El rendimiento analítico con cromatografía iónica (IC) suele estar determinado por la relación señal-ruido (S/N) que puede alcanzar el equipo analítico. La relación S/N depende en gran medida de las formas de los picos cromatográficos. Las formas de los picos mejoran en sistemas IC miniaturizados con menos volumen muerto [1].
Microbore IC combina columnas de separación de 2 mm, capilares de microbore y un detector de conductividad con volumen celular reducido para crear un sistema IC miniaturizado con sensibilidad óptima.2]. Estos sistemas proporcionan tiempos de retención más cortos y consumen menos eluyente, lo que aumenta el rendimiento de las muestras y reduce los costos de los análisis de rutina diarios.
En esta nota de aplicación, se comparó un sistema CI de microcalibre (MB) con un sistema CI de calibre estándar (SB). El sistema IC de microcalibre mostró una resolución mejorada y mejores alturas de pico (un factor de ~30 % más para los iones de litio). Microbore IC utiliza menos solventes y puede generar reducciones de costos de hasta un 75 % en comparación con el uso de sistemas de cromatografía iónica de calibre estándar. El uso de sistemas MB tiene el potencial de mejorar el rendimiento de muchas aplicaciones IC típicas.
Este estudio se realizó con iones de metales alcalinos, iones de metales alcalinotérreos y amonio. Una solución estándar mixta (c(Li+) = 25 μg/L, c(Na+, NH4+) = 125 µg/L, c(K+, Mg2+, Ca2+) = 250 μg/L) se preparó a partir de soluciones madre de 1000 mg/L (Estándares para IC, TraceCERT®, Sigma-Aldrich, Merck) mediante dilución en agua ultrapura.
Un sistema IC de microcalibre compuesto por un 930 Compact IC Flex Oven/DEG/MB junto con un detector de conductividad IC MB (Figura 1) se comparó con su respectiva configuración del sistema IC de diámetro estándar (930 Compact IC Flex Oven/DEG).
La configuración MB de Metrohm tiene un volumen muerto reducido con capilares más cortos y diámetros interiores de capilares más pequeños (0,18 mm) siempre que sea posible.
El detector de conductividad de microdiámetro tiene un pequeño volumen de celda interna (0,3 μL) y un bajo nivel de ruido (<0,1 nS). Además, tolera incluso eluyentes difíciles como el ácido metanosulfónico (MSA). Las columnas de microcalibre, que tienen un diámetro interior de 2 mm y tasas de flujo de eluyente reducidas asociadas, conducen a una mejor relación relación/ruido. Esto aumenta aún más la sensibilidad y reduce los límites de detección.
La solución estándar de cationes mixtos se inyectó usando un bucle de 5 μL y luego se separó en una versión de 2 mm de la columna Metrosep C 6 en ambos sistemas IC probados. La conductividad se registró directamente (análisis de cationes no suprimidos, tabla 1).
| Columna | Metrosep C 6 - 150/2,0 |
|---|---|
| Eluyente (del concentrado de Merck Sigma-Aldrich, Merck 19399) | c(HNO3) = 1,7 mmol/L c(DPA) = 1,7 mmol/L |
| Tasa de flujo | 0,25 ml/min |
| Temperatura | 30 ºC |
| Volumen de inyección | 5 µL |
| Detección | Conductividad directa |
Por motivos de comparación de rendimiento, los tiempos de retención, la resolución, las alturas de los picos y la repetibilidad se evaluaron con el software MagIC Net (versión 4.1).
El rendimiento general mejoró al utilizar el sistema MB para el análisis. Los tiempos de retención fueron más cortos con el sistema MB (aproximadamente 0,2 minutos en este caso) que con el sistema SB (Figura 2).
La resolución con el sistema MB fue ~115% mejor que con el sistema SB (Tabla 2). Las alturas de los picos fueron mayores, y la mayor mejora se mostró en los picos de elución temprana (litio, sodio, amonio) en el sistema MB (Tabla 3). El ruido fue comparable para ambas configuraciones de circuitos integrados probadas.
Se observaron efectos de mejora mínimos para los picos de elución posteriores (p. ej., potasio, magnesio y calcio). Para todos los demás parámetros relevantes, MB y SB mostraron resultados similares (p. ej., repetibilidad).
| Resolución | MB | SB |
|---|---|---|
| Litio | 5,6 | 5,6 |
| Sodio | 3,0 | 2,6 |
| Amonio | 7,9 | 7,3 |
| Potasio | 6,0 | 5,8 |
| Altura del pico [μS/cm] | MB | SB | Factor de mejora |
|---|---|---|---|
| Litio | 1,16 | 0,88 | 131% |
| Sodio | 1,14 | 1,01 | 113% |
| Amonio | 1,23 | 1,13 | 108% |
| Potasio | 0,71 | 0,70 | 100% |
El sistema MB combina capilares de microperforación, un detector de conductividad con volumen celular reducido y una columna de separación de 2 mm, todo lo cual conduce a formas de pico mejoradas y tiempos de retención más cortos. Esto permite una mayor sensibilidad y límites de detección más bajos. Los caudales más bajos reducen el consumo de eluyente y los costos generales de funcionamiento.
Los sistemas MB sin supresión en combinación con columnas de 2 mm ofrecen mejoras significativas con respecto a la resolución y la sensibilidad. Para sistemas IC (SES) con supresión secuencial, incluido un microagujero de CO2 supresor (MCS) con volumen muerto reducido, la principal mejora son tiempos de retención más cortos. Esto resulta útil con caudales bajos y, especialmente, en combinación con aplicaciones de gradiente, ya que los cambios en la composición del eluyente afectarán rápidamente al análisis y el efecto no se verá retrasado por un volumen muerto innecesario.
Los sistemas MB se pueden utilizar con columnas de separación de 2 mm y 4 mm. Estos sistemas son adecuados para todas las aplicaciones de IC.
- Diederich, V.; Riess, A. K. Best Practice for Separation Columns in Ion Chromatography (IC) – Part 2. Analyze This – The Metrohm Blog, 2021.
- Metrohm AG. Metrohm Microbore Ion Chromatography – Maximize the Efficiency of Your Ion Chromatography!, 2023.
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