Ένας επαναστατικός νέος στατικός αναμικτήρας σε σειρά έχει αναπτυχθεί ειδικά σχεδιασμένος για να καλύπτει τις αυστηρές απαιτήσεις των συστημάτων υγρής χρωματογραφίας υψηλής απόδοσης (HPLC) και υγρής χρωματογραφίας εξαιρετικά υψηλής απόδοσης (HPLC και UHPLC). Η κακή ανάμειξη δύο ή περισσότερων κινητών φάσεων μπορεί να οδηγήσει σε υψηλότερο λόγο σήματος προς θόρυβο, γεγονός που μειώνει την ευαισθησία. Η ομοιογενής στατική ανάμειξη δύο ή περισσότερων ρευστών με ελάχιστο εσωτερικό όγκο και φυσικές διαστάσεις ενός στατικού αναμικτήρα αντιπροσωπεύει το υψηλότερο πρότυπο ενός ιδανικού στατικού αναμικτήρα. Ο νέος στατικός αναμικτήρας το επιτυγχάνει αυτό χρησιμοποιώντας τη νέα τεχνολογία τρισδιάστατης εκτύπωσης για να δημιουργήσει μια μοναδική τρισδιάστατη δομή που παρέχει βελτιωμένη υδροδυναμική στατική ανάμειξη με το υψηλότερο ποσοστό μείωσης του βασικού ημιτονοειδούς κύματος ανά μονάδα εσωτερικού όγκου του μείγματος. Η χρήση του 1/3 του εσωτερικού όγκου ενός συμβατικού αναμικτήρα μειώνει το βασικό ημιτονοειδές κύμα κατά 98%. Ο αναμικτήρας αποτελείται από διασυνδεδεμένα τρισδιάστατα κανάλια ροής με ποικίλες διατομές και μήκη διαδρομής καθώς το ρευστό διασχίζει σύνθετες τρισδιάστατες γεωμετρίες. Η ανάμειξη κατά μήκος πολλαπλών ελικοειδών διαδρομών ροής, σε συνδυασμό με τοπικές αναταράξεις και δίνες, έχει ως αποτέλεσμα ανάμειξη σε μικρο, μεσο και μακρο κλίμακα. Αυτός ο μοναδικός μίκτης έχει σχεδιαστεί με χρήση προσομοιώσεων υπολογιστικής ρευστοδυναμικής (CFD). Τα δεδομένα δοκιμών που παρουσιάζονται δείχνουν ότι επιτυγχάνεται εξαιρετική ανάμειξη με ελάχιστο εσωτερικό όγκο.
Για περισσότερα από 30 χρόνια, η υγρή χρωματογραφία χρησιμοποιείται σε πολλές βιομηχανίες, συμπεριλαμβανομένων των φαρμακευτικών προϊόντων, των φυτοφαρμάκων, της προστασίας του περιβάλλοντος, της εγκληματολογίας και της χημικής ανάλυσης. Η ικανότητα μέτρησης σε μέρη ανά εκατομμύριο ή λιγότερο είναι κρίσιμη για την τεχνολογική ανάπτυξη σε κάθε βιομηχανία. Η χαμηλή απόδοση ανάμειξης οδηγεί σε χαμηλή αναλογία σήματος προς θόρυβο, η οποία αποτελεί ενόχληση για την κοινότητα της χρωματογραφίας όσον αφορά τα όρια ανίχνευσης και την ευαισθησία. Κατά την ανάμειξη δύο διαλυτών HPLC, είναι μερικές φορές απαραίτητο να επιβληθεί η ανάμειξη με εξωτερικά μέσα για την ομογενοποίηση των δύο διαλυτών, επειδή ορισμένοι διαλύτες δεν αναμιγνύονται καλά. Εάν οι διαλύτες δεν αναμειχθούν πλήρως, μπορεί να εμφανιστεί υποβάθμιση του χρωματογραφήματος HPLC, η οποία εκδηλώνεται ως υπερβολικός θόρυβος γραμμής βάσης ή/και κακό σχήμα κορυφής. Με κακή ανάμειξη, ο θόρυβος γραμμής βάσης θα εμφανίζεται ως ημιτονοειδές κύμα (αύξουσα και καθοδική) του σήματος του ανιχνευτή με την πάροδο του χρόνου. Ταυτόχρονα, η κακή ανάμειξη μπορεί να οδηγήσει σε διεύρυνση και ασύμμετρες κορυφές, μειώνοντας την αναλυτική απόδοση, το σχήμα κορυφής και την ανάλυση κορυφής. Η βιομηχανία έχει αναγνωρίσει ότι οι στατικοί αναμικτήρες in-line και tee αποτελούν μέσο βελτίωσης αυτών των ορίων και επιτρέπουν στους χρήστες να επιτύχουν χαμηλότερα όρια ανίχνευσης (ευαισθησίες). Ο ιδανικός στατικός αναμικτήρας συνδυάζει τα οφέλη της υψηλής απόδοσης ανάμειξης, του χαμηλού νεκρού όγκου και της χαμηλής πτώσης πίεσης με ελάχιστο όγκο και μέγιστη απόδοση συστήματος. Επιπλέον, καθώς η ανάλυση γίνεται πιο περίπλοκη, οι αναλυτές πρέπει να χρησιμοποιούν συστηματικά πιο πολικούς και δύσκολους στην ανάμειξη διαλύτες. Αυτό σημαίνει ότι η καλύτερη ανάμειξη είναι απαραίτητη για μελλοντικές δοκιμές, αυξάνοντας περαιτέρω την ανάγκη για ανώτερο σχεδιασμό και απόδοση αναμικτήρα.
Η Mott ανέπτυξε πρόσφατα μια νέα σειρά πατενταρισμένων στατικών αναμεικτήρων PerfectPeakTM σε σειρά με τρεις εσωτερικούς όγκους: 30 µl, 60 µl και 90 µl. Αυτά τα μεγέθη καλύπτουν το εύρος των όγκων και των χαρακτηριστικών ανάμειξης που απαιτούνται για τις περισσότερες δοκιμές HPLC όπου απαιτείται βελτιωμένη ανάμειξη και χαμηλή διασπορά. Και τα τρία μοντέλα έχουν διάμετρο 0,5″ και προσφέρουν κορυφαία απόδοση στον κλάδο σε συμπαγή σχεδιασμό. Είναι κατασκευασμένα από ανοξείδωτο χάλυβα 316L, παθητικοποιημένο για αδράνεια, αλλά διατίθενται επίσης τιτάνιο και άλλα ανθεκτικά στη διάβρωση και χημικά αδρανή κράματα μετάλλων. Αυτοί οι αναμεικτήρες έχουν μέγιστη πίεση λειτουργίας έως και 20.000 psi. Στο σχήμα 1α υπάρχει μια φωτογραφία ενός στατικού αναμεικτήρα Mott 60 µl που έχει σχεδιαστεί για να παρέχει μέγιστη απόδοση ανάμειξης χρησιμοποιώντας μικρότερο εσωτερικό όγκο από τους τυπικούς αναμεικτήρες αυτού του τύπου. Αυτός ο νέος σχεδιασμός στατικού αναμεικτήρα χρησιμοποιεί νέα τεχνολογία κατασκευής προσθέτων για να δημιουργήσει μια μοναδική τρισδιάστατη δομή που χρησιμοποιεί λιγότερη εσωτερική ροή από οποιονδήποτε αναμεικτήρα που χρησιμοποιείται σήμερα στη βιομηχανία χρωματογραφίας για την επίτευξη στατικής ανάμειξης. Τέτοιοι αναμικτήρες αποτελούνται από διασυνδεδεμένα τρισδιάστατα κανάλια ροής με διαφορετικές διατομές και διαφορετικά μήκη διαδρομής καθώς το υγρό διασχίζει σύνθετα γεωμετρικά εμπόδια στο εσωτερικό του. Στο σχήμα 1β φαίνεται ένα σχηματικό διάγραμμα του νέου αναμικτήρα, ο οποίος χρησιμοποιεί βιομηχανικά τυποποιημένα εξαρτήματα συμπίεσης HPLC με σπείρωμα 10-32 για είσοδο και έξοδο, και έχει σκιασμένα μπλε περιγράμματα της κατοχυρωμένης με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας εσωτερικής θύρας αναμικτήρα. Διαφορετικές διατομές των εσωτερικών διαδρομών ροής και οι αλλαγές στην κατεύθυνση ροής εντός του εσωτερικού όγκου ροής δημιουργούν περιοχές τυρβώδους και στρωματικής ροής, προκαλώντας ανάμειξη σε μικρο, μεσο και μακρο κλίμακα. Ο σχεδιασμός αυτού του μοναδικού αναμικτήρα χρησιμοποίησε προσομοιώσεις υπολογιστικής ρευστοδυναμικής (CFD) για την ανάλυση των μοτίβων ροής και τη βελτίωση του σχεδιασμού πριν από την πρωτότυπη κατασκευή για εσωτερικές αναλυτικές δοκιμές και αξιολόγηση πεδίου από τον πελάτη. Η προσθετική κατασκευή είναι η διαδικασία εκτύπωσης τρισδιάστατων γεωμετρικών στοιχείων απευθείας από σχέδια CAD χωρίς την ανάγκη παραδοσιακής κατεργασίας (μηχανές φρεζαρίσματος, τόρνοι κ.λπ.). Αυτοί οι νέοι στατικοί αναμικτήρες έχουν σχεδιαστεί για να κατασκευάζονται χρησιμοποιώντας αυτήν τη διαδικασία, όπου το σώμα του αναμικτήρα δημιουργείται από σχέδια CAD και τα εξαρτήματα κατασκευάζονται (εκτυπώνονται) στρώση προς στρώση χρησιμοποιώντας προσθετική κατασκευή. Εδώ, εναποτίθεται ένα στρώμα μεταλλικής σκόνης πάχους περίπου 20 μικρών και ένα λέιζερ ελεγχόμενο από υπολογιστή λιώνει επιλεκτικά και συντήκει τη σκόνη σε στερεά μορφή. Εφαρμόστε ένα άλλο στρώμα πάνω από αυτό το στρώμα και εφαρμόστε σύντηξη με λέιζερ. Επαναλάβετε αυτήν τη διαδικασία μέχρι να ολοκληρωθεί πλήρως το εξάρτημα. Στη συνέχεια, η σκόνη αφαιρείται από το μη συγκολλημένο με λέιζερ εξάρτημα, αφήνοντας ένα τρισδιάστατα εκτυπωμένο εξάρτημα που ταιριάζει με το αρχικό σχέδιο CAD. Το τελικό προϊόν είναι κάπως παρόμοιο με τη μικρορευστομηχανική διαδικασία, με την κύρια διαφορά ότι τα μικρορευστομηχανικά εξαρτήματα είναι συνήθως δισδιάστατα (επίπεδα), ενώ χρησιμοποιώντας προσθετική κατασκευή, μπορούν να δημιουργηθούν σύνθετα μοτίβα ροής σε τρισδιάστατη γεωμετρία. Αυτές οι βρύσες είναι προς το παρόν διαθέσιμες ως τρισδιάστατα εκτυπωμένα εξαρτήματα από ανοξείδωτο χάλυβα 316L και τιτάνιο. Τα περισσότερα μεταλλικά κράματα, πολυμερή και ορισμένα κεραμικά μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την κατασκευή εξαρτημάτων χρησιμοποιώντας αυτήν τη μέθοδο και θα ληφθούν υπόψη σε μελλοντικά σχέδια/προϊόντα.
Ρύζι. 1. Φωτογραφία (α) και διάγραμμα (β) ενός στατικού αναμικτήρα Mott 90 μl που δείχνει μια διατομή της διαδρομής ροής του υγρού αναμικτήρα σκιασμένη με μπλε χρώμα.
Εκτελέστε υπολογιστικές προσομοιώσεις ρευστομηχανικής (CFD) για την απόδοση των στατικών αναμικτών κατά τη φάση σχεδιασμού, για να βοηθήσετε στην ανάπτυξη αποτελεσματικών σχεδίων και στη μείωση των χρονοβόρων και δαπανηρών πειραμάτων δοκιμής και σφάλματος. Προσομοίωση CFD στατικών αναμικτών και τυπικών σωληνώσεων (προσομοίωση χωρίς αναμικτές) χρησιμοποιώντας το πακέτο λογισμικού COMSOL Multiphysics. Μοντελοποίηση χρησιμοποιώντας μηχανική ρευστομηχανικής με στρώσεις που καθοδηγείται από την πίεση για την κατανόηση της ταχύτητας και της πίεσης του ρευστού μέσα σε ένα εξάρτημα. Αυτή η ρευστομηχανική, σε συνδυασμό με τη χημική μεταφορά ενώσεων κινητής φάσης, βοηθά στην κατανόηση της ανάμειξης δύο διαφορετικών συμπυκνωμένων υγρών. Το μοντέλο μελετάται ως συνάρτηση του χρόνου, ίση με 10 δευτερόλεπτα, για ευκολία υπολογισμού κατά την αναζήτηση συγκρίσιμων λύσεων. Τα θεωρητικά δεδομένα ελήφθησαν σε μια μελέτη χρονικά συσχετισμένη με τη χρήση του εργαλείου προβολής σημειακού καθετήρα, όπου ένα σημείο στη μέση της εξόδου επιλέχθηκε για τη συλλογή δεδομένων. Το μοντέλο CFD και οι πειραματικές δοκιμές χρησιμοποίησαν δύο διαφορετικούς διαλύτες μέσω μιας αναλογικής βαλβίδας δειγματοληψίας και ενός συστήματος άντλησης, με αποτέλεσμα ένα βύσμα αντικατάστασης για κάθε διαλύτη στη γραμμή δειγματοληψίας. Αυτοί οι διαλύτες στη συνέχεια αναμειγνύονται σε έναν στατικό αναμικτήρα. Τα Σχήματα 2 και 3 δείχνουν προσομοιώσεις ροής μέσω ενός τυπικού σωλήνα (χωρίς αναμικτήρα) και μέσω ενός στατικού αναμικτήρα Mott, αντίστοιχα. Η προσομοίωση πραγματοποιήθηκε σε έναν ευθύγραμμο σωλήνα μήκους 5 cm και εσωτερικής διαμέτρου 0,25 mm για να καταδειχθεί η έννοια της εναλλασσόμενης εισαγωγής νερού και καθαρού ακετονιτριλίου στον σωλήνα απουσία στατικού αναμικτήρα, όπως φαίνεται στο Σχήμα 2. Η προσομοίωση χρησιμοποίησε τις ακριβείς διαστάσεις του σωλήνα και του αναμικτήρα και ρυθμό ροής 0,3 ml/min.
Ρύζι. 2. Προσομοίωση ροής CFD σε σωλήνα 5 cm με εσωτερική διάμετρο 0,25 mm για να αναπαραστήσει τι συμβαίνει σε έναν σωλήνα HPLC, δηλαδή απουσία αναμικτήρα. Το πλήρες κόκκινο αντιπροσωπεύει το κλάσμα μάζας του νερού. Το μπλε αντιπροσωπεύει την έλλειψη νερού, δηλαδή καθαρού ακετονιτριλίου. Περιοχές διάχυσης είναι ορατές μεταξύ εναλλασσόμενων βυσμάτων δύο διαφορετικών υγρών.
Ρύζι. 3. Στατικός αναμικτήρας όγκου 30 ml, μοντελοποιημένος στο πακέτο λογισμικού COMSOL CFD. Ο υπόμνημα αντιπροσωπεύει το κλάσμα μάζας του νερού στον αναμικτήρα. Το καθαρό νερό εμφανίζεται με κόκκινο χρώμα και το καθαρό ακετονιτρίλιο με μπλε. Η αλλαγή στο κλάσμα μάζας του προσομοιωμένου νερού αναπαρίσταται από μια αλλαγή στο χρώμα της ανάμειξης δύο υγρών.
Στο σχήμα 4 φαίνεται μια μελέτη επικύρωσης του μοντέλου συσχέτισης μεταξύ της απόδοσης ανάμειξης και του όγκου ανάμειξης. Καθώς αυξάνεται ο όγκος ανάμειξης, η απόδοση ανάμειξης θα αυξηθεί. Κατά την γνώση των συγγραφέων, άλλες σύνθετες φυσικές δυνάμεις που δρουν στο εσωτερικό του αναμικτήρα δεν μπορούν να ληφθούν υπόψη σε αυτό το μοντέλο CFD, με αποτέλεσμα υψηλότερη απόδοση ανάμειξης σε πειραματικές δοκιμές. Η πειραματική απόδοση ανάμειξης μετρήθηκε ως το ποσοστό μείωσης στο ημιτονοειδές βάσης. Επιπλέον, η αυξημένη αντίθλιψη συνήθως οδηγεί σε υψηλότερα επίπεδα ανάμειξης, τα οποία δεν λαμβάνονται υπόψη στην προσομοίωση.
Οι ακόλουθες συνθήκες HPLC και η διάταξη δοκιμής χρησιμοποιήθηκαν για τη μέτρηση των ακατέργαστων ημιτονοειδών κυμάτων, ώστε να συγκριθεί η σχετική απόδοση διαφορετικών στατικών αναμεικτήρων. Το διάγραμμα στο Σχήμα 5 δείχνει μια τυπική διάταξη συστήματος HPLC/UHPLC. Ο στατικός αναμεικτήρας δοκιμάστηκε τοποθετώντας τον αναμεικτήρα ακριβώς μετά την αντλία και πριν από τον εγχυτήρα και τη στήλη διαχωρισμού. Οι περισσότερες ημιτονοειδείς μετρήσεις υποβάθρου πραγματοποιούνται παρακάμπτοντας τον εγχυτήρα και την τριχοειδή στήλη, μεταξύ του στατικού αναμεικτήρα και του ανιχνευτή UV. Κατά την αξιολόγηση του λόγου σήματος προς θόρυβο ή/και την ανάλυση του σχήματος της κορυφής, η διαμόρφωση του συστήματος φαίνεται στο Σχήμα 5.
Σχήμα 4. Διάγραμμα της απόδοσης ανάμειξης έναντι του όγκου ανάμειξης για μια σειρά στατικών αναμικτήρων. Η θεωρητική περιεκτικότητα σε ακαθαρσίες ακολουθεί την ίδια τάση με τα πειραματικά δεδομένα ακαθαρσιών, επιβεβαιώνοντας την εγκυρότητα των προσομοιώσεων CFD.
Το σύστημα HPLC που χρησιμοποιήθηκε για αυτήν τη δοκιμή ήταν ένα Agilent 1100 Series HPLC με ανιχνευτή UV που ελέγχεται από έναν υπολογιστή που εκτελεί το λογισμικό Chemstation. Ο Πίνακας 1 δείχνει τυπικές συνθήκες ρύθμισης για τη μέτρηση της απόδοσης του αναμικτήρα παρακολουθώντας βασικά ημιτονοειδή σε δύο μελέτες περιπτώσεων. Πειραματικές δοκιμές πραγματοποιήθηκαν σε δύο διαφορετικά παραδείγματα διαλυτών. Οι δύο διαλύτες που αναμίχθηκαν στην περίπτωση 1 ήταν ο διαλύτης Α (20 mM οξικό αμμώνιο σε απιονισμένο νερό) και ο διαλύτης Β (80% ακετονιτρίλιο (ACN)/20% απιονισμένο νερό). Στην περίπτωση 2, ο διαλύτης Α ήταν ένα διάλυμα 0,05% ακετόνης (ετικέτα) σε απιονισμένο νερό. Ο διαλύτης Β είναι ένα μείγμα 80/20% μεθανόλης και νερού. Στην περίπτωση 1, η αντλία ρυθμίστηκε σε ρυθμό ροής 0,25 ml/min έως 1,0 ml/min, και στην περίπτωση 2, η αντλία ρυθμίστηκε σε σταθερό ρυθμό ροής 1 ml/min. Και στις δύο περιπτώσεις, η αναλογία του μείγματος διαλυτών Α και Β ήταν 20% A/80% B. Ο ανιχνευτής ρυθμίστηκε στα 220 nm στην περίπτωση 1 και η μέγιστη απορρόφηση ακετόνης στην περίπτωση 2 ρυθμίστηκε σε μήκος κύματος 265 nm.
Πίνακας 1. Διαμορφώσεις HPLC για τις Περιπτώσεις 1 και 2 Περίπτωση 1 Περίπτωση 2 Ταχύτητα αντλίας 0,25 ml/min έως 1,0 ml/min 1,0 ml/min Διαλύτης A 20 mM οξικό αμμώνιο σε απιονισμένο νερό 0,05% Ακετόνη σε απιονισμένο νερό Διαλύτης B 80% Ακετονιτρίλιο (ACN) / 20% απιονισμένο νερό 80% μεθανόλη / 20% απιονισμένο νερό Αναλογία διαλυτών 20% A / 80% B 20% A / 80% B Ανιχνευτής 220 nm 265 nm
Ράις. 6. Διαγράμματα μικτών ημιτονοειδών κυμάτων που μετρήθηκαν πριν και μετά την εφαρμογή ενός φίλτρου χαμηλής διέλευσης για την αφαίρεση των συνιστωσών μετατόπισης της γραμμής βάσης του σήματος.
Το Σχήμα 6 είναι ένα τυπικό παράδειγμα μικτού θορύβου γραμμής βάσης στην Περίπτωση 1, που φαίνεται ως ένα επαναλαμβανόμενο ημιτονοειδές μοτίβο που επικαλύπτεται από την απόκλιση της γραμμής βάσης. Η απόκλιση γραμμής βάσης είναι μια αργή αύξηση ή μείωση του σήματος υποβάθρου. Εάν το σύστημα δεν αφεθεί να ισορροπήσει για αρκετό καιρό, συνήθως θα μειωθεί, αλλά θα μετατοπιστεί ακανόνιστα ακόμη και όταν το σύστημα είναι πλήρως σταθερό. Αυτή η απόκλιση γραμμής βάσης τείνει να αυξάνεται όταν το σύστημα λειτουργεί σε συνθήκες απότομης κλίσης ή υψηλής αντίθλιψης. Όταν υπάρχει αυτή η απόκλιση γραμμής βάσης, μπορεί να είναι δύσκολο να συγκριθούν τα αποτελέσματα από δείγμα σε δείγμα, κάτι που μπορεί να ξεπεραστεί εφαρμόζοντας ένα φίλτρο χαμηλής διέλευσης στα ακατέργαστα δεδομένα για να φιλτραριστούν αυτές οι διακυμάνσεις χαμηλής συχνότητας, παρέχοντας έτσι ένα διάγραμμα ταλάντωσης με μια επίπεδη γραμμή βάσης. Στο σχήμα, το Σχήμα 6 δείχνει επίσης ένα διάγραμμα του θορύβου γραμμής βάσης του μίκτη μετά την εφαρμογή ενός φίλτρου χαμηλής διέλευσης.
Μετά την ολοκλήρωση των προσομοιώσεων CFD και των αρχικών πειραματικών δοκιμών, αναπτύχθηκαν στη συνέχεια τρεις ξεχωριστοί στατικοί αναμικτήρες χρησιμοποιώντας τα εσωτερικά εξαρτήματα που περιγράφονται παραπάνω με τρεις εσωτερικούς όγκους: 30 µl, 60 µl και 90 µl. Αυτό το εύρος καλύπτει το εύρος των όγκων και της απόδοσης ανάμειξης που απαιτείται για εφαρμογές HPLC χαμηλής περιεκτικότητας σε αναλύτες, όπου απαιτείται βελτιωμένη ανάμειξη και χαμηλή διασπορά για την παραγωγή γραμμών βάσης χαμηλού πλάτους. Στο σχήμα 7 φαίνονται οι βασικές μετρήσεις ημιτονοειδούς κύματος που ελήφθησαν στο σύστημα δοκιμής του Παραδείγματος 1 (ακετονιτρίλιο και οξικό αμμώνιο ως ιχνηθέτες) με τρεις όγκους στατικών αναμικτήρων και χωρίς εγκατεστημένους αναμικτήρες. Οι συνθήκες πειραματικής δοκιμής για τα αποτελέσματα που φαίνονται στο Σχήμα 7 διατηρήθηκαν σταθερές και στις 4 δοκιμές σύμφωνα με τη διαδικασία που περιγράφεται στον Πίνακα 1 με ρυθμό ροής διαλύτη 0,5 ml/min. Εφαρμόστε μια τιμή μετατόπισης στα σύνολα δεδομένων, ώστε να μπορούν να εμφανίζονται δίπλα-δίπλα χωρίς επικάλυψη σήματος. Η μετατόπιση δεν επηρεάζει το πλάτος του σήματος που χρησιμοποιείται για την αξιολόγηση του επιπέδου απόδοσης του αναμικτήρα. Το μέσο ημιτονοειδές πλάτος χωρίς τον αναμικτήρα ήταν 0,221 mAi, ενώ τα πλάτη των στατικών αναμικτήρων Mott στα 30 µl, 60 µl και 90 µl μειώθηκαν σε 0,077, 0,017 και 0,004 mAi, αντίστοιχα.
Σχήμα 7. Μετατόπιση σήματος ανιχνευτή υπεριώδους ακτινοβολίας HPLC έναντι χρόνου για την περίπτωση 1 (ακετονιτρίλιο με δείκτη οξικού αμμωνίου) που δείχνει ανάμειξη διαλύτη χωρίς αναμικτήρα, αναμικτήρες Mott 30 µl, 60 µl και 90 µl που δείχνουν βελτιωμένη ανάμειξη (χαμηλότερο πλάτος σήματος) καθώς αυξάνεται ο όγκος του στατικού αναμικτήρα. (πραγματικές μετατοπίσεις δεδομένων: 0,13 (χωρίς αναμικτήρα), 0,32, 0,4, 0,45mA για καλύτερη απεικόνιση).
Τα δεδομένα που εμφανίζονται στο σχήμα 8 είναι τα ίδια με αυτά του σχήματος 7, αλλά αυτή τη φορά περιλαμβάνουν τα αποτελέσματα τριών συνήθως χρησιμοποιούμενων στατικών αναμεικτήρων HPLC με εσωτερικούς όγκους 50 µl, 150 µl και 250 µl. Ρύζι. Σχήμα 8. Διάγραμμα μετατόπισης σήματος ανιχνευτή υπεριώδους ακτινοβολίας HPLC έναντι χρόνου για την περίπτωση 1 (ακετονιτρίλιο και οξικό αμμώνιο ως δείκτες) που δείχνει την ανάμειξη διαλύτη χωρίς στατικό αναμεικτήρα, τη νέα σειρά στατικών αναμεικτήρων Mott και τρεις συμβατικούς αναμεικτήρες (η πραγματική μετατόπιση δεδομένων είναι 0,1 (χωρίς αναμεικτήρα), 0,32, 0,48, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9 mA αντίστοιχα για καλύτερο αποτέλεσμα απεικόνισης). Η ποσοστιαία μείωση του βασικού ημιτονοειδούς κύματος υπολογίζεται από την αναλογία του πλάτους του ημιτονοειδούς κύματος προς το πλάτος χωρίς εγκατεστημένο τον αναμεικτήρα. Τα μετρούμενα ποσοστά εξασθένησης ημιτονοειδούς κύματος για τις Περιπτώσεις 1 και 2 παρατίθενται στον Πίνακα 2, μαζί με τους εσωτερικούς όγκους ενός νέου στατικού αναμικτήρα και επτά τυπικών αναμικτήρων που χρησιμοποιούνται συνήθως στη βιομηχανία. Τα δεδομένα στα Σχήματα 8 και 9, καθώς και οι υπολογισμοί που παρουσιάζονται στον Πίνακα 2, δείχνουν ότι ο Στατικός Αναμικτήρας Mott μπορεί να παρέχει εξασθένηση ημιτονοειδούς κύματος έως και 98,1%, ξεπερνώντας κατά πολύ την απόδοση ενός συμβατικού αναμικτήρα HPLC υπό αυτές τις συνθήκες δοκιμής. Σχήμα 9. Διάγραμμα μετατόπισης σήματος ανιχνευτή HPLC UV έναντι χρόνου για την περίπτωση 2 (μεθανόλη και ακετόνη ως ιχνηθέτες) που δεν δείχνει στατικό αναμικτήρα (συνδυασμένο), μια νέα σειρά στατικών αναμικτήρων Mott και δύο συμβατικούς αναμικτήρες (οι πραγματικές μετατοπίσεις δεδομένων είναι 0, 11 (χωρίς αναμικτήρα), 0,22, 0,3, 0,35 mA και για καλύτερη απεικόνιση). Αξιολογήθηκαν επίσης επτά αναμικτήρες που χρησιμοποιούνται συνήθως στη βιομηχανία. Σε αυτούς περιλαμβάνονται αναμικτήρες με τρεις διαφορετικούς εσωτερικούς όγκους από την εταιρεία Α (ορισμένοι Αναμικτήρες A1, A2 και A3) και την εταιρεία Β (ορισμένοι Αναμικτήρες B1, B2 και B3). Η εταιρεία Γ αξιολόγησε μόνο ένα μέγεθος.
Πίνακας 2. Χαρακτηριστικά ανάδευσης και εσωτερικός όγκος στατικού αναμικτήρα Περίπτωση 1 ημιτονοειδής ανάκτηση: Δοκιμή ακετονιτριλίου (Απόδοση) Περίπτωση 2 ημιτονοειδής ανάκτηση: Μεθανόλη Δοκιμή νερού (Απόδοση) Εσωτερικός όγκος (µl) Όχι Αναμικτήρας – - 0 Mott 30 65% 67,2% 30 Mott 60 92,2% 91,3% 60 Mott 90 98,1% 97,5% 90 Αναμικτήρας A1 66,4% 73,7% 50 Αναμικτήρας A2 89,8% 91,6% 150 Αναμικτήρας A3 92,2% 94,5% 250 Αναμικτήρας B1 44,8% 45,7% 9 35 Αναμικτήρας B2 845,% 96,2% 370 Αναμικτήρας C 97,2% 97,4% 250
Η ανάλυση των αποτελεσμάτων στο Σχήμα 8 και στον Πίνακα 2 δείχνει ότι ο στατικός αναμικτήρας Mott των 30 µl έχει την ίδια απόδοση ανάμειξης με τον αναμικτήρα A1, δηλαδή 50 µl, ωστόσο, ο Mott των 30 µl έχει 30% μικρότερο εσωτερικό όγκο. Κατά τη σύγκριση του αναμικτήρα Mott των 60 µl με τον αναμικτήρα A2 εσωτερικού όγκου 150 µl, παρατηρήθηκε μια μικρή βελτίωση στην απόδοση ανάμειξης της τάξης του 92% έναντι 89%, αλλά το πιο σημαντικό είναι ότι αυτό το υψηλότερο επίπεδο ανάμειξης επιτεύχθηκε στο 1/3 του όγκου του αναμικτήρα. Παρόμοιος αναμικτήρας A2. Η απόδοση του αναμικτήρα Mott των 90 µl ακολούθησε την ίδια τάση με τον αναμικτήρα A3 με εσωτερικό όγκο 250 µl. Παρατηρήθηκαν επίσης βελτιώσεις στην απόδοση ανάμειξης κατά 98% και 92% με τριπλάσια μείωση του εσωτερικού όγκου. Παρόμοια αποτελέσματα και συγκρίσεις ελήφθησαν για τους αναμικτήρες B και C. Ως αποτέλεσμα, η νέα σειρά στατικών αναμικτήρων Mott PerfectPeakTM παρέχει υψηλότερη απόδοση ανάμειξης από συγκρίσιμους αναμικτήρες ανταγωνιστών, αλλά με μικρότερο εσωτερικό όγκο, παρέχοντας καλύτερο θόρυβο υποβάθρου και καλύτερη αναλογία σήματος προς θόρυβο, καλύτερη ευαισθησία Αναλυτή, σχήμα κορυφής και ανάλυση κορυφής. Παρόμοιες τάσεις στην απόδοση ανάμειξης παρατηρήθηκαν τόσο στις μελέτες Περίπτωσης 1 όσο και Περίπτωσης 2. Για την Περίπτωση 2, πραγματοποιήθηκαν δοκιμές χρησιμοποιώντας (μεθανόλη και ακετόνη ως δείκτες) για να συγκριθεί η απόδοση ανάμειξης 60 ml Mott, ενός συγκρίσιμου αναμικτήρα A1 (εσωτερικός όγκος 50 µl) και ενός συγκρίσιμου αναμικτήρα B1 (εσωτερικός όγκος 35 µl). Η απόδοση ήταν κακή χωρίς εγκατεστημένο αναμικτήρα, αλλά χρησιμοποιήθηκε για ανάλυση αναφοράς. Ο αναμικτήρας Mott των 60 ml αποδείχθηκε ο καλύτερος αναμικτήρας στην ομάδα δοκιμής, παρέχοντας αύξηση 90% στην απόδοση ανάμειξης. Ένας συγκρίσιμος αναμικτήρας A1 σημείωσε βελτίωση 75% στην απόδοση ανάμειξης ακολουθούμενη από βελτίωση 45% σε έναν συγκρίσιμο αναμικτήρα B1. Μια βασική δοκιμή μείωσης ημιτονοειδούς κύματος με ρυθμό ροής πραγματοποιήθηκε σε μια σειρά αναμικτήρων υπό τις ίδιες συνθήκες με τη δοκιμή ημιτονοειδούς καμπύλης στην Περίπτωση 1, με μόνο την αλλαγή του ρυθμού ροής. Τα δεδομένα έδειξαν ότι στο εύρος ρυθμών ροής από 0,25 έως 1 ml/min, η αρχική μείωση του ημιτονοειδούς κύματος παρέμεινε σχετικά σταθερή και για τους τρεις όγκους αναμικτήρων. Για τους δύο αναμικτήρες μικρότερου όγκου, υπάρχει μια μικρή αύξηση στην ημιτονοειδή συστολή καθώς μειώνεται ο ρυθμός ροής, κάτι που αναμένεται λόγω του αυξημένου χρόνου παραμονής του διαλύτη στον αναμικτήρα, επιτρέποντας αυξημένη ανάμειξη με διάχυση. Η αφαίρεση του ημιτονοειδούς κύματος αναμένεται να αυξηθεί καθώς η ροή μειώνεται περαιτέρω. Ωστόσο, για τον μεγαλύτερο όγκο αναμικτήρα με την υψηλότερη εξασθένηση βάσης ημιτονοειδούς κύματος, η εξασθένηση βάσης ημιτονοειδούς κύματος παρέμεινε ουσιαστικά αμετάβλητη (εντός του εύρους της πειραματικής αβεβαιότητας), με τιμές που κυμαίνονταν από 95% έως 98%. Ρύζι. 10. Βασική εξασθένηση ημιτονοειδούς κύματος έναντι ρυθμού ροής στην περίπτωση 1. Η δοκιμή πραγματοποιήθηκε υπό συνθήκες παρόμοιες με τη δοκιμή ημιτονοειδούς κύματος με μεταβλητό ρυθμό ροής, εγχύοντας 80% ενός μείγματος ακετονιτριλίου και νερού 80/20 και 20% οξικού αμμωνίου 20 mM.
Η νεοαναπτυγμένη σειρά πατενταρισμένων στατικών αναμεικτήρων PerfectPeakTM σε σειρά με τρεις εσωτερικούς όγκους: 30 µl, 60 µl και 90 µl καλύπτει το εύρος όγκου και απόδοσης ανάμειξης που απαιτείται για τις περισσότερες αναλύσεις HPLC που απαιτούν βελτιωμένη ανάμειξη και δάπεδα χαμηλής διασποράς. Ο νέος στατικός αναμεικτήρας το επιτυγχάνει αυτό χρησιμοποιώντας νέα τεχνολογία τρισδιάστατης εκτύπωσης για να δημιουργήσει μια μοναδική τρισδιάστατη δομή που παρέχει βελτιωμένη υδροδυναμική στατική ανάμειξη με το υψηλότερο ποσοστό μείωσης του βασικού θορύβου ανά μονάδα όγκου εσωτερικού μείγματος. Η χρήση του 1/3 του εσωτερικού όγκου ενός συμβατικού αναμεικτήρα μειώνει τον βασικό θόρυβο κατά 98%. Τέτοιοι αναμεικτήρες αποτελούνται από διασυνδεδεμένα τρισδιάστατα κανάλια ροής με διαφορετικές διατομές και διαφορετικά μήκη διαδρομής καθώς το υγρό διασχίζει πολύπλοκα γεωμετρικά εμπόδια στο εσωτερικό τους. Η νέα οικογένεια στατικών αναμεικτών παρέχει βελτιωμένη απόδοση σε σχέση με τους ανταγωνιστικούς αναμεικτήρες, αλλά με μικρότερο εσωτερικό όγκο, με αποτέλεσμα καλύτερο λόγο σήματος προς θόρυβο και χαμηλότερα όρια ποσοτικοποίησης, καθώς και βελτιωμένο σχήμα κορυφής, απόδοση και ανάλυση για υψηλότερη ευαισθησία.
Σε αυτό το τεύχος Χρωματογραφία – Φιλική προς το περιβάλλον RP-HPLC – Χρήση χρωματογραφίας πυρήνα-κελύφους για την αντικατάσταση του ακετονιτριλίου με ισοπροπανόλη στην ανάλυση και τον καθαρισμό – Νέος αέριος χρωματογράφος για…
Διεθνές Επιχειρηματικό Κέντρο Labmate Limited Oak Court Sandridge Park, Porters Wood St Albans Hertfordshire AL3 6PH Ηνωμένο Βασίλειο