卡尔·费雪和约翰•瓜哈尔多
热费希尔科学、桑尼维尔,美国
分离的离子种类、离子色谱法(IC),一种液相色谱,是选择的方法。最重要的组成部分,这种技术是分离柱,选择基于包含感兴趣的特定分析物的因素,样品类型和所需的检测水平。本文概述了列参数影响分离的带电物种在溶液中使用离子交换色谱法和持续的发展与IC系统重新定义什么是可能的。
列在离子色谱法
分离柱的特征是最关键的因素之一为获得最佳的结果从一个离子色谱法(IC)系统(图1)。列规定的离子分离组件的解决方案,为自信的峰值集成是至关重要的。它决定是否只能粗略的检测分析物或量化ppb含量范围。
图1所示。集成电路系统的原理图。Polyetheretherketone,偷看。
分离的质量受到多种因素的影响,其中一些可以通过调整不同方法参数和其他人所固定的属性列。色谱条件,系统操作员直接控制包括洗脱液浓度、流量、温度和样品装载体积/浓度。因为IC仅限于几洗脱液,选择列正确的选择是至关重要的实现所需的分离,特别是当分析物是相同的。最初列选择是本文的重点,并将讨论的特点是粒子大小、表面积、树脂表面化学和格式。仪器方法变量的相互作用以及所选列的固定相规定分析物的分离,最终确定色谱数据获得和量化的质量可以达到。
集成电路列早期发育
最早的集成电路分离使用轻磺化(r3-)styrene-divinylbenzene (DVB)聚合物(固定相)来创建一个阳离子交换的表面和稀盐酸洗脱液(流动相)。1
Styrene-based聚合物是优于常用的硅基材料在高效液相色谱法(HPLC)由于其优良的化学稳定性。第一个被广泛使用的阴离子交换固定阶段是由涂层surface-sulfonated styrene-DVB树脂悬浮胶体离子交换树脂的阳离子交换表面。
这些列最初phenate-based洗脱液,但hydroxide-based流动相是一个更有吸引力的选择,因为低背景可实现的和潜在的用于梯度洗脱。然而,氢氧根洗脱液洗脱强度低意味着需要高浓度取代所有的阴离子分析物被绑定到树脂。这需要经常离线再生使用的填充床抑制,导致吞吐量的瓶颈。另一个担忧使用手动准备hydroxide-based洗脱液是碳酸无法消除杂质,这本身有很强的分析物取代潜能,创建一个不可预知的洗脱图。当carbonate-based洗脱液尝试他们的强大潜在意味着可以使用低浓度,洗脱,因此,需要更少的抑制再生。这相对易用性导致他们的广泛应用和生产的列与碳酸盐洗脱液进行分离优化使用峰值。抑制器技术成熟,离线再生是不再需要和适当的抑制能力,hydroxide-based洗脱液变成一个更加有利的流动相,因为他们的能力被抑制。这是理想的背景电导率测量,生产最好的信号/噪声比达到的最低限制检测与电导率检测(CD)。随着电解洗脱液的发展一代(Reagent-Free IC芯片),按需生产hydroxide-based从去离子水洗脱液意味着碳酸盐污染不再是一个问题。另一个好处是,高度可再生的渐变,集中峰值产生更大的色谱峰容量,可以不需要计量泵。
实现更高的效率:树脂颗粒大小
第一批树脂用于IC直径大约35µm。现代集成电路固定相粒子热科学的大小范围从约9µm4µm。更小的微粒在高效液相色谱的发展和集成电路列是由列获得效率,增加和扩展范围的流量,这是维护,为用户提供更大的灵活性在优化他们的方法。色谱这意味着什么是更好的分离和窄峰高,解决密切洗脱分析物,可能以前不是杰出的和促进峰集成,从而导致更精确的量化。2、3
开发更小尺寸的粒子的结果是需要开发,同时,仪器可以处理出现的反压力就越高。热科学™Dionex™高压集成电路(HPIC)系统应对这一挑战与泵、阀门和消耗品,可以容忍反压力高达5000 psi,这允许用户充分利用一个列的潜力。虽然有些厂商减少列长度达到运行时间短,热科学结合了短柱和小粒子树脂不仅实现更快的运行时间,而且维护色谱效率和分辨率(图2)。
图2。减少运行时通过使用高流量结合减少长度、4µm树脂粒子列。
增加柱容量:树脂孔隙度
最初polystyrene-DVB粒子用于集成电路无孔,导致列产能相对较低。处理高分析物的浓度,提高弱的决议保留离子,分析high-ionic强度样本,以及加载一个更高的样本体积没有重载和峰展宽,高的柱容量是必要的。为了达到这个目标,树脂工程不同的孔隙度,允许更多的每个粒子表面积暴露在流动相,从而提供更多的样品分析物与表面的机会,增加产能。这就是以树脂用于核心的变化热科学™Dionex™IonPac™AS11-HC粒子从微孔中热科学™Dionex™IonPac™AS11(< 10毛孔,图3 A) supermacroporous(2000个毛孔,图3 b)。较大的孔隙呈现更多的表面乳胶粒子的聚集(附件)(80海里热科学™Dionex™MicroBead™树脂),增加了柱容量从290年45µeqµeq(> 500%) 4×250毫米列。
图3。比较Dionex IonPac AS11和AS11-HC树脂粒子结构。
改变选择性:树脂表面改性
有机聚合物的表面在阴离子交换树脂可以functionalised(即使用。,有自己的属性改变)使用一个两步的过程1)添加chloromethyl组的芳香树脂骨架,其次是2)与叔胺胺化作用。阳离子交换树脂,functionalisation主要包括表面磺化通过与浓硫酸反应或羧化作用通过与羧酸反应(见参考4全面审查)。
虽然第一静止阶段由轻磺化(r3-)polystyrene-divinylbenzene (PS / DVB)聚合物,如今使用的IC树脂的表面性质改性采用多种策略,包括封装、聚合物接枝,化学derivatisation,阶梯式生长和聚集(图4)。精确的方式固定相的合成和functionalised使每个树脂的选择性精细,以满足特定的应用程序需求。
图4。常用集成电路列固定相结构。
列格式
分离列可用在多种格式不同的内径(d)和长度。主要是由使用的立柱直径色谱系统的属性,所需的灵敏度和样本体积(表1)。大多数标准IC系统可以运行分析(4毫米身份证)和微内径(2 mm身份证。)列。然而,热科学™Dionex™ics - 4000和热科学™Dionex™ics - 6000HPIC现有系统是唯一的集成电路系统能够运行的毛细管(0.4毫米身份证)列。两个系统中使用的水泵可靠地、准确地提供µL最小流速1的范围内。他们装备部件,如抑制,洗脱液发电机,德加总成和碳酸盐移除设备专门为毛细管流率和卷。的样本数量和洗脱液消耗低毛细管集成电路导致最小的废物处理要求和允许连续运行系统。因此,这些系统总是准备好运行样本,因为没有需要广泛的平衡运行的开始之前,这是需要定期与标准孔系统进入待机模式节省洗脱液和减少浪费。有30多个热科学毛细管阴离子和阳离子交换柱,许多4µm粒度(表2)。
表1。集成电路的比较参数列格式。
分析 |
微内径 |
毛细 |
|
列证件(毫米) |
4 |
2 |
0.4 |
流量(mL分钟1) |
1.0 |
0.25 |
0.01 |
注入体积(µL) |
10 |
2.5 |
0.1 |
洗脱液消耗/废物生成(L /月) |
43.2 |
10.8 |
0.432 |
最适合 |
建立程序和具体要求,不能轻易改变 |
标准应用程序 低级的决定 |
最小的样本/洗脱液的消耗;和废物产生 常规应用程序 |
表2。集成电路的比较列树脂类型从不同的供应商。
供应商一个 |
供应商B |
热科学 |
||
颗粒大小 |
≤4µm |
- - - - - - |
1 |
10 |
5 - 12µm |
14 |
11 |
40 |
|
毛细管柱(0.4毫米身份证。) |
- - - - - - |
- - - - - - |
31日 |
|
阴离子列(洗脱液类型) |
碳酸盐岩 |
8 |
6 |
11 |
氢氧化 |
- - - - - - |
- - - - - - |
24 |
|
其他 |
- - - - - - |
2 |
- - - - - - |
|
阳离子列 |
6 |
4 |
15 |
|
总列 |
14 |
12 |
50 |
|
创新的历史
从第一个“阴离子分离柱”至今热科学™Dionex™IonPac™AS32-Fast-4µm列,热费希尔科学一直致力于不断开发新的列,以满足我们的客户的不断变化的需求,是谁每天应对新的分析挑战(图5和图6,参考5)。
图5。热科学Dionex阴离子交换IC开发时间表列。
图6。热科学Dionex阳离子交换IC开发时间表列。
列开发客户需求驱动的一个例子是最近发布的热科学™Dionex™IonPac™AS31。的一个局限性的分析,简单介绍酸(HAAs)饮用水中使用美国环保署方法5576每样品的分析时间大约一个小时。这限制了数量的样本,可以分析一天,每个样本的成本增加。客户表达了渴望一个更经济的方法。
解决这种需求,列化学改性改变洗脱样品成分的顺序,这样是浪费的组件或质谱仪检测可以更有效地分组。最终的结果是一个整体运行时减少39%导致每个样本显著减少成本和时间的结果。7
固相的另一个例子修改,导致更大的易用性的表面性能的优化热科学™Dionex™IonPac™CS17列树脂,它不需要使用有机洗脱液修饰符来解决胺和链烷醇胺。8除了使手工洗脱液制备更简单,射频识别系统现在可以使用,进一步简化了操作,获取精确的、可重复的结果。
由热费希尔科学创新的历史不仅体现了规律的新列介绍,每年还专利的数量,他们已经发布了IC列技术的发展,这是业内无与伦比的(图7)。
图7。集成电路列专利;比较由供应商(基于Questel轨道智能专利搜索工具)。
总结
不断应对客户需求由热费希尔科学创造了一个无与伦比的组合的集成电路列提供解决方案来解决即使是最苛刻的色谱的挑战。
引用
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- 胆量和c·坦纳使用4µm颗粒的好处列。热科学白皮书70631》(2013)。https://assets.thermofisher.com/tfs assets/cmd/reference materials/wp - 70631 4 - wp70631 en.pdf -测微计列
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- 美国环境保护署,简单介绍酸测定法557年,饮用水中溴酸盐,茅草枯通过离子色谱电喷雾串联质谱(IC-ESI-MS /女士),2009年1.0牧师
- 快速测定饮用水中简单介绍酸。热科学白皮书72958》(2019)。https://assets.thermofisher.com/tfs assets/cmd/reference materials/wp - 72958简单-酸-喝-水- wp72958 en.pdf
- w·Worawirunwong……Pumkiat和j . Rohrer测定过氧化氢的阳离子和胺离子色谱使用射频识别(Reagent-Free)系统。热科学应用程序更新155 (2017)。http://assets.thermofisher.com/tfs assets/cmd/application notes/au - 155 ic -阳离子胺-过氧化氢- - au72541 en.pdf
- 鲍曼h .小,T.S.史蒂文斯及厕所,“小说使用电导检测离子交换层析法”,肛交。化学。47 (11),1801 - 1809 (1975)。https://doi.org/10.1021/ac60361a017
