Поделиться статьей
Во второй статье нашей серии о разработке оборудования для ионной хроматографии я затрону период с середины 1990-х до середины 2000-х годов. За это время Metrohm сосредоточился на модульных системах, уменьшив подавление фона, а также разработал новые методы детектирования.
2-е поколение: Модульная система ИХ – 1996 г.
В то время как Labograph пришлось заменить (сначала интеграторами, а затем инструментами интеграции на базе ПК), кондуктометрический детектор долгое время оставался на пике актуальности. Улучшения в настройке системы, а также дополнительные инструменты для работы с жидкостями и возможности автоматизации привели к появлению второго поколения ионных хроматографов Metrohm: модульной системы.
В те же годы истекал срок действия первоначальных патентов на химическое подавление, что позволяло начать разработку модуля подавления Metrohm Suppressor Module.
Metrohm Suppressor Module (MSM)
Идея MSM основана на колонке подавления, описанной в статье Смолл, Стивенс и Бауманн [1]. Его основная цель заключается в удалении проводимости элюента после разделения и до обнаружения проводимости. Таким образом, элюент нужно преобразовать в воду путем ионного обмена.
В случае анионной хроматографии примером является гидроксид натрия. Заменяя натрий протоном посредством ионного обмена, элюент превращается в воду. После аналитической колонки авторы применили колонку подавления противоположного заряда (по сравнению с аналитической колонкой) [1].
Колонки подавления имеют несколько недостатков. Иногда их приходится регенерировать. В зависимости от количества катионов, уже связанных с колонкой-подавителем, изменяется ее поведение при разделении и исключении ионов. Это приводит к изменению времени удерживания ионов, особенно в отношении карбонатного пика, который довольно сильно смещается и мешает другим. С другой стороны, одним из самых положительных пунктов является прочность подавительных колонок.
Когда ВЭЖХ терпит неудачу: раскрытие потенциала ионной хроматографии
Компания Metrohm искала решения для устранения недостатков.
Чтобы преодолеть смещение времени удерживания при использовании колонок-подавителей, размеры колонки были значительно уменьшены. Емкость теплообменника должна была оставаться достаточно высокой для проведения, как минимум, одной единственной хроматограммы. При предварительном условии, что только одна хроматограмма подавляется одним модулем-подавителем, таким образом, все определения проводятся в одних и тех же условиях, и сдвиг времени удерживания невозможен.
Теперь требовалось регенерировать отделение подавителя перед следующей инжекцией пробы. Здесь родилась идея вращающегося подавителя с тремя отсеками.
Все три камеры подключены к потоку жидкости: блок 1 подавляет проводимость элюента в аналитическом потоке, блок 2 регенерируется кислотой, блок 3 промывается (бескислотно) сверхчистой водой или элюатом детектора (теперь известным как STREAM). Перед каждой инжектором ротор MSM переключается на одну позицию. Таким образом, для каждой инжекции используется собственный свежерегенерированный и промытый подавитель.
Надежность ИХ: объясняем принцип работы модуля Metrohm Suppressor Module (MSM)
Окончательная установка подавления была запущена как модуль 753 Suppressor Module в 1996 году вместе с модульной системой, состоящей из кондуктометического детектора 732 Conductivity Detector, насоса 709 IC Pump, модуля 733 IC Separation Center и автоподатчика 766 IC Sample Processor, а также дополнительных модулей работы с жидкостями. Вместе с IC Net (программным обеспечением для сбора и обработки данных на базе ПК) была доступна полная автоматизация системы ионной хроматографии.
Модульная система ИХ была чрезвычайно гибкой и открывала возможности для высокоуровневой автоматизации, но она также была довольно сложной для простых рутинных задач.
Система для рутинных задач сколь необходимых для обычных пользователей была представлена в 1999 году как первый универсальный ионный хроматограф — 761 Compact IC. Это был идеальный прибор для запуска стандартных методик со всеми базовыми компонентами. К ним относятся: насос, инжектор, модуль подавления Metrohm с перистальтическим насосом для регенерации (при необходимости) и промывки, а также кондуктометрический детектор. 761 Compact IC был первым прибором, в модели которого не было металлов.
ИХ со встроенным амперометрическим детектированием
Первоначальный детектор 641 VA Detector и его преемник амперометрический детектор 791 Amperometric Detector были электронными высокопроизводительными приборами, требующими довольно высокого уровня знаний в области электрохимии. Эксплуатация и техническое обслуживание были непростыми задачами, однако аналитики, уже знакомые с этим оборудованием, остались очень довольны.
К тому времени установка напряжений вручную, а также компенсация фона потенциометрами устарели. Поэтому в 2001 году Metrohm представила 817 Bioscan.
Он был основан на концепции Compact IC. 817 Bioscan состоял из амперометрического детектора, используемого в основном для методик импульсного амперометрического детектирования (PAD), встроенного термостата колонки, блока 812 Valve Uniе (инжектора) и насоса 709 IC. Так Метром приблизились к анализу сахаров.
Amperometric Detection
Амперометрический детектор 791 Amperometric Detector (представленный в 1998 году как преемник детектора 641 VA Detector) по-прежнему использовался в качестве идеального детектора для методик, применяющих амперометрическое обнаружение постоянного тока.
3-е поколение: Усовершенствованная модульная ИХ — 2003 г.
В 2003 году Metrohm представила систему «Advanced Modular IC» с той же модульностью и концепцией дистанционного управления, что и предыдущая «Modular IC», но с улучшенными возможностями для отдельных модулей. И сбор данных, и дистанционное управление по-прежнему управлялись программным обеспечением IC Net.
Примерно в то же время была разработана система 811 Online IC, как более подходящий инструмент для суровых условий окружающей среды промышленных производств. При весе около 450 кг прибор был построен с использованием первоклассной модульной ИХ-системы Metrohm и управлялся программным обеспечением IC Net в двух версиях: одноканальной и двухканальной версии для измерения анионов и катионов. Технологический анализатор был объединен с модульной настройкой влажных частей, что позволяло использовать различные модули (например, 10-ходовой пробоотборный клапан или насос для труб), поэтому ИХ можно было полностью настроить в соответствии с требованиями заказчика для любого применения.
Благодаря успеху 811 Online IC в 2002 году был представлен прибор в уменьшенной версии: 821 Compact Online IC. Его обычно называли «младшим братом» из-за меньшего веса и размеров.
В 2005 году была представлена система 861 Advanced Compact IC, и в том же году на рынок была выпущена 844 UV/VIS Compact IC. Это был как первый УФ/ВИД IC Metrohm, так и первый универсальный УФ/ВИД ионный хроматограф. Он был посвящен как прямым, так и постколоночным реакциям с фотометрическим детектированием. Компактная микросхема 844 UV/VIS дополняла Bischoff Lambda 1010 и использовалась в модульных системах в качестве дополнительного оптического детектора.
Что дальше?
В Части 3 мы продолжаем повествование конца 2000-х годов и далее, охватывая эволюцию последовательного подавления (сочетание химического подавления и подавления CO2) в дополнение к 4-му и 5-му поколениям ионной хроматографии Metrohm.
Your knowledge take-aways
«Когда ВЭЖХ терпит неудачу: ИХ в пищевых продуктах, воде и фармацевтическом анализе»
В этом экспертном докладе представлены возможности ионной хроматографии для анализов, в которых ВЭЖХ не бессилен.
Reference
[1] Small, H.; Stevens, T.S.; W.C. Baumann. Novel ion exchange chromatographic method using conductimetric detection. Anal. Chem. 1975, 47 (11), 1801–1809. https://doi.org/10.1021/ac60361a017
