happelisi või halogeniide{6}}sisaldavate eluentide korral. HPLC analüüsi tagajärjed on olulised:
Kummituste tipud– Metalliioonid võivad moodustada komplekse kelaativate ühenditega proovis või liikuvas faasis, elueerides ootamatute piikidena.
Baasjoone triiv– Metalliga{0}}seotud taustsignaali järkjärguline kogunemine, eriti UV- või juhtivuse tuvastamisel.
Peak saba või kadu– Metal{0}}tundlikud analüüdid (nt fosforüülitud peptiidid, orgaanilised fosfaadid, katehhoolamiinid või karboksüülrühmadega ühendid) võivad adsorbeeruda metallpindadele või sadestuda metallisooladena.
Veeru lagunemine– Leostunud metalliioonid võivad ladestuda statsionaarsele faasile, muutes selektiivsust ja lühendades kolonni eluiga.
Kuidas PTFE-soojendid lahendavad mobiilfaasi eelsoojenduse probleemi
A PTFE küttekeha HPLC mobiilse faasi kuumutaminesüsteem välistab metalli kontakti täielikult. Kaubanduslikult kasutatakse kahte tavalist konfiguratsiooni:
PTFE torukütteseade (ümbrisega disain)
Eelsoojendusspiraalina toimib PTFE-toru pikkus (tavaliselt 0,5–2,0 mm siseläbimõõt, 1–5 meetrit pikk). Toru ümber mähib painduv küttekate või ümbritsev PTFE{5}}kapseldatud takistussoojendi. Kogu komplekt on soojusisolatsiooniga. Liikuv faas voolab läbi inertse PTFE-toru, neelates soojust läbi toruseina. Metallist märjaks saanud osad puuduvad.
PTFE-kassettkütteseade metallivabas{0}}soojusvahetis
Väike PTFE{0}}ümbrisega kassettküttekeha sisestatakse töödeldud PTFE-plokki, mis sisaldab serpentiinset voolukanalit. Plokk kuumutatakse ühtlaselt ja liikuv faas ringleb läbi kanali. See disain pakub suuremat soojusülekande efektiivsust ja väiksemat tühimahtu, mis sobib UHPLC rakenduste jaoks.
Mõlemal konfiguratsioonil on sama põhieelis: mobiilne faas kontakteerub ainult PTFE-ga või ühilduvate fluoropolümeeridega (nt PFA, FEP). PTFE talub kõiki tavalisi HPLC lahusteid, sealhulgas:
Atsetonitriil, metanool, tetrahüdrofuraan
Vesi kuni 100% orgaanilise modifikaatoriga
Happelised lisandid (pH 0–3): TFA, sipelghape, fosfor, perkloorhape
Põhilised lisandid (pH 9–12): ammooniumhüdroksiid, trietüülamiin, karbonaat/vesinikkarbonaat
Ioonide sidumisreaktiivid ja puhversoolad
Metalliioone ei eraldu. Mittenakkuv pind hoiab ära ka analüüdi adsorptsiooni või tahkete osakeste kogunemise eelsoojendi sees.
HPLC rakenduste jõudlusnäitajad
Liikuva faasi eelsoojenduse tüüpilised töötemperatuurid on ümbritsevast kuni 80 kraadini. PTFE-soojendid töötavad selles vahemikus mugavalt ilma deformatsiooni või keemilise lagunemiseta. Võimsus hoitakse madalal (tavaliselt 20–100 W), sest ainult väike kogus liikuvat faasi (0,1–5 ml/min) vajab kuumutamist. PID-juhtimine hoiab seatud temperatuuri ±0,5 kraadi piires, tagades korratavad soojustingimused süstide vahel.
Meetodi väljatöötamisel võimaldab PTFE{0}}põhise eelsoojendi inertsus analüütikutel enesekindlalt kasutada agressiivseid liikuvaid faase, mis muidu nõuaksid metallist eelsoojendite sagedast väljavahetamist. Metall-tundlike analüütide puhul on saavutatav täiesti inertne voolutee-pumba peast (sageli PEEK-vooderdatud) läbi injektori, eelsoojendi, kolonni ja detektori-. PTFE eelsoojendid on selle kõik-inertse süsteemi oluline komponent.
Müügil olevad PTFE{0}}põhised mobiilse faasi eelsoojendidpakuvad mitmed kromatograafia tarnijad. Need seadmed sisaldavad tavaliselt PTFE mähist, integreeritud takistussoojendit, mis kaitseb üle-temperatuuri eest, ja kontrolleri väljundit HPLC-süsteemi välise sündmusekanaliga ühendamiseks. Mõned konstruktsioonid sisaldavad suletud-ahela reguleerimiseks sisseehitatud-termopaari.
Piirangud ja kaalutlused
Kuigi PTFE-soojendid toimivad suurepäraselt liikuvate faaside eelsoojendamiseks, tuleb märkida mitmeid praktilisi punkte:
Rõhu reiting – PTFE tubing softens slightly at elevated temperatures. Maximum operating pressure should be derated. For high-pressure applications (e.g., >200 baari), on mõnikord eelistatud PFA (perfluoroalkoksü) torud, millel on temperatuuril parem mehaaniline tugevus.
Soojusjuhtivus– PTFE-l on madalam soojusjuhtivus kui metallil. Seetõttu võib metallist eelsoojendiga võrreldes sama kuumutuskiiruse saavutamiseks olla vaja pikemaid torusid või suuremat küttekeha võimsust. Kuid tüüpiliste voolukiiruste (0,2–2,0 ml/min) puhul on erinevus tühine.
Maksimaalne temperatuur– PTFE hakkab pehmenema üle 200 kraadi, kuid HPLC liikuva faasi eelkuumutamine ületab harva 80 kraadi. Seega on olemas lai ohutusvaru.
Järeldus: puhtamad lähtejooned ja usaldusväärsemad HPLC tulemused
PTFE-soojendid kõrvaldavad HPLC-s saasteallika, mille tulemuseks on puhtamad lähtejooned ja usaldusväärsemad tulemused. Pakkudes keemiliselt inertse, metallivaba -metallivaba kuumutustee söövitavatele liikuvatele faasidele-, sealhulgas TFA-d, fosfaatpuhvreid või ioonpaarreaktiive-sisaldavatele-soojendistele, võimaldavad need kütteseadmed meetodi tugevat väljatöötamist ja rutiinset analüüsi ilma metalli leostumise või analüüdi koostoime ohuta.
Analüütiliste instrumentide puhtus laieneb igale märjaks saanud komponendile. ThePTFE küttekeha HPLC mobiilse faasi kuumutaminelähenemine illustreerib seda põhimõtet: lihtne, inertne disain, mis lahendab püsiva probleemi kaasaegses vedelikkromatograafias. Kuna HPLC-süsteemid liiguvad jätkuvalt kõrgema tundlikkuse ja madalamate tuvastamispiiride poole (nt LC-MS/MS-rakendused), jääb nõudlus metalli-vaba voolutee komponentide-, sealhulgas mobiilfaasi eelsoojendite- järele oluliseks.
