Bộ gia nhiệt PTFE hoạt động như thế nào trong việc gia nhiệt các pha di động ăn mòn cho HPLC?

Axit trifluoroacetic, dung dịch đệm photphat và thuốc thử ghép cặp ion-thường được sử dụng làm pha động trong sắc ký lỏng hiệu năng cao. Việc gia nhiệt sơ bộ pha động trước khi vào cột giúp cải thiện khả năng phân tách, tuy nhiên, bộ gia nhiệt phải trơ về mặt hóa học để tránh các đỉnh ma hoặc sự trôi dạt đường cơ sở. Tất cả các thành phần bị ướt trong đường dẫn dòng trong hệ thống HPLC hiện tại phải được đánh giá về khả năng giải phóng chất chiết hoặc tương tác với chất phân tích.

Sự cần thiết của việc gia nhiệt trước pha động trong HPLC
Gia nhiệt trước pha động là một thao tác phổ biến trong sắc ký lỏng trong điều kiện nhiệt độ tăng (thường là 30–80 độ). Việc gia nhiệt trước đảm bảo rằng chất rửa giải đi vào đầu vào cột ở nhiệt độ không đổi,{3}}được xác định rõ ràng và cải thiện:

Độ lặp lại thời gian lưu

Tính đối xứng và hình dạng đỉnh

Động học truyền khối, đặc biệt đối với các phân tử sinh học lớn hoặc pha động nhớt

Hiệu suất cột (tấm)

Khi pha động lạnh đi vào cột được gia nhiệt mà không gia nhiệt trước, các gradient nhiệt được tạo ra trên nền cột. Điều này dẫn đến việc mở rộng dải tần, các đỉnh bị biến dạng và hiệu suất phân tách không đồng đều. Bộ làm nóng sơ bộ thường được đặt ngay sau máy bơm và trước đầu vào của kim phun hoặc cột, sử dụng một chiều dài ống khoan hẹp-hoặc một bộ trao đổi nhiệt nhỏ.

Nguy cơ ô nhiễm các bộ phận làm nóng sơ bộ bằng kim loại
Các pha động ăn mòn được sử dụng rộng rãi trong sắc ký-pha đảo, sắc ký trao đổi ion{1}}và tương tác ưa nước (HILIC). Các bổ sung tích cực điển hình là:

Axit trifluoroacetic 0,05-0,1% (v/v) (TFA)

Axit axit hoặc axit formic.

Dung dịch đệm photphat (pH 2-3 và 7-8)

Axit perchloric hoặc dung dịch đệm chứa sunfat

Thuốc thử ghép cặp ion-, chẳng hạn như tetrabutylammonium phosphate hoặc axit heptanesulfonic

Alkaline mobile phase (pH>9) với dung dịch đệm amoni hydroxit hoặc cacbonat.

Nếu sử dụng bộ gia nhiệt sơ bộ bằng kim loại (ví dụ: thép không gỉ 316), các hóa chất ăn mòn này có thể dần dần lọc các ion kim loại-chủ yếu là sắt, crom và niken-vào pha động. Tốc độ lọc tăng lên do nhiệt độ cao hơn và các chất rửa giải có chứa axit hoặc halogenua{6}}. Hậu quả của việc phân tích HPLC là nghiêm trọng:

Các đỉnh ma - Các ion kim loại có thể kết hợp với các hóa chất chelat có trong mẫu hoặc pha động và rửa giải dưới dạng các đỉnh bất ngờ.

Độ lệch đường cơ sở - Sự hình thành-tín hiệu nền liên quan đến kim loại, đặc biệt là trong phát hiện tia cực tím hoặc độ dẫn điện.

Đỉnh đuôi hoặc mất mát - Các chất phân tích nhạy cảm với kim loại (ví dụ: peptit phosphoryl hóa, photphat hữu cơ, catecholamine hoặc phân tử chứa nhóm cacboxyl) có thể hấp phụ trên bề mặt kim loại hoặc kết tủa dưới dạng muối kim loại.

Sự xuống cấp của cột - Các ion kim loại bị lọc có thể lắng đọng trên pha tĩnh, ảnh hưởng đến độ chọn lọc và tuổi thọ của cột.

Làm thế nào máy sưởi PTFE có thể khắc phục vấn đề làm nóng trước các pha động
Thiết bị gia nhiệt pha động HPLC của bộ gia nhiệt PTFE giúp loại bỏ hoàn toàn sự tiếp xúc với kim loại. Hai cấu hình thương mại điển hình là:

Lò sưởi hình ống PTFE (Loại có vỏ bọc)
Cuộn dây sấy sơ bộ là một đoạn ống PTFE dài (thường có đường kính trong 0,5-2,0 mm, dài 1-5 mét). Ống được bao phủ bởi một lớp gia nhiệt linh hoạt hoặc một lò sưởi điện trở nhúng trong PTFE. Toàn bộ lắp ráp được cách nhiệt. Pha động chạy qua ống PTFE trơ, lấy nhiệt từ thành ống. Không có miếng kim loại nào bị ướt.

Bộ làm nóng hộp mực PTFE bằng kim loại-Bộ trao đổi nhiệt miễn phí
Một bộ gia nhiệt hộp mực nhỏ, được phủ bằng PTFE, được đặt trong một khối PTFE được gia công với kênh dòng chảy ngoằn ngoèo. Khối được làm nóng đồng đều. Pha động được lưu thông qua kênh. Thiết kế này giúp cải thiện hiệu suất truyền nhiệt, giảm thể tích chết và rất phù hợp cho các ứng dụng UHPLC.

Cả hai cách thiết lập đều có lợi ích cơ bản giống nhau, đó là pha động chỉ tiếp xúc với PTFE hoặc các chất fluoropolyme thích hợp (ví dụ PFA, FEP). PTFE có khả năng chống lại tất cả các dung môi HPLC phổ biến như:

Metanol, axetonitril, tetrahydrofuran

Nước có chất biến tính hữu cơ lên ​​tới 100%

Phụ gia có tính axit (pH 0-3): TFA, formic, photphoric, axit perchloric

Phụ gia cơ bản (pH 9-12): Amoni Hydroxide, Triethylamine, Carbonate/Bicarbonate

Thuốc thử cặp ion và muối đệm

Không có ion kim loại nào được giải phóng. Hơn nữa, bề mặt chống dính-tránh sự hấp phụ của chất phân tích hoặc tích tụ các hạt trong bộ gia nhiệt sơ bộ.

Tính năng hiệu suất cho ứng dụng HPLC
Gia nhiệt trước pha động thường được thực hiện ở nhiệt độ từ môi trường xung quanh đến 80 độ. Bộ gia nhiệt PTFE hoạt động tốt trong phạm vi này mà không bị biến dạng hoặc hư hỏng về mặt hóa học. Công suất tối thiểu (thường là 20–100 W) vì chỉ cần đun nóng một lượng nhỏ pha động (0,1–5 mL/phút). Điều khiển PID giữ nhiệt độ ở giá trị nhất định trong phạm vi ±0,5 độ, đảm bảo điều kiện nhiệt có thể dự đoán được từ lần phun này sang lần phun tiếp theo.

Tính trơ của bộ gia nhiệt sơ bộ dựa trên PTFE{0}}cho phép các nhà phân tích trong quá trình phát triển phương pháp sử dụng các pha động linh hoạt (điều này đòi hỏi phải thay thế thường xuyên các bộ gia nhiệt sơ bộ bằng kim loại) một cách tự tin. Đối với các chất phân tích nhạy cảm-kim loại, có thể có một kênh dòng hoàn toàn trơ – từ đầu bơm (thường được lót PEEK-) qua bộ phun, bộ gia nhiệt sơ bộ, cột và máy dò. Bộ sấy sơ bộ PTFE là một phần quan trọng của hệ thống hoàn toàn trơ-này.

Một số nhà cung cấp sắc ký cung cấp bộ gia nhiệt sơ bộ pha di động dựa trên PTFE{0}}có sẵn trên thị trường. Các thiết bị này thường được trang bị cuộn dây PTFE, bộ gia nhiệt điện trở tích hợp có bảo vệ quá nhiệt và đầu ra bộ điều khiển để kết nối với kênh sự kiện bên ngoài của hệ thống HPLC. Một số thiết kế có-cặp nhiệt điện tích hợp để điều khiển vòng kín.

Hạn chế và cảnh báo
Bộ gia nhiệt Ptfe hoạt động tốt để làm nóng trước các pha động nhưng cần xem xét một số yếu tố thực tế:

Pressure rating - PTFE tubing becomes soft at extreme temperatures. The maximum operating pressure should be reduced. For high pressure applications (e.g. >200 bar), ống PFA (perfluoroalkoxy) đôi khi được chọn do độ bền cơ học vượt trội ở nhiệt độ.

Độ dẫn nhiệt. PTFE có độ dẫn nhiệt thấp hơn kim loại. Do đó, để đạt được cùng tốc độ gia nhiệt, có thể cần phải có chiều dài ống dài hơn và/hoặc công suất bộ sưởi lớn hơn so với bộ gia nhiệt sơ bộ bằng kim loại. Tuy nhiên, sự khác biệt là nhỏ ở tốc độ dòng chảy thông thường (0,2-2,0 mL/phút).

Nhiệt độ tối đa – PTFE bắt đầu tan chảy ở nhiệt độ trên 200 độ tuy nhiên quá trình gia nhiệt sơ bộ pha động HPLC hiếm khi vượt quá 80 độ. Do đó, có một vùng đệm an toàn lớn.

Kết luận: Đường cơ sở sạch hơn và kết quả HPLC đáng tin cậy hơn
Bằng cách loại bỏ nguồn ô nhiễm trong HPLC, bộ gia nhiệt PTFE góp phần tạo ra đường cơ sở sạch hơn và kết quả nhất quán hơn. Những bộ gia nhiệt này cung cấp kênh gia nhiệt trơ về mặt hóa học và không có kim loại-cho các pha động ăn mòn chẳng hạn như các pha động có chứa TFA, đệm photphat hoặc thuốc thử ghép cặp ion-, đồng thời tạo điều kiện phát triển phương pháp mạnh mẽ và phân tích thường quy mà không phải lo lắng về sự lọc kim loại hoặc tương tác chất phân tích.

Tất cả các bề mặt bị ướt của dụng cụ phân tích phải sạch. Với thiết kế trơ đơn giản, kỹ thuật gia nhiệt pha động HPLC của bộ gia nhiệt PTFE giải quyết một-vấn đề tồn tại lâu dài trong sắc ký lỏng hiện đại. Với các hệ thống HPLC tiếp tục đạt tới độ nhạy cao hơn và giới hạn phát hiện thấp hơn (ví dụ: các ứng dụng LC{5}}MS/MS), nhu cầu về các thành phần đường dẫn dòng chảy tự do-kim loại bao gồm bộ gia nhiệt sơ bộ pha động sẽ vẫn rất quan trọng.