Kako PTFE grijači rade u zagrijavanju korozivnih mobilnih faza za HPLC?

Trifluorosirćetna kiselina, fosfatni puferi i reagensi za jonsko{0}}parenje se obično koriste kao mobilne faze u tečnoj hromatografiji visokih performansi. Prethodno{2}}zagrijavanje mobilne faze prije ulaska u kolonu poboljšava odvajanje, međutim grijač bi trebao biti kemijski inertan kako bi se izbjegle avetinjski vrhovi ili pomjeranje osnovne linije. Sve vlažne komponente na putu protoka u trenutnim HPLC sistemima moraju biti procijenjene na potencijal oslobađanja ekstrahiranih ili interakcije s analitima.

Neophodnost predgrijavanja mobilne faze u HPLC
Predgrijavanje mobilne faze je uobičajena operacija u tečnoj hromatografiji pod povišenim temperaturnim uslovima (obično 30-80 stepeni). Predgrijavanje garantuje da eluent ulazi u ulaz kolone na konstantnoj, dobro-definiranoj temperaturi i poboljšava:

Ponovljivost vremena zadržavanja

Simetrija i oblik vrha

Kinetika prijenosa mase, posebno za velike biomolekule ili viskozne mobilne faze

Efikasnost kolone (ploče)

Kada hladna mobilna faza uđe u zagrijanu kolonu bez prethodnog zagrijavanja, toplinski gradijenti se proizvode iznad sloja kolone. Ovo rezultira širenjem pojasa, izobličenim pikovima i neujednačenim performansama razdvajanja. Predgrijač se obično nalazi neposredno iza pumpe i prije ulaza u injektor ili kolonu, koristeći dužinu cijevi uskog -otvora ili mali izmjenjivač topline.

Rizik od kontaminacije metalnih elemenata za predgrijavanje
Korozivne mobilne faze se široko koriste u hromatografiji reverzne{0}}faze, ionske izmjene i hidrofilne interakcije (HILIC). Tipični agresivni dodaci su:

0,05-0,1% (v/v) trifluorosirćetne kiseline (TFA)

Kisela kiselina ili mravlja kiselina.

Fosfatni puferi (pH 2-3 i 7-8)

Puferi koji sadrže perhlornu kiselinu ili sulfat

Reagensi za ion{0}}uparivanje, kao što su tetrabutilamonijum fosfat ili heptansulfonska kiselina

Alkaline mobile phase (pH>9) sa amonijum hidroksidom ili karbonatnim puferom.

Ako se koristi metalni predgrijač (npr. nerđajući čelik 316), ove korozivne hemikalije mogu progresivno ispirati metalne jone-uglavnom željezo, hrom i nikl-u mobilnu fazu. Brzina ispiranja se povećava višim temperaturama i eluensima koji sadrže kiseline ili halogenid-. Reperkusije za HPLC analizu su ozbiljne:

Ghost pikovi - Metalni joni mogu se kombinovati sa hemikalijama prisutnim u uzorku ili mobilnoj fazi i eluirati kao neočekivani vrhovi.

Pomjeranje osnovne linije - Progresivno stvaranje-pozadinskog signala povezanog s metalom, posebno u UV detekciji ili detekciji provodljivosti.

Vrhunac ili gubitak - Analiti osjetljivi na metale (npr. fosforilirani peptidi, organofosfati, kateholamini ili molekuli koji sadrže karboksilne grupe) mogu se adsorbirati na metalne površine ili precipitirati kao soli metala.

Degradacija kolone - Metalni joni koji se izluže mogu se taložiti na stacionarnoj fazi, utičući na selektivnost i vijek trajanja kolone.

Kako PTFE grijači mogu prevladati problem predgrijavanja mobilnih faza
PTFE grijač HPLC uređaj za grijanje mobilne faze u potpunosti eliminira kontakt metala. Dvije tipične komercijalne konfiguracije su:

PTFE cijevni grijač (obložen tip)
Zavojnica predgrijača je dužina PTFE cijevi (obično 0,5-2,0 mm unutrašnjeg prečnika, 1-5 metara dužine). Cijev je prekrivena fleksibilnim grijaćim omotačem ili otpornim grijačem ugrađenim u PTFE. Cijeli sklop je toplinski izolovan. Mobilna faza prolazi kroz inertnu PTFE cijev, uzimajući toplinu sa zida cijevi. Nijedan metalni komad nije navlažen.

Metalni-besplatni izmjenjivač topline za grijač PTFE kertridža
Mali grijač u kertridžu, obložen PTFE-om, stavlja se u obrađeni PTFE blok sa serpentinastim kanalom za protok. Blok je ravnomerno zagrejan. Mobilna faza cirkuliše putem kanala. Dizajn obezbeđuje poboljšanu efikasnost prenosa toplote, manji mrtvi volumen i dobro je prikladan za UHPLC aplikacije.

Obje postavke imaju istu osnovnu prednost, da je mobilna faza isključivo u kontaktu sa PTFE ili odgovarajućim fluoropolimerima (npr. PFA, FEP). PTFE je otporan na sve popularne HPLC rastvarače kao što su:

Metanol, acetonitril, tetrahidrofuran

Voda sa do 100% organskim modifikatorom

Kiseli aditivi (pH 0-3): TFA, mravlja, fosforna, perhlorna kiselina

Osnovni aditivi (pH 9-12): amonijum hidroksid, trietilamin, karbonat/bikarbonat

Reagensi ionskog para i puferske soli

Nikakvi metalni joni nisu oslobođeni. Nadalje, neprijanjajuća površina izbjegava adsorpciju analita ili akumulaciju čestica unutar predgrijača.

Karakteristike performansi za HPLC aplikacije
Predgrijavanje mobilne faze se uglavnom izvodi na temperaturama od ambijentalne do 80 stepeni. PTFE grijači dobro rade u ovom rasponu bez izobličenja ili hemijskog oštećenja. Snaga je minimalna (obično 20-100 W) jer je potrebno zagrijati samo mali volumen mobilne faze (0,1-5 mL/min). PID kontrola održava temperaturu na datoj vrijednosti unutar ±0,5 stepeni, osiguravajući predvidljive termičke uslove od jednog ubrizgavanja do sljedećeg.

Inertnost predgrijača baziranog na PTFE-omogućava analitičarima u razvoju metoda da pouzdano koriste agresivne mobilne faze (koje bi inače zahtijevale redovnu zamjenu metalnih predgrijača). Za analite osjetljive na metal-moguć je potpuno inertan kanal protoka – od glave pumpe (obično obložen PEEK-) preko injektora, predgrijača, kolone i detektora. PTFE predgrijači su važan dio ovog potpuno{5}}inertnog sistema.

Nekoliko dobavljača hromatografije nudi komercijalno dostupne PTFE-bazirane mobilne faze predgrijača. Ovi uređaji su obično opremljeni PTFE kalemom, integrisanim otpornim grejačem sa zaštitom od previsoke temperature i izlazom kontrolera za povezivanje na eksterni kanal događaja HPLC sistema. Neki dizajni imaju ugrađen-termopar za kontrolu zatvorene petlje.

Ograničenja i upozorenja
Ptfe grijači dobro funkcioniraju za pred{0}}zagrijavanje mobilnih faza, ali treba uzeti u obzir nekoliko praktičnih faktora:

Pressure rating - PTFE tubing becomes soft at extreme temperatures. The maximum operating pressure should be reduced. For high pressure applications (e.g. >200 bara), povremeno se biraju PFA (perfluoroalkoksi) cijevi zbog superiorne mehaničke čvrstoće na temperaturi.

Toplotna provodljivost. PTFE ima nižu toplotnu provodljivost od metala. Stoga, da bi se postigla ista brzina grijanja, mogu biti potrebne veće dužine cijevi i/ili veće snage grijača u odnosu na metalni predgrijač. Razlika je međutim mala pri uobičajenim brzinama protoka (0,2-2,0 mL/min).

Maksimalna temperatura – PTFE počinje da se topi na temperaturama iznad 200 stepeni, međutim HPLC mobilna faza pred{1}}zagrijavanje rijetko prelazi 80 stepeni. Dakle, postoji veliki sigurnosni tampon.

Zaključak: Čišće osnove i pouzdaniji HPLC rezultati
Eliminacijom izvora kontaminacije u HPLC-u, PTFE grijači doprinose čistijim osnovnim linijama i konzistentnijim rezultatima. Ovi grijači nude hemijski inertan i bez metala-kanal grijanja za korozivne mobilne faze kao što su one koje sadrže TFA, fosfatne pufere ili reagense za jonsko{2}}sparivanje i olakšavaju razvoj robusnih metoda i rutinske analize bez brige oko ispiranja metala ili interakcija analita.

Sve vlažne površine analitičkih instrumenata moraju biti čiste. Jednostavan inertan dizajn, PTFE grijač HPLC tehnika zagrijavanja mobilne faze rješava dugotrajni-problem u savremenoj tečnoj hromatografiji. Sa HPLC sistemima koji nastavljaju da dosegnu veću osjetljivost i niže granice detekcije (npr. LC-MS/MS aplikacije), potreba za komponentama puta bez metala-, uključujući predgrijače mobilne faze, će ostati kritična.