Kako se PTFE grijači ponašaju u zagrijavanju korozivnih mobilnih faza za HPLC?

Trifluoroctena kiselina, fosfatni puferi i reagensi za-parivanje iona obično se koriste kao pokretne faze u tekućinskoj kromatografiji visoke učinkovitosti. Prethodno-zagrijavanje mobilne faze prije ulaska u kolonu poboljšava odvajanje, međutim grijač bi trebao biti kemijski inertan kako bi se izbjegle sekundarne vršne vrijednosti ili pomicanje osnovne linije. Sve navlažene komponente na putu protoka u postojećim HPLC sustavima moraju se procijeniti na potencijal otpuštanja ekstrahiranih tvari ili interakcije s analitima.

Nužnost predgrijavanja mobilne faze u HPLC
Predgrijavanje mobilne faze je uobičajena operacija u tekućinskoj kromatografiji pod uvjetima povišene temperature (obično 30-80 stupnjeva). Predgrijavanje jamči 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 pokretne faze

Učinkovitost kolone (ploče)

Kada hladna mobilna faza uđe u zagrijanu kolonu bez prethodnog zagrijavanja, stvaraju se toplinski gradijenti iznad sloja kolone. To rezultira širenjem pojasa, iskrivljenim vršnim vrijednostima i neravnomjernim performansama odvajanja. Predgrijač se obično nalazi neposredno nakon crpke i prije injektora ili ulaza u kolonu, koristeći duljinu uskog-cjevovoda ili maleni izmjenjivač topline.

Rizik od kontaminacije metalnih elemenata za predgrijavanje
Korozivne mobilne faze naširoko se koriste u reverznoj-faznoj, ionskoj-izmjenjivačkoj kromatografiji i hidrofilnoj interakcijskoj kromatografiji (HILIC). Tipični agresivni dodaci su:

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

Kisela kiselina ili mravlja kiselina.

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

Puferi koji sadrže perklornu kiselinu ili sulfat

Reagensi za-parivanje iona, kao što su tetrabutilamonijev fosfat ili heptansulfonska kiselina

Alkaline mobile phase (pH>9) s amonijevim hidroksidom ili karbonatnim puferom.

Ako se koristi metalni predgrijač (npr. nehrđajući čelik 316), te korozivne kemikalije mogu postupno ispirati metalne ione-uglavnom željeza, kroma i nikla-u mobilnu fazu. Brzina ispiranja povećava se višim temperaturama i eluensima koji sadrže kiseline ili halide-. Posljedice za HPLC analizu su ozbiljne:

Fantastične vršne vrijednosti - Metalni ioni mogu se spojiti s helatnim kemikalijama prisutnim u uzorku ili mobilnoj fazi i eluirati kao neočekivane vršne vrijednosti.

Pomicanje osnovne linije - Progresivno povećanje-pozadinskog signala povezanog s metalom, posebno u UV detekciji ili detekciji vodljivosti.

Vršno zaostajanje ili gubitak - Analiti osjetljivi na metale (npr. fosforilirani peptidi, organofosfati, kateholamini ili molekule koje sadrže karboksilne skupine) mogu se adsorbirati na metalne površine ili precipitirati kao metalne soli.

Degradacija kolone - Metalni ioni koji se isperu mogu se taložiti na stacionarnoj fazi, utječući na selektivnost i životni vijek kolone.

Kako PTFE grijači mogu prevladati problem predgrijavanja mobilnih faza
PTFE grijač HPLC uređaj za zagrijavanje mobilne faze potpuno eliminira kontakt s metalom. Dvije tipične komercijalne konfiguracije su:

PTFE cijevni grijač (obložen tip)
Zavojnica predgrijača je duljina PTFE cijevi (obično unutarnjeg promjera 0,5-2,0 mm, duljine 1-5 metara). Cijev je prekrivena fleksibilnim grijaćim omotačem ili otpornim grijačem ugrađenim u PTFE. Cijeli sklop je toplinski izoliran. Mobilna faza prolazi kroz inertnu PTFE cijev, uzimajući toplinu sa stijenke cijevi. Metalni komadi se ne smoče.

Metalni grijač uloška PTFE{0}}bez izmjenjivača topline
Sićušni patronski grijač, presvučen PTFE-om, stavlja se u strojno obrađen PTFE blok sa zmijolikim kanalom za protok. Blok se jednoliko zagrijava. Mobilna faza cirkulira kroz kanal. Dizajn osigurava poboljšanu učinkovitost prijenosa topline, manji mrtvi volumen i dobro je prilagođen za UHPLC aplikacije.

Obje postavke imaju istu osnovnu prednost, da je mobilna faza isključivo u kontaktu s PTFE-om ili odgovarajućim fluoropolimerima (npr. PFA, FEP). PTFE je otporan na sva popularna HPLC otapala kao što su:

Metanol, acetonitril, tetrahidrofuran

Voda sa do 100% organskim modifikatorom

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

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

Reagensi ionskih parova i puferske soli

Ne oslobađaju se metalni ioni. Nadalje, neljepljiva površina izbjegava adsorpciju analita ili nakupljanje čestica unutar predgrijača.

Značajke izvedbe za HPLC aplikacije
Predgrijavanje mobilne faze općenito se izvodi na temperaturama od sobne do 80 stupnjeva. PTFE grijači rade dobro u ovom rasponu bez izobličenja ili kemijskog pogoršanja. 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 zadanoj vrijednosti unutar ±0,5 stupnjeva, osiguravajući predvidljive toplinske uvjete od jednog ubrizgavanja do drugog.

Inertnost predgrijača temeljenog na PTFE-omogućuje analitičarima u razvoju metoda da s pouzdanjem koriste agresivne mobilne faze (koje bi inače zahtijevale redovitu zamjenu metalnih predgrijača). Za metal-osjetljive analite moguć je potpuno inertan kanal protoka – od glave pumpe (obično PEEK-obložene) preko injektora, predgrijača, kolone i detektora. PTFE predgrijači važan su dio ovog posve-inertnog sustava.

Nekoliko dobavljača kromatografa nudi komercijalno dostupne predgrijače mobilne faze na bazi PTFE-a. Ovi uređaji obično su opremljeni PTFE zavojnicom, integriranim otpornim grijačem sa zaštitom od previsoke temperature i izlazom kontrolera za spajanje na vanjski kanal događaja HPLC sustava. Neki dizajni imaju ugrađen-termoelement za kontrolu zatvorene petlje.

Ograničenja i upozorenja
Ptfe grijači dobro funkcioniraju za-pregrijavanje mobilnih faza, ali treba uzeti u obzir nekoliko praktičnih čimbenika:

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

Toplinska vodljivost. PTFE ima nižu toplinsku vodljivost od metala. Stoga, da bi se postigla ista stopa zagrijavanja, mogu biti potrebne veće duljine cijevi i/ili veća snaga grijača u odnosu na metalni predgrijač. Razlika je međutim mala pri uobičajenim brzinama protoka (0,2-2,0 mL/min).

Maksimalna temperatura – PTFE se počinje topiti na temperaturama iznad 200 stupnjeva, međutim prethodno zagrijavanje HPLC mobilne faze rijetko je iznad 80 stupnjeva. Dakle, postoji veliki sigurnosni međuspremnik.

Zaključak: čistije osnovne linije i pouzdaniji HPLC rezultati
Uklanjanjem izvora kontaminacije u HPLC-u, PTFE grijači pridonose čišćim osnovnim linijama i dosljednijim rezultatima. Ovi grijači nude kemijski inertan kanal za grijanje bez-metala za korozivne pokretne faze kao što su one koje sadrže TFA, fosfatne pufere ili reagense za-sparivanje iona i olakšavaju razvoj robusne metode i rutinsku analizu bez brige o ispiranju metala ili interakcijama analita.

Sve navlažene površine analitičkih instrumenata moraju biti čiste. Jednostavan inertan dizajn, PTFE grijač HPLC tehnika zagrijavanja mobilne faze rješava dugo-problem u suvremenoj tekućinskoj kromatografiji. Kako HPLC sustavi nastavljaju težiti višoj osjetljivosti i nižim granicama detekcije (npr. LC-MS/MS aplikacije), potreba za komponentama protoka bez metala, uključujući predgrijače mobilne faze, i dalje će biti kritična.