เครื่องทำความร้อน PTFE ดำเนินการอย่างไรในการให้ความร้อนแก่เฟสเคลื่อนที่ที่มีฤทธิ์กัดกร่อนสำหรับ HPLC

กรดไตรฟลูออโรอะซิติก บัฟเฟอร์ฟอสเฟต และไอออน-รีเอเจนต์จับคู่มักใช้เป็นเฟสเคลื่อนที่ในโครมาโตกราฟีของเหลวประสิทธิภาพสูง การทำความร้อนล่วงหน้า-ของเฟสเคลื่อนที่ก่อนเข้าสู่คอลัมน์จะช่วยปรับปรุงการแยกตัว อย่างไรก็ตาม เครื่องทำความร้อนควรเฉื่อยทางเคมีเพื่อหลีกเลี่ยงการเกิดโกสต์พีคหรือการเคลื่อนตัวของเส้นพื้นฐาน ส่วนประกอบที่เปียกทั้งหมดในเส้นทางการไหลในระบบ HPLC ปัจจุบันจะต้องได้รับการประเมินถึงศักยภาพในการปล่อยสารที่สกัดได้หรือมีปฏิกิริยากับสารวิเคราะห์

ความจำเป็นในการอุ่นเฟสเคลื่อนที่ใน HPLC
การอุ่นเฟสเคลื่อนที่เป็นการดำเนินการทั่วไปในโครมาโตกราฟีของเหลวภายใต้สภาวะอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น (ปกติคือ 30–80 องศา) การอุ่นเครื่องรับประกันว่าสารชะจะเข้าสู่ทางเข้าของคอลัมน์ที่อุณหภูมิคงที่{3}}ที่กำหนดไว้อย่างดี และจะปรับปรุง:

การทำซ้ำเวลาการเก็บรักษา

สมมาตรและรูปร่างสูงสุด

จลนพลศาสตร์การถ่ายโอนมวล โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับชีวโมเลกุลขนาดใหญ่หรือเฟสเคลื่อนที่ที่มีความหนืด

ประสิทธิภาพของคอลัมน์ (จาน)

เมื่อเฟสเคลื่อนที่เย็นเข้าสู่คอลัมน์ที่ให้ความร้อนโดยไม่ต้องอุ่นก่อน จะเกิดการไล่ระดับความร้อนเหนือคอลัมน์เบด ส่งผลให้เกิดการขยายแบนด์ พีคที่บิดเบี้ยว และประสิทธิภาพการแยกที่ไม่สม่ำเสมอ เครื่องทำความร้อนล่วงหน้ามักจะติดตั้งอยู่หลังปั๊มและก่อนหัวฉีดหรือทางเข้าของคอลัมน์ โดยใช้ท่อเจาะแคบยาว-หรือตัวแลกเปลี่ยนความร้อนขนาดเล็ก

การอุ่นองค์ประกอบโลหะ ความเสี่ยงในการปนเปื้อน
เฟสเคลื่อนที่ที่มีฤทธิ์กัดกร่อนถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายใน-เฟสย้อนกลับ การแลกเปลี่ยนไอออน- และโครมาโทกราฟีแบบโต้ตอบที่ชอบน้ำ (HILIC) การเพิ่มเติมเชิงรุกโดยทั่วไปคือ:

0.05-0.1% (v/v) กรดไตรฟลูออโรอะซิติก (TFA)

กรดกรดหรือกรดฟอร์มิก

บัฟเฟอร์ฟอสเฟต (pH 2-3 และ 7-8)

กรดเปอร์คลอริกหรือบัฟเฟอร์ที่มีซัลเฟต

รีเอเจนต์การจับคู่ไอออน- เช่น เตตร้าบิวทิลแอมโมเนียมฟอสเฟตหรือกรดเฮปเทนซัลโฟนิก

Alkaline mobile phase (pH>9) ด้วยแอมโมเนียมไฮดรอกไซด์หรือบัฟเฟอร์คาร์บอเนต

หากใช้เครื่องอุ่นล่วงหน้าที่เป็นโลหะ (เช่น สแตนเลส 316) สารเคมีที่มีฤทธิ์กัดกร่อนเหล่านี้สามารถชะไอออนของโลหะ-ซึ่งส่วนใหญ่เป็นเหล็ก โครเมียม และนิกเกิล-เข้าสู่เฟสเคลื่อนที่ได้อย่างต่อเนื่อง อัตราการชะล้างจะเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิที่สูงขึ้นและมีตัวชะที่เป็นกรดหรือเฮไลด์- ผลสะท้อนกลับของการวิเคราะห์ HPLC นั้นร้ายแรง:

พีคโกสต์ - ไอออนของโลหะอาจรวมกับสารเคมีคีเลตที่มีอยู่ในตัวอย่างหรือเฟสเคลื่อนที่ และชะออกมาเป็นพีคที่ไม่คาดคิด

การเบี่ยงเบนพื้นฐาน - การสร้างแบบก้าวหน้า-ของสัญญาณพื้นหลังที่เกี่ยวข้องกับโลหะ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการตรวจจับ UV หรือการนำไฟฟ้า

การหางหรือการสูญเสียสูงสุด - สารวิเคราะห์ที่ไวต่อโลหะ (เช่น เปปไทด์ฟอสโฟรีเลต, ออร์กาโนฟอสเฟต, คาเทโคลามีน หรือโมเลกุลที่มีหมู่คาร์บอกซิล) อาจดูดซับบนพื้นผิวโลหะหรือตกตะกอนเป็นเกลือของโลหะ

การย่อยสลายของคอลัมน์ - ไอออนของโลหะที่ถูกชะล้างสามารถสะสมในเฟสที่อยู่นิ่ง ซึ่งส่งผลต่อการเลือกและอายุการใช้งานของคอลัมน์

เครื่องทำความร้อน PTFE สามารถเอาชนะปัญหาการอุ่นเฟสเคลื่อนที่ได้อย่างไร
อุปกรณ์ทำความร้อนเฟสเคลื่อนที่ HPLC ของเครื่องทำความร้อน PTFE ช่วยลดการสัมผัสโลหะโดยสิ้นเชิง การกำหนดค่าเชิงพาณิชย์ทั่วไปสองแบบคือ:

เครื่องทำความร้อนแบบท่อ PTFE (แบบแจ็คเก็ต)
คอยล์อุ่นเครื่องคือความยาวของท่อ PTFE (ปกติจะมีเส้นผ่านศูนย์กลางภายใน 0.5-2.0 มม. ยาว 1-5 เมตร) ท่อถูกหุ้มด้วยแจ็คเก็ตทำความร้อนแบบยืดหยุ่นหรือเครื่องทำความร้อนแบบต้านทานที่ฝังอยู่ใน PTFE ส่วนประกอบทั้งหมดเป็นฉนวนความร้อน เฟสเคลื่อนที่จะไหลผ่านท่อ PTFE เฉื่อย โดยรับความร้อนจากผนังท่อ ไม่มีชิ้นโลหะเปียก

โลหะเครื่องทำความร้อนแบบตลับ PTFE-เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนฟรี
เครื่องทำความร้อนแบบคาร์ทริดจ์ขนาดเล็กที่เคลือบด้วย PTFE ถูกใส่ไว้ในบล็อก PTFE ที่กลึงด้วยเครื่องจักรพร้อมช่องไหลคดเคี้ยว บล็อกได้รับความร้อนสม่ำเสมอ เฟสเคลื่อนที่จะหมุนเวียนผ่านช่องทาง การออกแบบนี้ให้ประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนที่ดีขึ้น ปริมาณการตายที่ลดลง และเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งาน UHPLC

การตั้งค่าทั้งสองมีข้อดีพื้นฐานเหมือนกัน นั่นคือเฟสเคลื่อนที่จะสัมผัสกับ PTFE หรือฟลูออโรโพลีเมอร์ที่เหมาะสมเท่านั้น (เช่น PFA, FEP) PTFE ทนทานต่อตัวทำละลาย HPLC ยอดนิยมทั้งหมด เช่น:

เมทานอล, อะซีโตไนไตรล์, เตตระไฮโดรฟูแรน

น้ำที่มีสารปรับแต่งอินทรีย์สูงถึง 100%

สารเติมแต่งที่เป็นกรด (pH 0-3): TFA, ฟอร์มิก, ฟอสฟอริก, กรดเปอร์คลอริก

สารเติมแต่งพื้นฐาน (pH 9-12): แอมโมเนียมไฮดรอกไซด์, ไตรเอทิลลามีน, คาร์บอเนต/ไบคาร์บอเนต

รีเอเจนต์คู่ไอออนและเกลือบัฟเฟอร์

ไม่มีไอออนของโลหะหลุดออกมา นอกจากนี้ พื้นผิวที่ไม่ติด-ยังช่วยหลีกเลี่ยงการดูดซับของสารวิเคราะห์หรือการสะสมของอนุภาคภายในเครื่องอุ่นก่อน

คุณสมบัติด้านประสิทธิภาพสำหรับแอปพลิเคชัน HPLC
โดยทั่วไปการอุ่นเฟสแบบเคลื่อนที่จะดำเนินการที่อุณหภูมิตั้งแต่แวดล้อมถึง 80 องศา เครื่องทำความร้อน PTFE ทำงานได้ดีในช่วงนี้โดยไม่มีการบิดเบือนหรือการเสื่อมสภาพทางเคมี กำลังไฟฟ้าน้อยที่สุด (ปกติคือ 20–100 วัตต์) เนื่องจากต้องได้รับความร้อนจากเฟสเคลื่อนที่ในปริมาณเพียงเล็กน้อย (0.1–5 มล./นาที) การควบคุม PID จะรักษาอุณหภูมิตามค่าที่กำหนดภายใน ±0.5 องศา เพื่อให้มั่นใจว่าสภาวะความร้อนที่คาดการณ์ได้ตั้งแต่การฉีดหนึ่งครั้งไปยังการฉีดครั้งถัดไป

ความเฉื่อยของเครื่องอุ่นล่วงหน้าที่ใช้ PTFE- ช่วยให้นักวิเคราะห์ในการพัฒนาวิธีการใช้เฟสเคลื่อนที่เชิงรุกได้ (ซึ่งอาจจำเป็นต้องเปลี่ยนเครื่องทำความร้อนล่วงหน้าแบบโลหะเป็นประจำ) ได้อย่างมั่นใจ สำหรับการวิเคราะห์โลหะ-ที่ละเอียดอ่อน สามารถใช้ช่องทางการไหลเฉื่อยโดยสิ้นเชิง ตั้งแต่หัวปั๊ม (โดยทั่วไปแล้วจะมีเส้น PEEK-) ไปจนถึงหัวฉีด เครื่องอุ่นล่วงหน้า คอลัมน์ และเครื่องตรวจจับ - เป็นไปได้ เครื่องทำความร้อนล่วงหน้า PTFE เป็นส่วนสำคัญของ-ระบบเฉื่อยทั้งหมดนี้

ซัพพลายเออร์โครมาโตกราฟีหลายรายเสนอเครื่องอุ่นเฟสแบบเคลื่อนที่ที่ใช้ PTFE- ที่เข้าถึงได้ในเชิงพาณิชย์ อุปกรณ์เหล่านี้มักจะติดตั้งคอยล์ PTFE ซึ่งเป็นเครื่องทำความร้อนแบบต้านทานในตัวที่มีการป้องกันอุณหภูมิเกิน และเอาต์พุตตัวควบคุมสำหรับเชื่อมต่อกับช่องสัญญาณเหตุการณ์ภายนอกของระบบ HPLC การออกแบบบางแบบมีเทอร์โมคัปเปิล-ในตัวสำหรับการควบคุมวงปิด

ข้อจำกัดและข้อควรระวัง
เครื่องทำความร้อน Ptfe ทำงานได้ดีสำหรับ-การทำความร้อนล่วงหน้าในเฟสเคลื่อนที่ แต่ควรพิจารณาปัจจัยเชิงปฏิบัติบางประการ:

Pressure rating - PTFE tubing becomes soft at extreme temperatures. The maximum operating pressure should be reduced. For high pressure applications (e.g. >200 บาร์) ท่อ PFA (เพอร์ฟลูออโรอัลคอกซี) จะถูกเลือกเป็นครั้งคราว เนื่องจากมีความแข็งแรงเชิงกลที่เหนือกว่าที่อุณหภูมิ

การนำความร้อน PTFE มีค่าการนำความร้อนต่ำกว่าโลหะ ดังนั้น เพื่อให้บรรลุอัตราการทำความร้อนที่เท่ากัน อาจจำเป็นต้องใช้ความยาวของท่อที่ยาวขึ้น และ/หรือกำลังไฟฟ้าของเครื่องทำความร้อนที่มากขึ้นโดยสัมพันธ์กับเครื่องอุ่นล่วงหน้าที่เป็นโลหะ อย่างไรก็ตาม ความแตกต่างจะเล็กน้อยที่อัตราการไหลปกติ (0.2-2.0 มล./นาที)

อุณหภูมิสูงสุด – PTFE เริ่มละลายที่อุณหภูมิสูงกว่า 200 องศา อย่างไรก็ตาม การทำความร้อนล่วงหน้าเฟสเคลื่อนที่ด้วย HPLC- แทบจะไม่เกิน 80 องศา จึงมีบัฟเฟอร์ความปลอดภัยขนาดใหญ่

สรุป: เส้นฐานที่สะอาดขึ้นและผลลัพธ์ HPLC ที่เชื่อถือได้มากขึ้น
ด้วยการกำจัดแหล่งที่มาของการปนเปื้อนใน HPLC เครื่องทำความร้อน PTFE มีส่วนช่วยให้พื้นฐานสะอาดขึ้นและผลลัพธ์ที่สม่ำเสมอมากขึ้น เครื่องทำความร้อนเหล่านี้มีช่องให้ความร้อนที่เฉื่อยทางเคมีและปราศจากโลหะ-สำหรับเฟสเคลื่อนที่ที่มีฤทธิ์กัดกร่อน เช่น เฟสที่มี TFA บัฟเฟอร์ฟอสเฟต หรือไอออน-ในการจับคู่รีเอเจนต์ และอำนวยความสะดวกในการพัฒนาวิธีการที่มีประสิทธิภาพและการวิเคราะห์ตามปกติโดยไม่ต้องกังวลเรื่องการชะล้างของโลหะหรือปฏิกิริยาของการวิเคราะห์

พื้นผิวที่เปียกของเครื่องมือวิเคราะห์ทั้งหมดจะต้องสะอาด การออกแบบเฉื่อยที่เรียบง่าย เทคนิคการให้ความร้อนเฟสเคลื่อนที่ HPLC ของตัวทำความร้อน PTFE ช่วยแก้ปัญหา-ปัญหาที่มีมายาวนานในโครมาโตกราฟีของเหลวร่วมสมัย ด้วยระบบ HPLC ยังคงเข้าถึงความไวที่สูงขึ้นและขีดจำกัดการตรวจจับที่ต่ำกว่า (เช่น LC-แอปพลิเคชัน MS/MS) ความต้องการส่วนประกอบ-เส้นทางการไหลอิสระของโลหะ รวมถึงเครื่องอุ่นเฟสล่วงหน้าแบบเคลื่อนที่จะยังคงมีความสำคัญ