Cum funcționează încălzitoarele PTFE în fazele mobile corozive de încălzire pentru HPLC?

Acidul trifluoracetic, tampoanele fosfat și reactivii de împerechere{0}}ionilor sunt utilizați în mod obișnuit ca faze mobile în cromatografia lichidă de înaltă performanță. Pre-încălzirea fazei mobile înainte de intrarea în coloană îmbunătățește separarea, totuși încălzitorul ar trebui să fie inert din punct de vedere chimic pentru a evita vârfurile fantomă sau deplasarea liniei de bază. Toate componentele umede din calea curgerii în sistemele HPLC actuale trebuie evaluate pentru potențialul de a elibera substanțe extractibile sau de a interacționa cu analiții.

Necesitatea preîncălzirii fazei mobile în HPLC
Preîncălzirea fazei mobile este o operație comună în cromatografia lichidă în condiții de temperatură crescută (de obicei 30-80 de grade). Preîncălzirea garantează că eluantul intră în intrarea coloanei la o temperatură constantă, bine definită-și îmbunătățește:

Repetabilitate timp de retenție

Simetrie și formă de vârf

Cinetica transferului de masă, în special pentru biomolecule mari sau faze mobile vâscoase

Eficiența coloanei (plăci)

Când o fază mobilă rece intră într-o coloană încălzită fără preîncălzire, peste patul coloanei se produc gradienți termici. Acest lucru are ca rezultat lărgirea benzii, vârfurile distorsionate și performanța de separare neuniformă. Preîncălzitorul este de obicei situat direct după pompă și înainte de intrarea injectorului sau a coloanei, utilizând o lungime de țeavă cu orificiu-îngust sau un schimbător de căldură mic.

Risc de contaminare a elementelor metalice de preîncălzire
Fazele mobile corozive sunt utilizate pe scară largă în cromatografia cu-fază inversă, cu schimb-ionic și cu interacțiune hidrofilă (HILIC). Adăugările agresive tipice sunt:

0,05-0,1% (v/v) acid trifluoracetic (TFA)

Acid acid sau acid formic.

Tampoane fosfat (pH 2-3 și 7-8)

Tampoane care conțin acid percloric sau sulfat

Reactivi de asociere-ionici, cum ar fi fosfatul de tetrabutilamoniu sau acidul heptansulfonic

Alkaline mobile phase (pH>9) cu hidroxid de amoniu sau tampon carbonat.

Dacă se utilizează un preîncălzitor metalic (de exemplu, oțel inoxidabil 316), aceste substanțe chimice corozive pot leși treptat ionii metalici-în principal fier, crom și nichel-în faza mobilă. Rata de levigare este crescută de temperaturi mai ridicate și de eluanți care conțin acizi sau halogenuri-. Repercusiunile pentru analiza HPLC sunt grave:

Vârfuri fantomă - Ionii metalici se pot combina cu substanțe chimice chelate prezente în eșantion sau faza mobilă și pot elua ca vârfuri neașteptate.

Deriva liniei de bază - Acumularea progresivă-a semnalului de fundal asociat cu metalul, în special în detectarea UV sau a conductibilității.

Cozi de vârf sau pierderi - Analiții sensibili la metale (de exemplu, peptide fosforilate, organofosforați, catecolamine sau molecule care conțin grupări carboxil) pot adsorbi pe suprafețele metalice sau pot precipita sub formă de săruri metalice.

Degradarea coloanei - Ionii metalici care sunt levigați se pot depune pe faza staționară, afectând selectivitatea și durata de viață a coloanei.

Cum pot depăși încălzitoarele din PTFE problema preîncălzirii fazelor mobile
Un dispozitiv de încălzire HPLC cu fază mobilă de încălzire PTFE elimină complet contactul cu metalul. Cele două configurații comerciale tipice sunt:

Încălzitor tubular PTFE (tip cu manta)
Bobina de preîncălzire este o lungime a tubului PTFE (de obicei, 0,5-2,0 mm diametru interior, 1-5 metri lungime). Tubul este acoperit cu o manta flexibila de incalzire sau un incalzitor cu rezistenta incorporat in PTFE. Întregul ansamblu este izolat termic. Faza mobilă trece prin tubulatura inertă de PTFE, preluând căldură din peretele tubului. Nicio bucată de metal nu este umezită.

Încălzitor cu cartuş PTFE Schimbător de căldură fără metal-
Un cartuș de încălzire mic, acoperit cu PTFE, este introdus într-un bloc de PTFE prelucrat cu un canal de curgere serpentin. Blocul este încălzit uniform. Faza mobilă este vehiculată prin canal . Designul oferă o eficiență îmbunătățită a transferului de căldură, un volum mort mai mic și este bine potrivit pentru aplicațiile UHPLC.

Ambele configurații au același beneficiu de bază, că faza mobilă este exclusiv în contact cu PTFE sau fluoropolimeri adecvați (de exemplu, PFA, FEP). PTFE este rezistent la toți solvenții HPLC populari, cum ar fi:

Metanol, acetonitril, tetrahidrofuran

Apă cu până la 100% modificator organic

Aditivi acizi (pH 0-3): TFA, acid formic, fosforic, percloric

Aditivi de bază (pH 9-12): hidroxid de amoniu, trietilamină, carbonat/bicarbonat

Reactivi perechi de ioni și săruri tampon

Nu sunt eliberați ionii metalici. În plus, suprafața antiaderent-evită adsorbția analitului sau acumularea de particule în preîncălzitor.

Caracteristici de performanță pentru aplicațiile HPLC
Preîncălzirea în fază mobilă se realizează în general la temperaturi de la ambiantă la 80 de grade. Încălzitoarele din PTFE funcționează bine în acest interval, fără distorsiuni sau deteriorare chimică. Puterea este minimă (de obicei 20–100 W), deoarece trebuie încălzit doar un volum mic de fază mobilă (0,1–5 ml/min). Controlul PID menține temperatura la valoarea dată în ±0,5 grade, asigurând condiții termice previzibile de la o injecție la alta.

Inerția unui preîncălzitor bazat pe PTFE{0}}permite analiștilor din dezvoltarea metodelor să utilizeze cu încredere faze mobile agresive (care altfel ar necesita o înlocuire regulată a preîncălzitoarelor metalice). Pentru analiții-sensibili la metal, este posibil un canal de curgere complet inert – de la capul pompei (de obicei căptușit cu PEEK-) prin injector, preîncălzitor, coloană și detector. Preîncălzitoarele PTFE sunt o parte importantă a acestui sistem complet-inert.

Mai mulți furnizori de cromatografie oferă preîncălzitoare de fază mobilă pe bază de PTFE-accesibile comercial. Aceste dispozitive sunt de obicei echipate cu o bobină de PTFE, un încălzitor cu rezistență integrală cu protecție împotriva temperaturii excesive și o ieșire de controler pentru conectarea la un canal de eveniment extern al unui sistem HPLC. Unele modele au un termocuplu-încorporat pentru controlul în buclă închisă.

Limitări și avertismente
Încălzitoarele din Ptfe funcționează bine pentru pre{0}}încălzirea fazelor mobile, dar ar trebui luați în considerare câțiva factori practici:

Pressure rating - PTFE tubing becomes soft at extreme temperatures. The maximum operating pressure should be reduced. For high pressure applications (e.g. >200 bar), tubulatura PFA (perfluoroalcoxi) este aleasă ocazional datorită rezistenței mecanice superioare la temperatură.

Conductivitate termică. PTFE are o conductivitate termică mai mică decât metalul. Prin urmare, pentru a realiza aceeași viteză de încălzire, pot fi necesare lungimi mai mari de tuburi și/sau puteri mai mari ale încălzitorului în raport cu un preîncălzitor metalic. Diferența este totuși minoră la debitele obișnuite (0,2-2,0 ml/min).

Temperatura maximă – PTFE începe să se topească la temperaturi de peste 200 de grade, totuși preîncălzirea HPLC în fază mobilă depășește rar 80 de grade. Prin urmare, există un tampon mare de siguranță.

Concluzie: linii de bază mai curate și rezultate HPLC mai fiabile
Prin eliminarea unei surse de contaminare în HPLC, încălzitoarele PTFE contribuie la linii de bază mai curate și la rezultate mai consistente. Aceste încălzitoare oferă un canal de încălzire inert din punct de vedere chimic și fără metal-pentru fazele mobile corozive, cum ar fi cele care conțin TFA, tampon fosfat sau reactivi de asociere-ionici și facilitează dezvoltarea metodelor robuste și analiza de rutină fără grijile legate de leșierea metalelor sau interacțiunile analiților.

Toate suprafețele umede ale instrumentelor analitice trebuie să fie curate. Un design simplu inert, tehnica de încălzire în fază mobilă HPLC a încălzitorului PTFE abordează o problemă-de lungă durată în cromatografia lichidă contemporană. În condițiile în care sistemele HPLC continuă să atingă o sensibilitate mai mare și limite de detecție mai scăzute (de exemplu, aplicații LC-MS/MS), nevoia de componente ale căii de curgere fără metal-, inclusiv preîncălzitoare mobile de fază, va rămâne critică.