В высокоэффективной-жидкостной хроматографии часто используются подвижные фазы, содержащие трифторуксусную кислоту, фосфатные буферы или реагенты для спаривания ионов-. Предварительный нагрев подвижной фазы перед ее поступлением в колонку улучшает разделение, но нагреватель должен быть химически инертным, чтобы избежать фантомных пиков или дрейфа базовой линии. В современных системах ВЭЖХ каждый смачиваемый компонент на пути потока должен оцениваться на предмет его способности выделять экстрагируемые вещества или взаимодействовать с аналитами.
Необходимость предварительного нагрева подвижной фазы при ВЭЖХ
Предварительный нагрев подвижной фазы является обычной практикой в жидкостной хроматографии, особенно в условиях повышенной температуры (обычно 30–80 градусов). Предварительный нагрев гарантирует, что элюент достигнет входа в колонку при стабильной заданной температуре, что улучшает:
Воспроизводимость времени удерживания
Форма пика и симметрия
Кинетика массопереноса, особенно для крупных биомолекул или вязких подвижных фаз.
Эффективность колонки (количество теоретических тарелок)
Без предварительного нагрева холодная подвижная фаза, попадающая в нагретую колонну, создает температурные градиенты поперек слоя колонны. Это приводит к расширению полосы, искажению пиков и нестабильным характеристикам разделения. Предварительный нагреватель обычно размещается сразу после насоса и перед входом в инжектор или колонку с использованием длинной трубки с узким-проходным отверстием или небольшого теплообменника.
Риск загрязнения металлическими элементами предварительного нагрева
Коррозионные подвижные фазы обычно используются в обращенно--фазовой, ионно--хроматографии и хроматографии гидрофильного взаимодействия (HILIC). К распространенным агрессивным добавкам относятся:
Трифторуксусная кислота (ТФУ) в концентрации 0,05–0,1% (об./об.)
Муравьиная кислота или уксусная кислота
Фосфатные буферы (рН 2–3 или 7–8)
Буферы, содержащие хлорную кислоту или сульфат-
Реагенты для ион-спаривания, такие как фосфат тетрабутиламмония или гептансульфоновая кислота.
Alkaline mobile phases (pH >9) с гидроксидным или карбонатным буфером аммония
При использовании металлического предварительного нагревателя (например, из нержавеющей стали 316) эти коррозионные агенты могут медленно выщелачивать ионы металлов, -главным образом железа, хрома и никеля-, в подвижную фазу. Скорость выщелачивания увеличивается при повышенных температурах и при использовании кислых или галоидсодержащих элюентов. Последствия для анализа ВЭЖХ значительны:
Призрачные вершины– Ионы металлов могут образовывать комплексы с хелатирующими соединениями в образце или подвижной фазе, элюируясь в виде неожиданных пиков.
Смещение базовой линии– Постепенное накопление фонового сигнала, связанного с металлом-, особенно при обнаружении УФ-излучения или проводимости.
Пиковое отставание или потеря– Чувствительные к металлам-аналиты (например, фосфорилированные пептиды, органофосфаты, катехоламины или соединения с карбоксильными группами) могут адсорбироваться на металлических поверхностях или осаждаться в виде солей металлов.
Деградация колонки– Ионы выщелоченных металлов могут осаждаться на неподвижной фазе, изменяя селективность и сокращая срок службы колонки.
Как нагреватели из ПТФЭ решают проблему предварительного нагрева подвижной фазы
A Нагреватель из ПТФЭ Нагрев подвижной фазы ВЭЖХСистема полностью исключает контакт металла. В коммерческих целях используются две распространенные конфигурации:
Нагреватель трубок из ПТФЭ (с рубашкой)
Участок трубки из ПТФЭ (обычно внутренний диаметр 0,5–2,0 мм, длина 1–5 метров) служит змеевиком предварительного нагревателя. Вокруг трубки наматывается гибкая нагревательная рубашка или окружающий ее-резистивный нагреватель в капсуле из ПТФЭ. Вся конструкция теплоизолирована. Подвижная фаза протекает через инертную трубку из ПТФЭ, поглощая тепло через стенки трубки. Металлических частей, контактирующих с рабочей средой, не существует.
Картриджный нагреватель из ПТФЭ в металлическом-свободном теплообменнике
Небольшой картриджный нагреватель в-корпусе из ПТФЭ вставлен в обработанный блок из ПТФЭ, содержащий змеевидный канал потока. Блок нагревается равномерно, а подвижная фаза циркулирует по каналу. Эта конструкция обеспечивает более высокую эффективность теплопередачи и меньший мертвый объем, что подходит для применений УВЭЖХ.
Обе конфигурации имеют одно и то же основное преимущество: подвижная фаза контактирует только с ПТФЭ или совместимыми фторполимерами (например, ПФА, ФЭП). ПТФЭ устойчив ко всем распространенным растворителям для ВЭЖХ, включая:
Ацетонитрил, метанол, тетрагидрофуран
Вода с содержанием органических модификаторов до 100%.
Кислотные добавки (pH 0–3): ТФК, муравьиная, фосфорная, хлорная.
Основные добавки (pH 9–12): гидроксид аммония, триэтиламин, карбонат/бикарбонат.
Реагенты для связывания ионов-и буферные соли
Ионы металлов не выделяются. Не-поверхность также предотвращает адсорбцию аналита или накопление частиц внутри подогревателя.
Эксплуатационные характеристики в приложениях ВЭЖХ
Типичные рабочие температуры предварительного нагрева подвижной фазы варьируются от температуры окружающей среды до 80 градусов. Нагреватели из ПТФЭ комфортно работают в этом диапазоне без деформации или химического разложения. Мощность поддерживается низкой (обычно 20–100 Вт), поскольку в нагревании нуждается лишь небольшой объем подвижной фазы (0,1–5 мл/мин). ПИД-регулятор поддерживает заданную температуру в пределах ±0,5 градуса, обеспечивая воспроизводимые температурные условия между впрысками.
При разработке метода инертность подогревателя на основе ПТФЭ-позволяет аналитикам уверенно использовать агрессивные подвижные фазы, которые в противном случае потребовали бы частой замены металлических подогревателей. Для -чувствительных к металлам аналитов возможен полностью инертный путь потока-от головки насоса (часто с футеровкой из PEEK-) через инжектор, предварительный нагреватель, колонку и детектор-. Подогреватели из ПТФЭ являются важнейшим компонентом этой полностью-инертной системы.
Имеющиеся в продаже предварительные нагреватели подвижной фазы на основе PTFE-предлагаются несколькими поставщиками хроматографии. Эти устройства обычно включают в себя катушку из ПТФЭ, встроенный резистивный нагреватель с защитой от перегрева-и выход контроллера для подключения к внешнему каналу событий системы ВЭЖХ. Некоторые конструкции включают встроенную-термопару для регулирования по замкнутому-контуру.
Ограничения и соображения
Хотя нагреватели из ПТФЭ превосходно подходят для предварительного нагрева подвижных фаз, следует отметить несколько практических моментов:
Номинальное давление – PTFE tubing softens slightly at elevated temperatures. Maximum operating pressure should be derated. For high-pressure applications (e.g., >200 бар), иногда предпочтительнее использовать трубки из PFA (перфторалкокси), которые имеют лучшую механическую прочность при температуре.
Теплопроводность– ПТФЭ имеет меньшую теплопроводность, чем металл. Следовательно, для достижения той же скорости нагрева по сравнению с металлическим предварительным нагревателем могут потребоваться более длинные трубки или более высокая мощность нагревателя. Однако для типичных скоростей потока (0,2–2,0 мл/мин) разница незначительна.
Максимальная температура– ПТФЭ начинает размягчаться при температуре выше 200 градусов, но предварительный нагрев подвижной фазы ВЭЖХ редко превышает 80 градусов. Таким образом, существует широкий запас прочности.
Вывод: более чистые базовые линии и более надежные результаты ВЭЖХ
Нагреватели из ПТФЭ устраняют источник загрязнения при ВЭЖХ, что приводит к более чистым базовым линиям и более надежным результатам. Обеспечивая химически инертный,-свободный от металлов путь нагревания для агрессивных подвижных фаз-в том числе содержащих TFA, фосфатные буферы или реагенты,-спаривающие ионы-, эти нагреватели позволяют разрабатывать надежные методы и проводить рутинный анализ без риска выщелачивания металлов или взаимодействия аналитов.
Чистота аналитического оборудования распространяется на каждый контактирующий с измеряемой средой компонент.Нагреватель из ПТФЭ Нагрев подвижной фазы ВЭЖХподход иллюстрирует этот принцип: простая, инертная конструкция, которая решает постоянную проблему современной жидкостной хроматографии. Поскольку системы ВЭЖХ продолжают стремиться к более высокой чувствительности и более низким пределам обнаружения (например, приложения ЖХ-МС/МС), спрос на металлические-компоненты со свободным потоком-включая предварительные нагреватели подвижной фазы-будет оставаться существенным.
