كيف تعمل سخانات PTFE في مراحل التسخين المتنقلة المسببة للتآكل لـ HPLC؟
ترك رسالة
يتم استخدام حمض ثلاثي فلورو أسيتيك ومخازن الفوسفات وكواشف الاقتران الأيوني- بشكل شائع كمراحل متحركة في تحليل كروماتوجرافي سائل عالي الأداء. يؤدي التسخين المسبق - للطور المتحرك قبل دخول العمود إلى تحسين عملية الفصل، ومع ذلك يجب أن يكون السخان خاملًا كيميائيًا لتجنب القمم الشبحية أو انحراف خط الأساس. يجب تقييم جميع المكونات المبللة في مسار التدفق في أنظمة HPLC الحالية لمعرفة إمكانية إطلاق المواد القابلة للاستخراج أو التفاعل مع التحليلات.
ضرورة التسخين المسبق للطور المتحرك في HPLC
يعد التسخين المسبق للطور المتحرك عملية شائعة في الفصل اللوني السائل في ظل ظروف درجة الحرارة المرتفعة (عادة 30-80 درجة). يضمن التسخين المسبق أن يدخل الشاطف إلى مدخل العمود عند درجة حرارة ثابتة ومحددة جيدًا-ويعمل على تحسين:
تكرار وقت الاحتفاظ
التماثل وشكل الذروة
حركية النقل الجماعي، خاصة بالنسبة للجزيئات الحيوية الكبيرة أو المراحل المتنقلة اللزجة
كفاءة العمود (اللوحات)
عندما تدخل مرحلة متحركة باردة إلى عمود ساخن بدون تسخين مسبق، يتم إنتاج تدرجات حرارية فوق قاعدة العمود. وينتج عن ذلك توسيع النطاق، وقمم مشوهة، وأداء فصل غير متساوٍ. عادة ما يتم وضع جهاز التسخين المسبق مباشرة بعد المضخة وقبل الحاقن أو مدخل العمود، باستخدام طول أنبوب التجويف الضيق - أو مبادل حراري صغير.
مخاطر التلوث بعناصر التسخين المعدني
تُستخدم الأطوار المتنقلة المسببة للتآكل على نطاق واسع في -الطور العكسي والتبادل الأيوني- وكروماتوغرافيا التفاعل المحب للماء (HILIC). الإضافات العدوانية النموذجية هي:
0.05-0.1% (حجم/حجم) حمض ثلاثي فلورو أسيتيك (TFA)
حمض حمضي أو حمض الفورميك.
مخازن الفوسفات (الرقم الهيدروجيني 2-3 و7-8)
حمض البيركلوريك أو الكبريتات التي تحتوي على مخازن مؤقتة
كواشف الاقتران الأيوني-، مثل فوسفات رباعي بيوتيل الأمونيوم أو حمض الهيبتان سلفونيك
Alkaline mobile phase (pH>9) مع هيدروكسيد الأمونيوم أو كربونات العازلة.
إذا تم استخدام جهاز تسخين مسبق معدني (على سبيل المثال الفولاذ المقاوم للصدأ 316)، فإن هذه المواد الكيميائية المسببة للتآكل يمكن أن ترشح أيونات المعادن بشكل تدريجي-الحديد والكروم والنيكل بشكل رئيسي-إلى الطور المتحرك. يتم زيادة معدل الترشيح بارتفاع درجات الحرارة والسائل المحتوي على حمض أو هاليد-. تداعيات تحليل HPLC خطيرة:
القمم الشبحية - قد تتحد الأيونات المعدنية مع المواد الكيميائية المخلبة الموجودة في العينة أو الطور المتحرك وتتخلص منها على شكل قمم غير متوقعة.
الانجراف الأساسي - التراكم التدريجي-لإشارة الخلفية المرتبطة بالمعادن، خاصة في اكتشاف الأشعة فوق البنفسجية أو الموصلية.
ذروة المخلفات أو الفقد - التحليلات المعرضة للمعادن (على سبيل المثال، الببتيدات المفسفرة، الفوسفات العضوية، الكاتيكولامينات، أو الجزيئات التي تحتوي على مجموعات الكربوكسيل) قد تمتز على الأسطح المعدنية أو تترسب كأملاح معدنية.
تدهور العمود - يمكن أن تترسب أيونات المعادن المتسربة في الطور الثابت، مما يؤثر على الانتقائية وعمر العمود.
كيف يمكن لسخانات PTFE التغلب على مشكلة التسخين المسبق للمراحل المتنقلة
يعمل جهاز تسخين الطور المتنقل PTFE HPLC على التخلص من التلامس المعدني تمامًا. التكوينان التجاريان النموذجيان هما:
سخان أنبوبي PTFE (نوع مغلف)
ملف التسخين المسبق عبارة عن طول أنبوب PTFE (عادةً ما يكون قطره الداخلي 0.5-2.0 مم، وطوله 1-5 أمتار). يتم تغطية الأنابيب بسترة تسخين مرنة أو سخان مقاومة مدمج في PTFE. المجموعة بأكملها معزولة حرارياً. يمر الطور المتحرك عبر أنابيب PTFE الخاملة، ويأخذ الحرارة من جدار الأنابيب. لا يتم ترطيب أي قطع معدنية.
سخان خرطوشة PTFE معدني-مبادل حراري مجاني
يتم وضع سخان خرطوشة صغير، مطلي بـ PTFE، في كتلة PTFE مُشكَّلة بقناة تدفق متعرجة. يتم تسخين الكتلة بشكل موحد. يتم تداول الطور المتحرك عبر القناة . يوفر التصميم كفاءة محسنة في نقل الحرارة، وانخفاض الحجم الميت، وهو مناسب تمامًا لتطبيقات UHPLC.
كلا الإعدادين لهما نفس الفائدة الأساسية، وهي أن الطور المتحرك يكون على اتصال فقط مع PTFE أو البوليمرات الفلورية المناسبة (مثل PFA، FEP). PTFE مقاوم لجميع مذيبات HPLC الشائعة مثل:
الميثانول، الأسيتونتريل، رباعي هيدروفيوران
ماء مع معدل عضوي يصل إلى 100%
المضافات الحمضية (الرقم الهيدروجيني 0-3): TFA، الفورميك، الفوسفوريك، حمض البيركلوريك
المضافات الأساسية (الرقم الهيدروجيني 9-12): هيدروكسيد الأمونيوم، ثلاثي إيثيل أمين، كربونات/بيكربونات
الكواشف الزوجية الأيونية والأملاح العازلة
لا يتم تحرير أي أيونات معدنية. علاوة على ذلك، فإن السطح غير اللاصق- يتجنب امتصاص المادة التحليلية أو تراكم الجسيمات داخل جهاز التسخين المسبق.
ميزات الأداء لتطبيقات HPLC
يتم إجراء التسخين المسبق للطور المتنقل عمومًا عند درجات حرارة تتراوح من درجة الحرارة المحيطة إلى 80 درجة. تعمل سخانات PTFE بشكل جيد في هذا النطاق دون تشويه أو تدهور كيميائي. القوة الكهربائية ضئيلة (عادة 20-100 واط) حيث لا يلزم تسخين سوى حجم صغير من الطور المتحرك (0.1-5 مل / دقيقة). يحافظ التحكم PID على درجة الحرارة عند القيمة المحددة ضمن ±0.5 درجة، مما يضمن ظروف حرارية يمكن التنبؤ بها من حقنة إلى أخرى.
إن خمول جهاز التسخين المسبق القائم على PTFE- يسمح للمحللين في تطوير الطريقة باستخدام مراحل متنقلة قوية (والتي قد تتطلب استبدالًا منتظمًا لأجهزة التسخين المسبق المعدنية) بثقة. بالنسبة للتحليلات المعدنية الحساسة-، من الممكن إنشاء قناة تدفق خاملة تمامًا - من رأس المضخة (عادةً مبطنة بنظرة خاطفة -) عبر الحاقن والتسخين المسبق والعمود والكاشف. تعتبر أجهزة التسخين المسبق PTFE جزءًا مهمًا من هذا النظام الخامل-.
يقدم العديد من موردي التحليل اللوني أجهزة تسخين مسبقة متنقلة قائمة على PTFE-يمكن الوصول إليها تجاريًا. عادةً ما تكون هذه الأجهزة مزودة بملف PTFE، وسخان مقاومة متكامل مع حماية من درجة الحرارة الزائدة، ومخرج وحدة تحكم للاتصال بقناة حدث خارجية لنظام HPLC. تحتوي بعض التصميمات على-مزدوجة حرارية مدمجة للتحكم في الحلقة المغلقة.
القيود والمحاذير
تعمل سخانات Ptfe بشكل جيد في -المراحل المتنقلة للتسخين المسبق ولكن يجب أخذ بعض العوامل العملية في الاعتبار:
Pressure rating - PTFE tubing becomes soft at extreme temperatures. The maximum operating pressure should be reduced. For high pressure applications (e.g. >200 بار)، يتم أحيانًا اختيار أنابيب PFA (البيرفلوروألكوكسي) نظرًا لقوتها الميكانيكية الفائقة عند درجة الحرارة.
الموصلية الحرارية. يتمتع PTFE بموصلية حرارية أقل من المعدن. لذلك، لتحقيق نفس معدل التسخين، قد يكون من الضروري وجود أطوال أنابيب أطول و/أو قوة كهربائية أكبر للسخان مقارنة بالتسخين المسبق المعدني. ولكن الفرق بسيط عند معدلات التدفق العادية (0.2-2.0 مل/دقيقة).
الحد الأقصى لدرجة الحرارة - يبدأ PTFE في الذوبان عند درجات حرارة أعلى من 200 درجة ولكن نادرًا ما يتجاوز التسخين المسبق للمرحلة المتنقلة HPLC-80 درجة. وبالتالي، هناك مخزن أمان كبير.
الاستنتاج: خطوط أساس أكثر نظافة ونتائج HPLC أكثر موثوقية
من خلال القضاء على مصدر التلوث في HPLC، تساهم سخانات PTFE في الحصول على خطوط أساس أنظف ونتائج أكثر اتساقًا. توفر هذه السخانات قناة تسخين خاملة كيميائيًا وخالية من المعدن-للأطوار المتحركة المسببة للتآكل مثل تلك التي تحتوي على TFA أو مخازن الفوسفات أو كواشف الاقتران الأيوني- وتسهل تطوير طريقة قوية وتحليل روتيني دون القلق من ترشيح المعادن أو تفاعلات التحليل.
يجب أن تكون جميع الأسطح المبللة للأدوات التحليلية نظيفة. تصميم خامل بسيط، تعالج تقنية التسخين بالطور المتنقل لسخان PTFE HPLC مشكلة -طويلة الأمد في الفصل الكروماتوغرافي السائل المعاصر. مع استمرار أنظمة HPLC في الوصول إلى حساسية أعلى وحدود اكتشاف أقل (مثل تطبيقات LC-MS/MS) فإن الحاجة إلى مكونات مسار التدفق الحر المعدنية- بما في ذلك أجهزة التسخين المسبق للطور المحمول ستظل حرجة.
