Egy forradalmian új beépített statikus keverőt fejlesztettek ki, amelyet kifejezetten úgy terveztek, hogy megfeleljen a nagy teljesítményű folyadékkromatográfia (HPLC) és az ultra nagy teljesítményű folyadékkromatográfia (HPLC és UHPLC) rendszerek szigorú követelményeinek.Két vagy több mozgó fázis rossz keverése magasabb jel-zaj arányt eredményezhet, ami csökkenti az érzékenységet.Két vagy több folyadék homogén statikus keverése minimális belső térfogattal és egy statikus keverő fizikai méreteivel az ideális statikus keverő legmagasabb színvonalát képviseli.Az új statikus keverő ezt úgy éri el, hogy új 3D nyomtatási technológiával olyan egyedi 3D struktúrát hoz létre, amely javított hidrodinamikus statikus keverést biztosít a keverék egységnyi belső térfogatára vetített szinuszos alaphullám legmagasabb százalékos csökkenésével.A hagyományos keverő belső térfogatának 1/3-ával az alap szinuszhullám 98%-kal csökken.A keverő egymással összekapcsolt 3D áramlási csatornákból áll, változó keresztmetszeti területtel és úthosszal, ahogy a folyadék bonyolult 3D geometriákon halad át.A több kanyargós áramlási útvonal mentén történő keverés helyi turbulenciával és örvényekkel kombinálva keverést eredményez a mikro-, mezo- és makroskálákon.Ezt az egyedülálló keverőt számítási folyadékdinamikai (CFD) szimulációk felhasználásával tervezték.A bemutatott vizsgálati adatok azt mutatják, hogy minimális belső térfogattal kiváló keveredés érhető el.
Több mint 30 éve a folyadékkromatográfiát számos iparágban alkalmazzák, beleértve a gyógyszergyártást, a peszticideket, a környezetvédelmet, a törvényszéki szakértőket és a kémiai elemzéseket.A milliomodrészek vagy az alatti mérések képessége kritikus a technológiai fejlődéshez bármely iparágban.A rossz keverési hatékonyság rossz jel-zaj arányhoz vezet, ami bosszantja a kromatográfiás közösséget a kimutatási határok és az érzékenység tekintetében.Két HPLC oldószer összekeverésekor néha szükség van külső eszközökkel történő keverésre a két oldószer homogenizálása érdekében, mert egyes oldószerek nem keverednek jól.Ha az oldószereket nem keverik össze alaposan, a HPLC kromatogram lebomolhat, ami túlzott alapvonali zajként és/vagy rossz csúcsformában nyilvánul meg.Gyenge keverés esetén az alapszintű zaj a detektor jelének szinuszhullámaként (növekvő és csökkenő) jelenik meg az idő múlásával.Ugyanakkor a rossz keverés kiszélesedő és aszimmetrikus csúcsokhoz vezethet, csökkentve az analitikai teljesítményt, a csúcs alakját és a csúcsfelbontást.Az ipar felismerte, hogy az in-line és a tee statikus keverők eszközei ezeknek a határoknak a javítására, és lehetővé teszik a felhasználók számára, hogy alacsonyabb érzékelési határokat (érzékenység) érjenek el.Az ideális statikus keverő egyesíti a magas keverési hatékonyság, az alacsony holttérfogat és az alacsony nyomásesés előnyeit minimális térfogattal és maximális rendszeráteresztő képességgel.Ezenkívül, ahogy az elemzés bonyolultabbá válik, az elemzőknek rutinszerűen polárisabb és nehezen összekeverhető oldószereket kell használniuk.Ez azt jelenti, hogy a jobb keverés elengedhetetlen a jövőbeni teszteléshez, ami tovább növeli a kiváló keverőtervezés és -teljesítmény iránti igényt.
A Mott a közelmúltban kifejlesztette a szabadalmaztatott PerfectPeakTM beépített statikus keverők új sorozatát három belső térfogattal: 30 µl, 60 µl és 90 µl.Ezek a méretek lefedik a térfogatok és keverési jellemzők tartományát, amelyek a legtöbb HPLC-teszthez szükségesek, ahol jobb keverésre és alacsony diszperzióra van szükség.Mindhárom modell 0,5 hüvelykes átmérőjű, és kompakt kivitelben piacvezető teljesítményt nyújt.316L-es rozsdamentes acélból készülnek, a tehetetlenség érdekében passziváltak, de titán és egyéb korrózióálló és kémiailag inert fémötvözetek is kaphatók.Ezeknek a keverőknek a maximális üzemi nyomása 20 000 psi.ábrán.Az 1a. ábra egy 60 µl-es Mott statikus keverő fényképe, amelyet úgy terveztek, hogy maximális keverési hatékonyságot biztosítson, miközben kisebb belső térfogatot használ, mint az ilyen típusú standard keverők.Ez az új statikus keverőkonstrukció új additív gyártási technológiát használ, hogy egyedi 3D-s szerkezetet hozzon létre, amely kevesebb belső áramlást használ, mint bármely, a kromatográfiai iparban jelenleg használt keverő a statikus keverés eléréséhez.Az ilyen keverők egymással összekapcsolt, háromdimenziós áramlási csatornákból állnak, amelyek különböző keresztmetszeti területtel és különböző úthosszúsággal rendelkeznek, mivel a folyadék bonyolult geometriai akadályokon halad keresztül.ábrán.Az 1b. ábra az új keverő vázlatos rajzát mutatja, amely ipari szabvány 10-32 menetes HPLC kompressziós szerelvényeket használ a bemenethez és a kimenethez, és a szabadalmaztatott belső keverőcsatlakozó kék szegélyével rendelkezik.A belső áramlási utak különböző keresztmetszeti területei és a belső áramlási térfogaton belüli áramlási irány változásai turbulens és lamináris áramlási régiókat hoznak létre, keveredést okozva a mikro-, mezo- és makroskálákon.Ennek az egyedülálló keverőnek a tervezése számítási folyadékdinamikai (CFD) szimulációkat használt az áramlási minták elemzésére és a tervezés finomítására a prototípus elkészítése előtt a házon belüli analitikai teszteléshez és az ügyfél helyszíni értékeléséhez.Az additív gyártás az a folyamat, amikor 3D geometriai alkatrészeket nyomtatnak közvetlenül CAD rajzokból, hagyományos megmunkálás nélkül (marógépek, esztergák stb.).Ezeket az új statikus keverőket úgy tervezték, hogy ezzel az eljárással gyártsák le, ahol a keverőtestet CAD rajzokból hozzák létre, és az alkatrészeket rétegről rétegre gyártják (nyomtatják) additív gyártás segítségével.Itt egy körülbelül 20 mikron vastag fémporréteget raknak le, és egy számítógéppel vezérelt lézer szelektíven megolvasztja és szilárd formává olvasztja a port.Vigyen fel egy másik réteget erre a rétegre, és alkalmazzon lézeres szinterezést.Ismételje meg ezt a folyamatot, amíg az alkatrész teljesen elkészül.A port ezután eltávolítják a nem lézerrel ragasztott részről, így az eredeti CAD-rajznak megfelelő 3D nyomtatott alkatrész marad.A végtermék némileg hasonlít a mikrofluidikai eljáráshoz, azzal a fő különbséggel, hogy a mikrofluidikus komponensek általában kétdimenziósak (laposak), míg additív gyártás alkalmazásával összetett áramlási minták hozhatók létre háromdimenziós geometriában.Ezek a csaptelepek jelenleg 3D nyomtatott alkatrészként kaphatók 316 literes rozsdamentes acélból és titánból.A legtöbb fémötvözet, polimer és néhány kerámia felhasználható alkatrészek előállítására ezzel a módszerrel, és a jövőbeni tervezésnél/termékeknél figyelembe vesszük.
Rizs.1. Fénykép (a) és diagram (b) egy 90 μl-es Mott statikus keverőről, amely a keverőfolyadék áramlási útjának keresztmetszetét mutatja kék színnel.
Futtasson számítási folyadékdinamikai (CFD) szimulációkat a statikus keverőteljesítményről a tervezési szakaszban, hogy segítsen hatékony tervek kidolgozásában, és csökkentse az időigényes és költséges próba-hiba kísérletek számát.Statikus keverők és szabványos csövek CFD szimulációja (keverő nélküli szimuláció) a COMSOL Multiphysics szoftvercsomag segítségével.Modellezés nyomásvezérelt lamináris folyadékmechanikával a folyadék sebességének és nyomásának megértéséhez az alkatrészen belül.Ez a folyadékdinamika a mozgófázisú vegyületek kémiai transzportjával kombinálva segít megérteni két különböző koncentrált folyadék keveredését.A modellt az idő függvényében, 10 másodpercnek megfelelően tanulmányozzuk a könnyebb számítás érdekében, miközben összehasonlítható megoldásokat keresünk.Az elméleti adatokat egy idő-korrelált vizsgálat során kaptuk a pontszonda vetítő eszközzel, ahol a kijárat közepén lévő pontot választottuk adatgyűjtésre.A CFD-modell és a kísérleti tesztek két különböző oldószert használtak egy arányos mintavevő szelepen és szivattyúrendszeren keresztül, így a mintavevő vezeték minden oldószeréhez cseredugót kaptak.Ezeket az oldószereket ezután statikus keverőben összekeverik.A 2. és 3. ábra egy szabványos csövön (nincs keverő) és egy Mott statikus keverőn keresztül történő áramlási szimulációkat mutat be.A szimulációt egy 5 cm hosszú és 0,25 mm átmérőjű egyenes csövön futtattuk, hogy bemutassuk a víz és a tiszta acetonitril váltakozó dugóját a csőbe statikus keverő hiányában, amint az a 2. ábrán látható. A szimuláció a cső és a keverő pontos méreteit és 0,3 ml/perc áramlási sebességet használta.
Rizs.2. A CFD áramlás szimulációja egy 5 cm-es, 0,25 mm belső átmérőjű csőben, hogy reprezentálja, mi történik egy HPLC-csőben, azaz keverő hiányában.A teljes piros a víz tömeghányadát jelenti.A kék a víz, azaz a tiszta acetonitril hiányát jelzi.Két különböző folyadék váltakozó dugója között diffúziós régiók láthatók.
Rizs.3. 30 ml térfogatú statikus keverő, a COMSOL CFD szoftvercsomagban modellezve.A jelmagyarázat a keverőben lévő víz tömeghányadát jelöli.A tiszta víz pirossal, a tiszta acetonitril pedig kékkel látható.A szimulált víz tömeghányadának változását két folyadék keveredésének színváltozása jelenti.
ábrán.A 4. ábra a keverési hatékonyság és a keverési térfogat közötti korrelációs modell validációs vizsgálatát mutatja be.A keverési mennyiség növekedésével a keverési hatékonyság növekszik.A szerzők tudomása szerint ebben a CFD-modellben a keverőben ható egyéb összetett fizikai erők nem számolhatók el, ami a kísérleti tesztekben magasabb keverési hatékonyságot eredményez.A kísérleti keverési hatékonyságot az alap szinuszos százalékos csökkenéseként mértük.Ezenkívül a megnövekedett ellennyomás általában magasabb keverési szintet eredményez, amelyet a szimuláció nem vesz figyelembe.
A következő HPLC-körülményeket és tesztbeállítást használtuk a nyers szinuszhullámok mérésére, hogy összehasonlítsuk a különböző statikus keverők relatív teljesítményét.Az 5. ábra diagramja egy tipikus HPLC/UHPLC rendszerelrendezést mutat be.A statikus keverőt úgy tesztelték, hogy a keverőt közvetlenül a szivattyú után, az injektor és az elválasztó oszlop elé helyezték.A legtöbb háttér szinuszos mérés az injektor és a kapilláris oszlop megkerülésével történik a statikus keverő és az UV-detektor között.A jel/zaj viszony értékelésekor és/vagy a csúcs alakjának elemzésekor a rendszer konfigurációját az 5. ábra mutatja.
4. ábra: A keverési hatékonyság függvényében a keverési térfogat diagramja egy sor statikus keverő esetében.Az elméleti szennyeződés ugyanazt a tendenciát követi, mint a kísérleti szennyeződési adatok, amelyek megerősítik a CFD szimulációk érvényességét.
A teszthez használt HPLC-rendszer egy Agilent 1100-as sorozatú HPLC volt, UV-detektorral, amelyet egy Chemstation szoftvert futtató számítógép vezérelt.Az 1. táblázat két esettanulmányban mutatja be a keverő hatékonyságának mérésének tipikus hangolási feltételeit az alapvető szinuszoidok figyelésével.Kísérleti teszteket végeztünk két különböző oldószer példáján.Az 1. esetben összekevert két oldószer az A oldószer (20 mM ammónium-acetát ionmentesített vízben) és a B oldószer (80% acetonitril (ACN)/20% ionmentes víz).A 2. esetben az A oldószer 0,05%-os aceton (címke) ionmentesített vízben készült oldata volt.A B oldószer 80/20% metanol és víz keveréke.Az 1. esetben a szivattyút 0,25 ml/perc és 1,0 ml/perc közötti áramlási sebességre, a 2. esetben pedig 1 ml/perc állandó áramlási sebességre állítottuk be.Mindkét esetben az A és B oldószer keverékének aránya 20% A/80% B volt. A detektort az 1. esetben 220 nm-re, a 2. esetben az aceton maximális abszorpcióját 265 nm-es hullámhosszra állítottuk be.
1. táblázat: HPLC konfigurációk az 1. és 2. esethez 1. eset 2. eset Szivattyú sebesség 0,25 ml/perc - 1,0 ml/perc 1,0 ml/perc A oldószer 20 mM ammónium-acetát ionmentes vízben 0,05% Aceton ionmentes vízben B oldószer 80% AC0% ion-tril (AC0% ionmentesített víz) 20% ioncserélt víz Oldószer arány 20% A / 80% B 20% A / 80% B detektor 220 nm 265 nm
Rizs.6. Vegyes szinuszhullámok diagramjai, amelyeket a jel alapvonali sodródási összetevőinek eltávolítására szolgáló aluláteresztő szűrő alkalmazása előtt és után mértek.
A 6. ábra a kevert alapvonali zaj tipikus példája az 1. esetben, ismétlődő szinuszos mintázatként, az alapvonal eltolódására szuperponálva.Az alapvonal-sodródás a háttérjel lassú növekedése vagy csökkenése.Ha a rendszert nem engedik elég sokáig egyensúlyba hozni, akkor általában leesik, de szabálytalanul sodródik még akkor is, ha a rendszer teljesen stabil.Ez az alapvonal-sodródás nő, ha a rendszer meredek lejtőn vagy magas ellennyomás mellett működik.Ha ez az alapvonal-sodródás jelen van, nehéz lehet az eredményeket mintáról mintára összehasonlítani, ami leküzdhető, ha aluláteresztő szűrőt alkalmazunk a nyers adatokra, hogy kiszűrjük ezeket az alacsony frekvenciájú ingadozásokat, ezáltal egy lapos alapvonallal rendelkező oszcillációs görbét biztosítunk.ábrán.A 6. ábra a keverő alap zajának diagramját is mutatja egy aluláteresztő szűrő alkalmazása után.
A CFD szimulációk és a kezdeti kísérleti tesztelés befejezése után három különálló statikus keverőt fejlesztettek ki a fent leírt belső komponensek felhasználásával három belső térfogattal: 30 µl, 60 µl és 90 µl.Ez a tartomány lefedi az alacsony analittartalmú HPLC alkalmazásokhoz szükséges térfogatok és keverési teljesítmény tartományát, ahol jobb keverés és alacsony diszperzió szükséges az alacsony amplitúdójú alapvonalak előállításához.ábrán.A 7. ábra az 1. példa szerinti vizsgálati rendszerrel (acetonitril és ammónium-acetát mint jelzőanyag) kapott alapvető szinuszhullám méréseket mutatja be három térfogatú statikus keverővel, keverő nélkül.A 7. ábrán bemutatott eredmények kísérleti vizsgálati körülményeit állandó értéken tartottuk mind a 4 vizsgálat során, az 1. táblázatban vázolt eljárás szerint 0,5 ml/perc oldószeráramlási sebesség mellett.Alkalmazzon eltolási értéket az adatkészletekre, hogy azok egymás mellett jelenjenek meg a jelátfedés nélkül.Az eltolás nem befolyásolja a keverő teljesítményszintjének megítéléséhez használt jel amplitúdóját.Az átlagos szinuszos amplitúdó keverő nélkül 0,221 mAi volt, míg a statikus Mott keverők amplitúdója 30 µl-nél, 60 µl-nél és 90 µl-nél 0,077, 0,017 és 0,004 mAi-re esett vissza.
7. ábra: A HPLC UV-detektor jeleltolása az 1. esethez tartozó idő függvényében (acetonitril ammónium-acetát indikátorral), amely az oldószer keverését mutatja keverő nélkül, 30 µl, 60 µl és 90 µl Mott keverők jobb keverést mutatnak (alacsonyabb jelamplitúdó) a statikus keverő térfogatának növekedésével.(tényleges adateltolások: 0,13 (nincs keverő), 0,32, 0,4, 0,45 mA a jobb megjelenítés érdekében).
ábrán látható adatok.A 8. ábra ugyanaz, mint a 7. ábrán, de ezúttal három általánosan használt, 50 µl, 150 µl és 250 µl belső térfogatú HPLC statikus keverő eredményeit tartalmazzák.Rizs.8. ábra: HPLC UV-detektor jeleltolás az idő függvényében az 1. esethez (acetonitril és ammónium-acetát mint indikátor), amely az oldószer összekeverését mutatja statikus keverő nélkül, az új Mott statikus keverők sorozatát és három hagyományos keverőt (a tényleges adatok eltolása 0,1 (keverő nélkül), 0,32 ,.0,0, 0,32,0,0,8 m. A jobb megjelenítési hatás érdekében).Az alap szinuszhullám százalékos csökkenését a szinuszhullám amplitúdójának a keverő nélküli amplitúdóhoz viszonyított aránya határozza meg.Az 1. és 2. eset mért szinuszhullám-csillapítási százalékát a 2. táblázat tartalmazza, egy új statikus keverő és hét, az iparban általánosan használt standard keverő belső térfogatával együtt.A 8. és 9. ábra adatai, valamint a 2. táblázatban bemutatott számítások azt mutatják, hogy a Mott Static Mixer akár 98,1%-os szinuszhullám csillapítást is képes biztosítani, ami messze meghaladja a hagyományos HPLC keverő teljesítményét ilyen vizsgálati körülmények között.9. ábra: HPLC UV-detektor jeleltolása az idő függvényében a 2. esethez (metanol és aceton mint nyomjelző), amely nem mutat statikus keverőt (kombinált), egy új sorozatú Mott statikus keverőt és két hagyományos keverőt (a tényleges adatok eltolása 0, 11 (keverő nélkül. ), 0,22, 0,3, 0 a jobb megjelenítés érdekében).Az iparban hét általánosan használt keverőt is értékeltek.Ezek közé tartoznak az A cég (Mixer A1, A2 és A3) és B cég (Mixer B1, B2 és B3) keverői három különböző belső térfogattal.C cég csak egy méretet értékelt.
2. táblázat: Statikus keverő keverési jellemzői és belső térfogata Statikus keverő 1. eset Szinuszos visszanyerés: acetonitril teszt (hatékonyság) 2. eset Szinuszos visszanyerés: metanolos víz teszt (hatékonyság) belső térfogat (µl) keverő nélkül – - - 0 Mott. % 91,3% 60 Mott 90 98,1% 97,5% 90 Keverő A1 66,4% 73,7% 50 Keverő A2 89,8% 91,6% 150 Keverő A3 92,2% 94,5% 250 Keverő 8 94,5% 250 Keverő 8% B 444 Keverőgép 8%1 444 .% 96,2% 370 Keverő C 97,2% 97,4% 250
A 8. ábra és a 2. táblázat eredményeinek elemzése azt mutatja, hogy a 30 µl-es Mott statikus keverő ugyanolyan keverési hatékonysággal rendelkezik, mint az A1 keverőé, azaz 50 µl, azonban a 30 µl-es Mott 30%-kal kisebb belső térfogatú.A 60 µl-es Mott keverő és a 150 µl belső térfogatú A2 keverő összehasonlításakor a keverési hatékonyság enyhe, 92%-kal javult a 89%-kal szemben, de ami még fontosabb, ezt a magasabb keverési szintet a keverőtérfogat 1/3-ánál érte el.hasonló keverő A2.A 90 µl-es Mott keverő teljesítménye ugyanazt a trendet követte, mint a 250 µl belső térfogatú A3 keverőé.A keverési teljesítmény 98%-os és 92%-os javulását is megfigyelték a belső térfogat háromszoros csökkenésével.Hasonló eredményeket és összehasonlításokat kaptunk a B és C keverők esetében is. Ennek eredményeként az új statikus keverők Mott PerfectPeakTM sorozata magasabb keverési hatékonyságot biztosít, mint a versenytársak keverői, de kisebb belső hangerővel, jobb háttérzajt és jobb jel-zaj arányt, jobb érzékenységet Analit, csúcsforma és csúcsfelbontás.Hasonló tendenciákat figyeltek meg a keverés hatékonyságában mind az 1., mind a 2. eseti vizsgálatban.A 2. esetben a teszteket (metanol és aceton indikátorként) végezték el, hogy összehasonlítsák a 60 ml Mott keverési hatékonyságát, egy hasonló A1 keverővel (belső térfogat 50 µl) és egy hasonló keverővel B1 (belső térfogat 35 µl)., a teljesítmény gyenge volt keverő nélkül, de a kiindulási elemzéshez ezt használták.A 60 ml-es Mott mixer bizonyult a legjobb keverőnek a tesztcsoportban, 90%-os keverési hatékonyságnövekedést biztosítva.Egy hasonló A1 keverőnél 75%-kal javult a keverési hatékonyság, majd egy hasonló B1 keverőnél 45%-kal javult.Egy alap szinuszhullám-csökkentő tesztet áramlási sebességgel végeztünk egy sor keverőn, ugyanolyan körülmények között, mint az 1. esetben a szinuszgörbe teszt, csak az áramlási sebességet változtatva.Az adatok azt mutatták, hogy a 0,25 és 1 ml/perc közötti áramlási sebességek tartományában a szinuszhullám kezdeti csökkenése viszonylag állandó maradt mindhárom keverőtérfogatnál.A két kisebb térfogatú keverő esetében az áramlási sebesség csökkenésével a szinuszos összehúzódás enyhén megnő, ami az oldószer keverőben való megnövekedett tartózkodási ideje miatt várható, ami lehetővé teszi a fokozott diffúziós keveredést.A szinuszhullám kivonása várhatóan növekedni fog, ahogy az áramlás tovább csökken.A legnagyobb szinuszhullám alapcsillapítású keverőtérfogatnál azonban a szinuszhullám alapcsillapítása gyakorlatilag változatlan maradt (a kísérleti bizonytalanság tartományán belül), az értékek 95% és 98% között mozogtak.Rizs.10. A szinuszos hullám alapvető csillapítása az áramlási sebesség függvényében az 1. esetben. A tesztet a változó áramlási sebességű szinuszos teszthez hasonló körülmények között hajtottuk végre, 80% acetonitril és víz 80/20 arányú keverékének és 20% 20 mM ammónium-acetátnak injektálásával.
A szabadalmaztatott PerfectPeakTM beépített statikus keverők újonnan kifejlesztett sorozata három belső térfogattal: 30 µl, 60 µl és 90 µl lefedi azt a térfogat- és keverési teljesítménytartományt, amely a legtöbb jobb keverést és alacsony diszperziójú padlót igénylő HPLC elemzéshez szükséges.Az új statikus keverő ezt úgy éri el, hogy új 3D nyomtatási technológiával olyan egyedi 3D struktúrát hoz létre, amely továbbfejlesztett hidrodinamikus statikus keverést biztosít a belső keverék térfogategységére vetített alapzaj legnagyobb százalékos csökkentésével.A hagyományos keverő belső térfogatának 1/3-ának használata 98%-kal csökkenti az alapzajt.Az ilyen keverők egymással összekapcsolt, háromdimenziós áramlási csatornákból állnak, amelyek különböző keresztmetszeti területtel és különböző úthosszúsággal rendelkeznek, mivel a folyadék bonyolult geometriai akadályokon halad keresztül.Az új statikus keverők családja jobb teljesítményt nyújt a versenyképes keverőkhöz képest, de kisebb belső hangerővel, ami jobb jel-zaj arányt és alacsonyabb mennyiségi határokat, valamint jobb csúcsformát, hatékonyságot és felbontást eredményez a nagyobb érzékenység érdekében.
Ebben a számban Kromatográfia – Környezetbarát RP-HPLC – Mag-héj kromatográfia alkalmazása az acetonitril izopropanollal történő helyettesítésére az elemzésben és a tisztításban – Új gázkromatográf…
Business Center International Labmate Limited Oak Court Sandridge Park, Porters Wood St Albans Hertfordshire AL3 6PH Egyesült Királyság