Chia sẻ bài viết
Trong phần thứ hai của loạt bài về sự phát triển của thiết bị sắc ký ion Metrohm, tôi sẽ trình bày từ giữa những năm 1990 cho đến giữa những năm 2000. Trong thời gian này, Metrohm tập trung vào sắc ký ion dạng module, cách triệt nhiễu nền, cũng như đưa các phương pháp phát hiện (đầu dò) ra thị trường.
1. Thế hệ thứ 2: Hệ thống IC module – 1996
Mặc dù Labograph đã sớm bị thay thế bởi các bộ tích hợp (ban đầu là các bộ tích hợp và sau đó là các công cụ tích hợp dựa trên PC), đầu dò độ dẫn đã vẫn đứng vững trong một thời gian dài. Những cải tiến đối với thiết lập hệ thống, cũng như các công cụ xử lý chất lỏng bổ sung và khả năng tự động hóa, đã tạo ra thế hệ sắc ký ion Metrohm thứ hai: hệ thống dạng module.
Đồng thời, các bằng sáng chế ban đầu về bộ khử nền hóa học sắp hết hạn, cho phép khả năng bắt đầu phát triển module khử nhiễu nền của Metrohm.
2. Module Khử Nhiễu Nền của Metrohm (MSM)
Ý tưởng về MSM dựa trên cột khử nhiễu như được mô tả trong bài báo của Small, Stevens và Baumann [1]. Mục đích chính của nó là loại bỏ độ dẫn của dung dịch pha động sau khi tách và trước khi được phát hiện bởi đầu dò độ dẫn. Do đó, chất rửa giải cần phải được chuyển đổi thành nước bằng cách trao đổi ion.
Trong trường hợp sắc ký anion, natri hydroxit là một ví dụ. Bằng cách thay thế natri bằng một proton thông qua trao đổi ion, dung dịch rửa giải được chuyển thành nước. Các tác giả đã áp dụng cột khử nền với điện tích trái dấu (so với cột phân tích) sau cột phân tích [1].
Như tất cả mọi thứ, các cột khử nhiễu nền có một số nhược điểm. Thỉnh thoảng chúng phải được tái tạo bên ngoài. Tùy thuộc vào số lượng cation đã được liên kết với cột khử nhiễu nền, hoạt động tách và loại trừ ion của nó được thay đổi. Điều này dẫn đến những thay đổi về thời gian lưu của các ion, đặc biệt là liên quan đến peak carbonate, dịch chuyển khá mạnh và cản trở các peak cần quan tâm khác. Mặt khác, một trong những điểm tích cực nhất của cột khử nhiễu là độ chắc chắn của chúng.
Khi phân tích bằng HPLC thất bại, là lúc giải phóng tiềm năng của sắc ký ion
Metrohm đang tìm giải pháp cho những nhược điểm mà không ảnh hưởng đến tính chắc chắn của phương pháp dựa trên cột này.
Để khắc phục thời gian lưu thay đổi khi sử dụng cột khử nhiễu nền, kích thước của cột đã được giảm đáng kể. Điều này dẫn đến một ngăn nhỏ giống như hộp mực. Công suất của bộ trao đổi cần duy trì đủ cao để chạy, tối thiểu, một sắc ký đơn. Với điều kiện tiên quyết là chỉ có một sắc ký đồ được khử nền với một ngăn khử nền duy nhất, theo cách này, tất cả các phép xác định có cùng điều kiện chính xác và không có sự thay đổi thời gian lưu nào có thể xảy ra.
Bây giờ, cần phải tái tạo ngăn khử nhiễu nền trước lần tiêm mẫu tiếp theo. Tại đây, ý tưởng về một bộ khử nền có thể xoay với ba ngăn đã ra đời.
Cả ba ngăn được kết nối với một dòng chất lỏng: vị trí 1 khử độ dẫn chất rửa giải trong dòng phân tích, vị trí 2 được tái sinh bằng axit và vị trí 3 được rửa (không chứa axit) bằng nước siêu tinh khiết hoặc bằng nước thải của đầu dò (hiện được gọi là kỹ thuật STREAM). Trước mỗi lần tiêm, rotor MSM được chuyển đổi theo một vị trí. Theo cách này, mỗi lần tiêm sử dụng lại bộ khử nền đã được tái tạo và rửa sạch.
Thiết bị sắc ký ion: Giải thích về hoạt động của bộ khử nhiễu nền MSM
Bộ khử nhiễu nền cuối cùng được ra mắt với tên gọi 753 Suppressor Module vào năm 1996 cùng với hệ thống module bao gồm Đầu dò độ dẫn 732, Bơm 709 IC Pump, 733 IC Separation Center và 766 IC Sample Processor cùng với module xử lý chất lỏng khác. Cùng với IC Net, phần mềm xử lý và thu thập dữ liệu dựa trên PC, khả năng tự động hóa hoàn toàn hệ thống sắc ký ion đã sẵn sàng.
Mặc dù sắc ký ion dạng module cực kỳ linh hoạt và mở ra khả năng cho các cơ hội tự động hóa ở mức độ cao, nhưng nó cũng khá phức tạp đối với các ứng dụng hàng ngày, đơn giản.
Thiết bị IC thông dụng cần thiết cho người dùng phổ thông được giới thiệu vào năm 1999 dưới dạng máy sắc ký ion tất cả trong một đầu tiên – 761 Compact IC. Đây là công cụ lý tưởng để chạy trực tiếp các ứng dụng tiêu chuẩn do tích hợp tất cả các thành phần cơ bản cần thiết cho phân tích sắc ký ion. Chúng bao gồm: bơm IC, kim phun, module khử nhiễu nền Metrohm với bơm nhu động để tái sinh (khi cần)/rửa và đầu dò độ dẫn. 761 Compact IC là thiết bị đầu tiên có phiên bản không có kim loại.
3. Thiết bị sắc ký ion với đầu dò độ dẫn
Đầu dò 641 VA Detector đầu tiên và thiết bị kế nhiệm tiếp theo 791 Amperometric Detector là các thiết bị điện tử hiệu suất cao đòi hỏi kiến thức khá cao về điện hóa. Xử lý và bảo trì không phải là nhiệm vụ dễ dàng, tuy nhiên, các nhà phân tích đã quen thuộc với các sản phẩm này đã vô cùng hài lòng.
Đến lúc đó, việc đặt điện áp theo cách thủ công, cũng như bù nền bằng potentiometer đã lỗi thời. Do đó, Metrohm đã giới thiệu 817 Bioscan vào năm 2001.
Nó được dựa trên quan điểm về hệ thống IC nhỏ gọn. 817 Bioscan bao gồm đầu dò điện hóa được sử dụng chủ yếu cho các ứng dụng phát hiện cường độ dòng xung điện (PAD), lò cột tích hợp, Bộ van 812 (kim tiêm mẫu) và bơm 709 IC Pump. Đây là bước đi đầu tiên của Metrohm trong việc xác định hàm lượng đường.
Đầu dò điện hóa
Đầu dò điện hóa 791 Amperometric Detector (được giới thiệu vào năm 1998 với tư cách là sản phẩm kế nhiệm của đầu dò 641 VA Detector), vẫn được dành riêng để sử dụng làm đầu dò lý tưởng cho các ứng dụng áp dụng đầu dò đo dòng điện một chiều.
4. Thế hệ thứ 3: Advanced Modular IC – 2003
Năm 2003, Metrohm đã giới thiệu hệ thống «Advanced Modular IC», có khái niệm module và điều khiển từ xa giống như «IC dạng module» trước đó, nhưng với các khả năng cải tiến được thêm vào các module riêng lẻ. Cả việc thu thập dữ liệu và điều khiển từ xa vẫn được quản lý bởi phần mềm IC Net.
Cũng trong khoảng thời gian đó, 811 Online IC đã được phát triển, như một công cụ phù hợp hơn cho các điều kiện môi trường khắc nghiệt của quy trình sản xuất công nghiệp. Nặng khoảng 450 kg, thiết bị hạng nặng này được chế tạo với hệ thống IC module Metrohm hàng đầu và được điều khiển bởi phần mềm IC Net, có hai phiên bản: một kênh cũng như phiên bản hai kênh để đo cả hai anion và các cation. Máy phân tích quy trình này được kết hợp với thiết lập bộ phận ướt theo module, cho phép sử dụng nhiều module khác nhau (ví dụ: van lấy mẫu 10 hướng hoặc bơm dạng ống), vì vậy IC có thể được tùy chỉnh hoàn toàn để đáp ứng yêu cầu của khách hàng cho bất kỳ ứng dụng nào.
Do sự thành công của IC 811 Online, vào năm 2002, một phiên bản nhỏ hơn đã được giới thiệu: IC 821 Compact Online. Nó thường được gọi là "em trai" do trọng lượng nhẹ hơn và kích thước nhỏ hơn.
Năm 2005, 861 Advanced Compact IC được giới thiệu với thế giới phòng thí nghiệm, và cùng năm đó, 844 UV/VIS Compact IC được đưa ra thị trường. Đây vừa là IC UV/VIS đầu tiên của Metrohm vừa là máy sắc ký ion UV/VIS tất cả trong một đầu tiên. Nó được dành riêng cho các ứng dụng phản ứng trực tiếp cũng như sau cột với đầu dò đo quang. 844 UV/VIS Compact IC bổ sung cho Bischoff Lambda 1010, được sử dụng trong các hệ thống module như một đầu dò đo quang tùy chọn.
Điều gì xảy ra tiếp theo?
Trong Phần 3, chúng ta tiếp tục xem vào cuối những năm 2000 và hơn thế nữa, đề cập đến sự phát triển của phương pháp khử nhiễu nền tuần tự (sự kết hợp giữa khử nền hóa học và khử nền CO2) ngoài thế hệ thứ 4 và thứ 5 của sắc ký ion Metrohm.
Your knowledge take-aways
"When HPLC fails: IC in food, water, and pharmaceutical analysis"
This White Paper presents the possibilities of ion chromatography for analyses where HPLC fails.
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
