Jak fungují ohřívače PTFE při zahřívání korozivních mobilních fází pro HPLC?

Kyselina trifluoroctová, fosfátové pufry a iontové -párovací činidla se běžně používají jako mobilní fáze ve vysokoúčinné kapalinové chromatografii. Před-ohřev mobilní fáze před vstupem do kolony zlepšuje separaci, avšak ohřívač by měl být chemicky inertní, aby se zabránilo „duchovým“ vrcholům nebo posunu základní linie. Všechny zvlhčené složky v průtokové dráze v současných systémech HPLC musí být posouzeny z hlediska potenciálu uvolňovat extrahovatelné látky nebo interagovat s analyty.

Nutnost předehřátí mobilní fáze v HPLC
Předehřívání mobilní fáze je běžnou operací kapalinové chromatografie za zvýšených teplotních podmínek (obvykle 30–80 stupňů). Předehřev zaručuje, že eluent vstupuje do vstupu kolony při konstantní, dobře{3}}definované teplotě a zlepšuje:

Opakovatelnost retenční doby

Symetrie a vrcholový tvar

Kinetika přenosu hmoty, zejména pro velké biomolekuly nebo viskózní mobilní fáze

Účinnost kolony (desky)

Když studená mobilní fáze vstupuje do vyhřívané kolony bez předehřívání, nad ložem kolony se vytvářejí tepelné gradienty. To má za následek rozšíření pásma, zkreslené vrcholy a nerovnoměrný výkon separace. Předehřívač je obvykle umístěn přímo za čerpadlem a před injektorem nebo vstupem do kolony, využívá k tomu dlouhou trubku s úzkým -průměrem nebo malý výměník tepla.

Nebezpečí kontaminace kovových předehřívacích prvků
Korozivní mobilní fáze jsou široce používány v reverzní -fázové, iontoměničové- chromatografii a hydrofilní interakční chromatografii (HILIC). Typické agresivní doplňky jsou:

0,05-0,1 % (v/v) kyselina trifluoroctová (TFA)

Kyselina kyselá nebo kyselina mravenčí.

Fosfátové pufry (pH 2-3 a 7-8)

Pufry obsahující kyselinu chloristou nebo síran

Iontové-párovací činidla, jako je tetrabutylamoniumfosfát nebo kyselina heptansulfonová

Alkaline mobile phase (pH>9) s hydroxidem amonným nebo uhličitanovým pufrem.

Pokud je použit kovový předehřívač (např. nerezová ocel 316), mohou tyto korozivní chemikálie postupně vyluhovat kovové ionty, -hlavně železo, chrom a nikl-do mobilní fáze. Rychlost vyluhování se zvyšuje vyššími teplotami a kyselými nebo halogenidovými- eluenty. Důsledky pro analýzu HPLC jsou vážné:

Duchovní píky - Kovové ionty se mohou kombinovat s chelatačními chemikáliemi přítomnými ve vzorku nebo mobilní fázi a eluovat jako neočekávané píky.

Posun základní linie - Postupné vytváření{1}}signálu pozadí spojeného s kovem, zejména při detekci UV záření nebo vodivosti.

Peak tailing or loss - Analyty citlivé na kovy (např. fosforylované peptidy, organofosfáty, katecholaminy nebo molekuly obsahující karboxylové skupiny) se mohou adsorbovat na kovové povrchy nebo se vysrážet jako kovové soli.

Degradace kolony - Kovové ionty, které se vyluhují, se mohou ukládat na stacionární fázi, což ovlivňuje selektivitu a životnost kolony.

Jak mohou PTFE ohřívače překonat problém předehřívání mobilních fází
PTFE ohřívač HPLC mobilní fáze ohřívací zařízení zcela eliminuje kovový kontakt. Dvě typické komerční konfigurace jsou:

PTFE trubkový ohřívač (plášťový typ)
Cívka předehřívače je dlouhá z PTFE trubice (obvykle 0,5-2,0 mm vnitřní průměr, 1-5 metrů dlouhá). Potrubí je pokryto pružným topným pláštěm nebo odporovým ohřívačem uloženým v PTFE. Celá sestava je tepelně izolována. Mobilní fáze prochází inertní PTFE hadičkou a odebírá teplo ze stěny hadičky. Žádné kovové části nejsou namočené.

Kovový ohřívač kazety PTFE-Bezplatný výměník tepla
Do obrobeného PTFE bloku s hadovitým průtokovým kanálem je vložen malý patronový ohřívač potažený PTFE. Blok se rovnoměrně zahřívá. Mobilní fáze cirkuluje přes kanál. Konstrukce poskytuje zlepšenou účinnost přenosu tepla, nižší mrtvý objem a je vhodná pro aplikace UHPLC.

Obě uspořádání mají stejnou základní výhodu, že mobilní fáze je výhradně v kontaktu s PTFE nebo vhodnými fluoropolymery (např. PFA, FEP). PTFE je odolný vůči všem oblíbeným HPLC rozpouštědlům, jako jsou:

Methanol, acetonitril, tetrahydrofuran

Voda s až 100% organickým modifikátorem

Kyselé přísady (pH 0-3): TFA, mravenčí, fosforečná, kyselina chloristá

Základní přísady (pH 9-12): Hydroxid amonný, Triethylamin, uhličitan/hydrogenuhličitan

Reagencie iontových párů a pufrovací soli

Neuvolňují se žádné kovové ionty. Nepřilnavý povrch navíc zabraňuje adsorpci analytu nebo hromadění částic v předehřívači.

Vlastnosti výkonu pro aplikace HPLC
Předehřívání mobilní fáze se obecně provádí při teplotách od teploty okolí do 80 stupňů. Ohřívače PTFE fungují v tomto rozsahu dobře bez zkreslení nebo chemického poškození. Příkon je minimální (obvykle 20–100 W), protože je třeba zahřát pouze malý objem mobilní fáze (0,1–5 ml/min). PID regulace udržuje teplotu na dané hodnotě v rozmezí ±0,5 stupně, čímž zajišťuje předvídatelné tepelné podmínky od jednoho vstřiku k dalšímu.

Inertnost předehřívače na bázi PTFE-umožňuje analytikům při vývoji metod používat agresivní mobilní fáze (které by jinak vyžadovaly pravidelnou výměnu kovových předehřívačů) s jistotou. Pro analyty citlivé na kovy je možný zcela inertní průtokový kanál – od hlavy čerpadla (typicky vystlané PEEK-) přes injektor, předehřívač, kolonu a detektor. Předehřívače PTFE jsou důležitou součástí tohoto všech-inertního systému.

Několik dodavatelů chromatografie nabízí komerčně dostupné předehřívače mobilní fáze-na bázi PTFE. Tato zařízení jsou obvykle vybavena PTFE cívkou, integrovaným odporovým ohřívačem s ochranou proti přehřátí a výstupem regulátoru pro připojení k externímu kanálu událostí systému HPLC. Některá provedení mají vestavěný- termočlánek pro ovládání s uzavřenou smyčkou.

Omezení a upozornění
Ptfe ohřívače fungují dobře pro předběžné{0}}ohřívání mobilních fází, ale je třeba vzít v úvahu několik praktických faktorů:

Pressure rating - PTFE tubing becomes soft at extreme temperatures. The maximum operating pressure should be reduced. For high pressure applications (e.g. >200 bar), PFA (perfluoralkoxy) trubice je příležitostně zvolena kvůli vynikající mechanické pevnosti při teplotě.

Tepelná vodivost. PTFE má nižší tepelnou vodivost než kov. Proto pro dosažení stejné rychlosti ohřevu mohou být nutné delší délky trubek a/nebo vyšší příkon ohřívače ve srovnání s kovovým předehřívačem. Rozdíl je však malý při běžných průtokových rychlostech (0,2-2,0 ml/min).

Maximální teplota – PTFE se začíná tavit při teplotách nad 200 stupňů, avšak předehřev mobilní fáze HPLC- zřídkakdy přesahuje 80 stupňů. Existuje tedy velký bezpečnostní nárazník.

Závěr: Čistší základní linie a spolehlivější výsledky HPLC
Eliminací zdroje kontaminace v HPLC přispívají ohřívače PTFE k čistším základním liniím a konzistentnějším výsledkům. Tyto ohřívače nabízejí chemicky inertní a bezkovový topný kanál pro korozivní mobilní fáze, jako jsou ty, které obsahují TFA, fosfátové pufry nebo činidla pro párování iontů, a usnadňují vývoj robustních metod a rutinní analýzu bez obav z vyluhování kovů nebo interakcí analytů.

Všechny mokré povrchy analytických přístrojů musí být čisté. Jednoduchý inertní design, PTFE ohřívač HPLC s mobilní fází zahřívání, řeší dlouhodobý-problém současné kapalinové chromatografie. Vzhledem k tomu, že systémy HPLC stále dosahují vyšší citlivosti a nižších detekčních limitů (např. aplikace LC-MS/MS), bude potřeba komponentů s volným průtokem kovů-, včetně předehřívačů mobilní fáze, nadále kritická.