Ako fungujú ohrievače PTFE pri zahrievaní korozívnych mobilných fáz pre HPLC?

Kyselina trifluóroctová, fosfátové pufre a iónové -párovacie činidlá sa bežne používajú ako mobilné fázy vo vysokoúčinnej kvapalinovej chromatografii. Pred-ohrev mobilnej fázy pred vstupom do kolóny zlepšuje separáciu, avšak ohrievač by mal byť chemicky inertný, aby sa predišlo duchovným vrcholom alebo posunu základnej línie. Všetky zvlhčené zložky v dráhe toku v súčasných systémoch HPLC sa musia posúdiť z hľadiska potenciálu uvoľňovať extrahovateľné látky alebo interagovať s analytmi.

Nevyhnutnosť predhrievania mobilnej fázy v HPLC
Predhrievanie mobilnej fázy je bežnou operáciou v kvapalinovej chromatografii pri zvýšených teplotných podmienkach (zvyčajne 30–80 stupňov). Predhrievanie zaručuje, že eluent vstupuje do vstupu kolóny pri konštantnej, dobre{3}}definovanej teplote a zlepšuje:

Opakovateľnosť retenčného času

Symetria a vrcholový tvar

Kinetika prenosu hmoty, najmä pre veľké biomolekuly alebo viskózne mobilné fázy

Účinnosť kolóny (dosky)

Keď studená mobilná fáza vstupuje do vyhrievanej kolóny bez predhrievania, nad lôžkom kolóny sa vytvárajú tepelné gradienty. To má za následok rozšírenie pásma, skreslené vrcholy a nerovnomerný výkon separácie. Predhrievač je zvyčajne umiestnený priamo za čerpadlom a pred injektorom alebo vstupom do kolóny, pričom využíva dlhé potrubie s úzkym -otvorom alebo malý výmenník tepla.

Riziko kontaminácie kovových predhrievacích prvkov
Korozívne mobilné fázy sa široko používajú v reverznej -fázovej, iónomeničovej- chromatografii a hydrofilnej interakčnej chromatografii (HILIC). Typické agresívne doplnky sú:

0,05-0,1 % (v/v) kyselina trifluóroctová (TFA)

Kyselina alebo kyselina mravčia.

Fosfátové pufre (pH 2-3 a 7-8)

Pufry obsahujúce kyselinu chloristú alebo síran

Iónové-párovacie činidlá, ako je tetrabutylamóniumfosfát alebo kyselina heptánsulfónová

Alkaline mobile phase (pH>9) s hydroxidom amónnym alebo uhličitanovým pufrom.

Ak sa použije kovový predhrievač (napr. nehrdzavejúca oceľ 316), tieto korozívne chemikálie môžu postupne vylúhovať kovové ióny-hlavne železo, chróm a nikel-do mobilnej fázy. Rýchlosť vylúhovania sa zvyšuje vyššími teplotami a kyslými alebo{6}}halogenidovými eluentmi. Dôsledky analýzy HPLC sú vážne:

Duchovné píky - Kovové ióny sa môžu spájať s chelatačnými chemikáliami prítomnými vo vzorke alebo mobilnej fáze a eluovať ako neočakávané píky.

Posun základnej línie - Postupné vytváranie{1}}signálu pozadia spojeného s kovom, najmä pri detekcii UV žiarenia alebo vodivosti.

Peak tailing or loss - Analyty citlivé na kovy (napr. fosforylované peptidy, organofosfáty, katecholamíny alebo molekuly obsahujúce karboxylové skupiny) sa môžu adsorbovať na kovové povrchy alebo sa môžu vyzrážať ako kovové soli.

Degradácia kolóny - Kovové ióny, ktoré sa vylúhujú, sa môžu usadzovať v stacionárnej fáze, čo ovplyvňuje selektivitu a životnosť kolóny.

Ako môžu ohrievače PTFE prekonať problém predhrievania mobilných fáz
Ohrievacie zariadenie PTFE HPLC mobilnej fázy úplne eliminuje kontakt s kovom. Dve typické komerčné konfigurácie sú:

PTFE rúrkový ohrievač (plášťový typ)
Predhrievacia cievka má dĺžku PTFE trubice (zvyčajne vnútorný priemer 0,5-2,0 mm, dĺžka 1-5 metrov). Hadička je pokrytá pružným vyhrievacím plášťom alebo odporovým ohrievačom vloženým do PTFE. Celá zostava je tepelne izolovaná. Mobilná fáza prechádza cez inertnú PTFE hadičku a odoberá teplo zo steny hadičky. Žiadne kovové časti nie sú navlhčené.

Kovový ohrievač kazety PTFE-Bezplatný výmenník tepla
Malý zásobníkový ohrievač potiahnutý PTFE je vložený do opracovaného PTFE bloku s hadovitým prietokovým kanálom. Blok sa rovnomerne zahrieva. Mobilná fáza cirkuluje cez kanál. Konštrukcia poskytuje zlepšenú účinnosť prenosu tepla, nižší mŕtvy objem a je vhodná pre aplikácie UHPLC.

Obe zostavy majú rovnakú základnú výhodu, že mobilná fáza je výlučne v kontakte s PTFE alebo vhodnými fluórpolymérmi (napr. PFA, FEP). PTFE je odolný voči všetkým populárnym HPLC rozpúšťadlám, ako sú:

Metanol, acetonitril, tetrahydrofurán

Voda s až 100% organickým modifikátorom

Kyslé prísady (pH 0-3): TFA, mravčia, fosforečná, kyselina chloristá

Základné aditíva (pH 9-12): hydroxid amónny, trietylamín, uhličitan/hydrogenuhličitan

Iónové párové činidlá a pufrovacie soli

Neuvoľňujú sa žiadne kovové ióny. Nelepivý povrch navyše zabraňuje adsorpcii analytu alebo hromadeniu častíc v predhrievači.

Vlastnosti výkonu pre aplikácie HPLC
Predhrievanie mobilnej fázy sa zvyčajne vykonáva pri teplotách od teploty okolia do 80 stupňov. PTFE ohrievače fungujú dobre v tomto rozsahu bez skreslenia alebo chemického poškodenia. Príkon je minimálny (zvyčajne 20–100 W), pretože je potrebné zahriať len malý objem mobilnej fázy (0,1–5 ml/min). PID regulácia udržuje teplotu na danej hodnote v rozmedzí ±0,5 stupňa, čím zabezpečuje predvídateľné tepelné podmienky od jedného vstreku k druhému.

Inertnosť predhrievača na báze PTFE-umožňuje analytikom pri vývoji metód s istotou používať agresívne mobilné fázy (ktoré by si inak vyžadovali pravidelnú výmenu kovových predhrievačov). Pre analyty citlivé na kovy je možný úplne inertný prietokový kanál – od hlavy pumpy (zvyčajne s PEEK{3}}podšívkou) cez injektor, predhrievač, kolónu a detektor. Predhrievače PTFE sú dôležitou súčasťou tohto celého-inertného systému.

Niekoľko dodávateľov chromatografie ponúka komerčne dostupné predhrievače mobilnej fázy-na báze PTFE. Tieto zariadenia sú zvyčajne vybavené PTFE cievkou, integrovaným odporovým ohrievačom s ochranou proti prehriatiu a výstupom regulátora pre pripojenie k externému kanálu udalostí systému HPLC. Niektoré návrhy majú zabudovaný-termočlánok na ovládanie s uzavretou slučkou.

Obmedzenia a upozornenia
Ptfe ohrievače fungujú dobre na predohrev{0}mobilných fáz, ale je potrebné zvážiť niekoľko praktických faktorov:

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 (perfluóralkoxy) hadička sa občas volí kvôli vynikajúcej mechanickej pevnosti pri teplote.

Tepelná vodivosť. PTFE má nižšiu tepelnú vodivosť ako kov. Preto na dosiahnutie rovnakej rýchlosti ohrevu môžu byť v porovnaní s kovovým predhrievačom potrebné väčšie dĺžky rúrok a/alebo väčší výkon ohrievača. Rozdiel je však malý pri bežných prietokoch (0,2 až 2,0 ml/min).

Maximálna teplota – PTFE sa začína topiť pri teplotách nad 200 stupňov, avšak predohrev mobilnej fázy HPLC- zriedkakedy prekročí 80 stupňov . Preto existuje veľký bezpečnostný nárazník.

Záver: Čistejšie základné línie a spoľahlivejšie výsledky HPLC
Elimináciou zdroja kontaminácie pri HPLC prispievajú ohrievače PTFE k čistejším základným líniám a konzistentnejším výsledkom. Tieto ohrievače ponúkajú chemicky inertný a bezkovový ohrievací kanál pre korozívne mobilné fázy, ako sú tie, ktoré obsahujú TFA, fosfátové pufre alebo iónové -párovacie činidlá, a uľahčujú vývoj robustnej metódy a rutinnú analýzu bez obáv z vylúhovania kovov alebo interakcií analytu.

Všetky navlhčené povrchy analytických prístrojov musia byť čisté. Jednoduchý inertný dizajn, PTFE zahrievacia technika HPLC mobilnej fázy rieši dlhodobý problém súčasnej kvapalinovej chromatografie. Vzhľadom na to, že systémy HPLC stále dosahujú vyššiu citlivosť a nižšie detekčné limity (napr. aplikácie LC-MS/MS), potreba komponentov s voľným prietokom kovu- vrátane predhrievačov mobilnej fázy zostane kritická.