Kako se PTFE grelci obnesejo pri segrevanju korozivnih mobilnih faz za HPLC?

Trifluoroocetna kislina, fosfatni pufri in reagenti za-parjenje ionov se običajno uporabljajo kot mobilne faze v tekočinski kromatografiji visoke ločljivosti. Pred-ogrevanje mobilne faze pred vstopom v kolono izboljša ločevanje, vendar mora biti grelec kemično inerten, da se izognemo meglenim vrhom ali premikanju osnovne črte. Pri vseh omočenih komponentah na poti pretoka v trenutnih sistemih HPLC je treba oceniti možnost sproščanja ekstrahiranih snovi ali interakcije z analiti.

Nujnost predgretja mobilne faze pri HPLC
Predgretje mobilne faze je običajna operacija v tekočinski kromatografiji pri višjih temperaturnih pogojih (običajno 30–80 stopinj). Predgretje zagotavlja, da eluent vstopi v dovod kolone pri konstantni, natančno-definirani temperaturi in izboljša:

Ponovljivost retencijskega časa

Simetrija in oblika vrha

Kinetika prenosa mase, zlasti za velike biomolekule ali viskozne mobilne faze

Učinkovitost kolone (plošče)

Ko hladna mobilna faza vstopi v ogreto kolono brez predgretja, nastanejo toplotni gradienti nad posteljo kolone. Posledica tega je razširitev pasu, popačene vrhove in neenakomerna učinkovitost ločevanja. Predgrelnik je običajno nameščen neposredno za črpalko in pred injektorjem ali vstopom v kolono, pri čemer uporablja dolžino cevi z ozko-izvrtino ali majhen izmenjevalnik toplote.

Nevarnost kontaminacije kovinskih elementov za predgretje
Korozivne mobilne faze se pogosto uporabljajo v kromatografiji z reverzno-fazo, ionski-izmenjalni in hidrofilni interakcijski kromatografiji (HILIC). Tipični agresivni dodatki so:

0,05-0,1 % (v/v) trifluoroocetne kisline (TFA)

Kisla kislina ali mravljinčna kislina.

Fosfatni pufri (pH 2-3 in 7-8)

Pufri, ki vsebujejo perklorno kislino ali sulfat

Reagenti za-parjenje ionov, kot je tetrabutilamonijev fosfat ali heptansulfonska kislina

Alkaline mobile phase (pH>9) z amonijevim hidroksidom ali karbonatnim pufrom.

Če se uporabi kovinski predgrelnik (npr. nerjavno jeklo 316), lahko te jedke kemikalije postopoma izpirajo kovinske ione-predvsem železa, kroma in niklja-v mobilno fazo. Hitrost izpiranja povečajo višje temperature in eluenti, ki vsebujejo-kisle ali halogenide. Posledice analize HPLC so resne:

Drobni vrhovi - Kovinski ioni se lahko združijo s kelatnimi kemikalijami, prisotnimi v vzorcu ali mobilni fazi, in eluirajo kot nepričakovani vrhovi.

Premik osnovne linije - Postopno kopičenje-signala ozadja, povezanega s kovino, zlasti pri zaznavanju UV ali prevodnosti.

Največji zaostanek ali izguba - Analiti, dovzetni za kovine (npr. fosforilirani peptidi, organofosfati, kateholamini ali molekule, ki vsebujejo karboksilne skupine), se lahko adsorbirajo na kovinske površine ali oborijo kot kovinske soli.

Razgradnja kolone - Kovinski ioni, ki se izlužijo, se lahko naložijo na stacionarno fazo, kar vpliva na selektivnost in življenjsko dobo kolone.

Kako lahko PTFE grelniki premagajo problem predgretja mobilnih faz
PTFE grelec HPLC grelna naprava za mobilno fazo popolnoma odpravi stik s kovino. Dve tipični komercialni konfiguraciji sta:

PTFE cevni grelec (obložen tip)
Tuljava predgrelnika je dolžina PTFE cevi (običajno 0,5–2,0 mm notranjega premera, dolžine 1–5 metrov). Cev je prekrita s prožnim grelnim plaščem ali uporovnim grelnikom, vdelanim v PTFE. Celoten sklop je toplotno izoliran. Mobilna faza teče skozi inertno PTFE cev in odvzema toploto steni cevi. Nobeni kovinski deli niso zmočeni.

PTFE kartuša Grelnik Kovinski-Toplotni izmenjevalnik
Majhen kartušni grelec, prevlečen s PTFE, je vstavljen v strojno obdelan PTFE blok s kačastim pretočnim kanalom. Blok je enakomerno segret. Mobilna faza kroži po kanalu. Zasnova zagotavlja izboljšano učinkovitost prenosa toplote, manjšo mrtvo prostornino in je zelo primerna za aplikacije UHPLC.

Obe nastavitvi imata enako osnovno prednost, da je mobilna faza izključno v stiku s PTFE ali ustreznimi fluoropolimeri (npr. PFA, FEP). PTFE je odporen na vsa priljubljena topila HPLC, kot so:

Metanol, acetonitril, tetrahidrofuran

Voda z do 100% organskim modifikatorjem

Kisli dodatki (pH 0-3): TFA, mravljinčna, fosforna, perklorova kislina

Osnovni dodatki (pH 9-12): amonijev hidroksid, trietilamin, karbonat/bikarbonat

Reagenti ionskih parov in puferske soli

Kovinski ioni se ne sprostijo. Poleg tega površina proti sprijemanju preprečuje adsorpcijo analita ali kopičenje delcev v predgrelniku.

Funkcije delovanja za HPLC aplikacije
Predgretje mobilne faze se običajno izvaja pri temperaturah od okolja do 80 stopinj. PTFE grelniki delujejo dobro v tem območju brez popačenja ali kemičnega poslabšanja. Moč je minimalna (običajno 20–100 W), saj je treba segreti le majhen volumen mobilne faze (0,1–5 ml/min). PID nadzor vzdržuje temperaturo na dani vrednosti znotraj ±0,5 stopinj, kar zagotavlja predvidljive toplotne razmere od enega vbrizga do drugega.

Inertnost predgrelnika na osnovi PTFE- omogoča analitikom pri razvoju metode zanesljivo uporabo agresivnih mobilnih faz (ki bi sicer zahtevale redno menjavo kovinskih predgrelnikov). Za kovin-občutljive analite je možen popolnoma inerten pretočni kanal – od glave črpalke (običajno obložene s PEEK-) prek injektorja, predgrelnika, kolone in detektorja. PTFE predgrelniki so pomemben del tega povsem-inertnega sistema.

Več dobaviteljev kromatografov ponuja komercialno dostopne predgrelnike mobilne faze na osnovi PTFE-. Te naprave so običajno opremljene s tuljavo iz PTFE, vgrajenim uporovnim grelnikom z zaščito pred previsoko temperaturo in izhodom krmilnika za povezavo z zunanjim kanalom dogodkov sistema HPLC. Nekateri modeli imajo vgrajen-termočlen za nadzor zaprte zanke.

Omejitve in opozorila
Ptfe grelci dobro delujejo za-pregretje mobilnih faz, vendar je treba upoštevati nekaj praktičnih dejavnikov:

Pressure rating - PTFE tubing becomes soft at extreme temperatures. The maximum operating pressure should be reduced. For high pressure applications (e.g. >200 barov), se občasno izbere PFA (perfluoroalkoksi) cev zaradi vrhunske mehanske trdnosti pri temperaturi.

Toplotna prevodnost. PTFE ima nižjo toplotno prevodnost kot kovina. Zato so za doseganje enake stopnje segrevanja morda potrebne daljše dolžine cevi in/ali večje moči grelnika v primerjavi s kovinskim predgrelnikom. Vendar je razlika majhna pri običajnih hitrostih pretoka (0,2–2,0 ml/min).

Najvišja temperatura – PTFE se začne taliti pri temperaturah nad 200 stopinj, vendar pred-ogrevanje mobilne faze s HPLC redko preseže 80 stopinj. Zato obstaja velik varnostni blažilnik.

Zaključek: čistejše izhodišča in zanesljivejši rezultati HPLC
Z odpravo vira kontaminacije pri HPLC PTFE grelci prispevajo k čistejšim osnovnim linijam in doslednejšim rezultatom. Ti grelniki ponujajo kemično inerten ogrevalni kanal brez-kovin za korozivne mobilne faze, kot so tiste, ki vsebujejo TFA, fosfatne pufre ali reagente za-parjenje ionov, ter omogočajo robusten razvoj metod in rutinsko analizo brez skrbi zaradi izpiranja kovin ali interakcij analitov.

Vse navlažene površine analitskih instrumentov morajo biti čiste. Enostavna inertna zasnova, PTFE grelec HPLC tehnika segrevanja mobilne faze obravnava dolgo-težavo sodobne tekočinske kromatografije. Ker sistemi HPLC še naprej dosegajo višjo občutljivost in nižje meje zaznavanja (npr. aplikacije LC-MS/MS), bo potreba po komponentah pretočne poti brez-kovine, vključno s predgrelniki mobilne faze, ostala kritična.