HPLC કૉલમ્સ માટે અલ્ટ્રાસોનિક પાર્ટિકલ મોડિફિકેશન
HPLC માં પડકારો એ નમૂનાઓની વિશાળ શ્રેણી માટે ઝડપી અને કાર્યક્ષમ અલગતા છે. સોનિકેશન નેનો કણો, દા.ત. સિલિકા અથવા ઝિર્કોનિયા માઇક્રોસ્ફિયર્સને સંશોધિત અને કાર્યક્ષમ બનાવવા માટે પરવાનગી આપે છે. અલ્ટ્રાસોનિકેશન એ કોર-શેલ સિલિકા કણોનું સંશ્લેષણ કરવા માટે ખૂબ જ સફળ તકનીક છે, ખાસ કરીને HPLC કૉલમ્સ માટે.
સિલિકા કણો અલ્ટ્રાસોનિક ફેરફાર
કણોનું માળખું અને કણોનું કદ તેમજ છિદ્રનું કદ અને પંપનું દબાણ HPLC વિશ્લેષણને પ્રભાવિત કરતા સૌથી મહત્વપૂર્ણ પરિમાણો છે.
મોટાભાગની એચપીએલસી સિસ્ટમો નાના ગોળાકાર સિલિકા કણોની બહાર જોડાયેલ સક્રિય સ્થિર તબક્કા સાથે ચાલે છે. સૂક્ષ્મ અને નેનો-શ્રેણીમાં કણો ખૂબ નાના મણકા છે. મણકાના કણોનું કદ અલગ અલગ હોય છે, પરંતુ કણોનું કદ આશરે. 5µm સૌથી સામાન્ય છે. નાના કણો મોટા સપાટી વિસ્તાર અને વધુ સારી રીતે વિભાજન પ્રદાન કરે છે, પરંતુ શ્રેષ્ઠ રેખીય વેગ માટે જરૂરી દબાણ કણોના વ્યાસના વર્ગના વિપરીત દ્વારા વધે છે. આનો અર્થ એ છે કે અડધા કદના અને સમાન સ્તંભના કદના કણોનો ઉપયોગ કરવાથી પ્રદર્શન બમણું થાય છે, પરંતુ તે જ સમયે જરૂરી દબાણ ચાર ગણું થાય છે.
પાવર અલ્ટ્રાસોનિક્સ એ સિલિકા જેવા સૂક્ષ્મ અને નેનો-કણોના ફેરફાર / કાર્યાત્મકકરણ અને વિખેરવા માટેનું જાણીતું અને સાબિત સાધન છે. કણોની પ્રક્રિયામાં તેના એકસમાન અને અત્યંત વિશ્વસનીય પરિણામોને લીધે, કાર્યાત્મક કણો (દા.ત. કોર-શેલ કણો) પેદા કરવા માટે સોનિકેશન એ પસંદગીની પદ્ધતિ છે. પાવર અલ્ટ્રાસાઉન્ડ સ્પંદન, પોલાણ બનાવે છે અને સોનોકેમિકલ પ્રતિક્રિયાઓ માટે ઊર્જા પ્રેરિત કરે છે. આમ, ઉચ્ચ-શક્તિ અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સ સહિત કણોની સારવાર માટે સફળતાપૂર્વક ઉપયોગ થાય છે કાર્યાત્મક / ફેરફાર, કદ ઘટાડો & વિક્ષેપ તેમજ નેનોપાર્ટિકલ માટે સંશ્લેષણ (દા.ત સોલ-જેલ માર્ગો).
અલ્ટ્રાસોનિક પાર્ટિકલ મોડિફિકેશન / ફંક્શનલાઇઝેશનના ફાયદા
- કણોના કદ અને ફેરફાર પર સરળ નિયંત્રણ
- પ્રક્રિયા પરિમાણો પર સંપૂર્ણ નિયંત્રણ
- રેખીય માપનીયતા
- ખૂબ જ નાનાથી ખૂબ મોટા વોલ્યુમ સુધી લાગુ
- સલામત, વપરાશકર્તા- & પર્યાવરણને અનુકૂળ
પ્રોબ-ટાઈપ સોનિકેટર UP400St સિલિકા નેનોપાર્ટિકલ્સને વિખેરવું અને કાર્યાત્મક બનાવવું
કોર-શેલ સિલિકા કણોની અલ્ટ્રાસોનિક તૈયારી
કોર-શેલ સિલિકા કણો (છિદ્રાળુ શેલ સાથેનો નક્કર કોર અથવા સુપરફિસિયલ રીતે છિદ્રાળુ) ઝડપી પ્રવાહ દર અને પ્રમાણમાં ઓછા પીઠના દબાણ સાથે ઉચ્ચ કાર્યક્ષમ વિભાજન માટે વધુને વધુ ઉપયોગમાં લેવાય છે. ફાયદા તેમના નક્કર કોર અને છિદ્રાળુ શેલમાં રહેલ છે: સંપૂર્ણ કોર-શેલ કણ મોટા કણ બનાવે છે અને પીઠના નીચલા દબાણ પર HPLC ને સંચાલિત કરવાની મંજૂરી આપે છે જ્યારે છિદ્રાળુ શેલ અને નાના ઘન કોર પોતે જ અલગ થવા માટે ઉચ્ચ સપાટી વિસ્તાર પ્રદાન કરે છે. પ્રક્રિયા HPLC કૉલમ્સ માટે પેકિંગ સામગ્રી તરીકે કોર-શેલ કણોનો ઉપયોગ કરવાના ફાયદા એ છે કે નાના છિદ્રનું પ્રમાણ રેખાંશ પ્રસરણથી વિસ્તૃત થવા માટે હાજર વોલ્યુમ ઘટાડે છે. કણોનું કદ અને છિદ્રાળુ શેલની જાડાઈનો વિભાજન પરિમાણો પર સીધો પ્રભાવ છે. (cf. Hayes et al. 2014)
પેક્ડ HPLC કૉલમ માટે સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતી પેકિંગ સામગ્રી પરંપરાગત સિલિકા માઇક્રોસ્ફિયર્સ છે. ક્રોમેટોગ્રાફી માટે ઉપયોગમાં લેવાતા કોર-શેલ કણો સામાન્ય રીતે સિલિકાથી પણ બનેલા હોય છે, પરંતુ ઘન કોર અને છિદ્રાળુ શેલ સાથે. ક્રોમેટોગ્રાફિક એપ્લીકેશન માટે ઉપયોગમાં લેવાતા કોર-શેલ સિલિકા કણોને ફ્યુઝ્ડ-કોર, સોલિડ કોર અથવા સુપરફિસિલી છિદ્રાળુ કણો તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે.
સિલિકા જેલ્સ સોનોકેમિકલ સોલ-જેલ માર્ગ દ્વારા સંશ્લેષણ કરી શકાય છે. સિલિકા જેલ્સ એ પાતળા સ્તરની ક્રોમેટોગ્રાફી (TLC) દ્વારા સક્રિય પદાર્થોને અલગ કરવા માટે સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતું પાતળા સ્તર છે.
સોલ-જેલ પ્રક્રિયાઓ માટે સોનોકેમિકલ માર્ગ વિશે વધુ જાણવા માટે અહીં ક્લિક કરો!
અલ્ટ્રાસોનિક સંશ્લેષણ (સોનો-સંશ્લેષણ) અન્ય સિલિકા-સપોર્ટેડ ધાતુઓ અથવા મેટલ ઓક્સાઇડ, જેમ કે TiO2/SiO2, CuO/SiO2, Pt/SiO2>, Au/SiO2 અને અન્ય ઘણા લોકોના સંશ્લેષણમાં સરળતાથી લાગુ કરી શકાય છે, અને તેનો ઉપયોગ ફક્ત ક્રોમેટોગ્રાફિક કારતુસ માટે સિલિકા ફેરફાર માટે જ નહીં, પણ વિવિધ ઔદ્યોગિક ઉત્પ્રેરક પ્રતિક્રિયાઓ માટે પણ થાય છે.
HPLC કૉલમ્સ માટે નેનોપાર્ટિકલ ફંક્શનલાઇઝેશન માટે સોનિકેટર્સ વિશે વધુ વાંચો
નેનોપાર્ટિકલ્સનું અલ્ટ્રાસોનિક વિક્ષેપ
સામગ્રીની સંપૂર્ણ કામગીરી મેળવવા માટે કણોનું ઝીણા કદનું વિક્ષેપ અને ડિગગ્લોમેરેશન ખાસ કરીને મહત્વનું છે. આમ, ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતાના વિભાજન માટે નાના વ્યાસવાળા મોનોડિસ્પર્સ સિલિકા કણોનો ઉપયોગ પેકિંગ કણો તરીકે થાય છે. અન્ય ઉચ્ચ-શીયર મિશ્રણ પદ્ધતિઓ કરતાં સિલિકાના વિખેરવામાં સોનિકેશન વધુ અસરકારક સાબિત થયું છે.
નીચે આપેલ કાવતરું પાણીમાં ફ્યુમ્ડ સિલિકાના અલ્ટ્રાસોનિક વિખેરવાનું પરિણામ દર્શાવે છે. માલવર્ન માસ્ટરસાઈઝર 2000 નો ઉપયોગ કરીને માપ મેળવવામાં આવ્યા હતા.
સોનિકેશન પહેલાં અને પછી: લીલો વળાંક સોનિકેશન પહેલાં કણોનું કદ બતાવે છે, લાલ વળાંક એ અલ્ટ્રાસોનિકલી વિખેરાયેલા સિલિકાનું કણ કદનું વિતરણ છે.
સિલિકા (SiO2) ના અલ્ટ્રાસોનિક ડિસ્પર્સિંગ વિશે વધુ વાંચવા માટે અહીં ક્લિક કરો!
Sonication મદદથી પાવડર કોમ્પેક્ટીંગ
HPLC કૉલમ્સમાં પાવડરની ઘનતા ઉચ્ચ અલગતા કાર્યક્ષમતા, સ્થિર કૉલમ પ્રદર્શન, સતત પ્રવાહ લાક્ષણિકતાઓ, ચોક્કસ રીટેન્શન સમય, સુધારેલ રીઝોલ્યુશન અને વિસ્તૃત કૉલમ જીવનકાળ હાંસલ કરવા માટે જરૂરી છે. HPLC સિસ્ટમના વિશ્વસનીય અને અસરકારક કામગીરી માટે યોગ્ય અને સમાન પેકિંગ ઘનતાની ખાતરી કરવી એ મૂળભૂત છે. અલ્ટ્રાસોનિક પાવડર કોમ્પેક્ટીંગ HPLC કૉલમ અને કારતુસને શ્રેષ્ઠ પાવડર ઘનતા સાથે અસરકારક રીતે ભરવામાં મદદ કરી શકે છે.
અલ્ટ્રાસોનિક પાવડર કોમ્પેક્ટીંગ વિશે વધુ જાણો!
નેનોપાર્ટિકલ્સના ઉચ્ચ-થ્રુપુટ વિક્ષેપ માટે ઔદ્યોગિક સોનિકેટર્સ
જાણવા લાયક હકીકતો
હાઇ-પર્ફોર્મન્સ લિક્વિડ ક્રોમેટોગ્રાફી (HPLC) શું છે?
ક્રોમેટોગ્રાફીને શોષણને સમાવિષ્ટ માસ ટ્રાન્સફર પ્રક્રિયા તરીકે વર્ણવી શકાય છે. ઉચ્ચ-પ્રદર્શન પ્રવાહી ક્રોમેટોગ્રાફી (અગાઉ હાઇ-પ્રેશર લિક્વિડ ક્રોમેટોગ્રાફી તરીકે પણ ઓળખાતી) એ એક વિશ્લેષણ તકનીક છે જેના દ્વારા મિશ્રણના દરેક ઘટકને અલગ કરી શકાય છે, ઓળખી શકાય છે અને તેનું પ્રમાણ નક્કી કરી શકાય છે. વૈકલ્પિક રીતે, ઉત્પાદન સ્કેલ પર સામગ્રીના મોટા બેચના શુદ્ધિકરણ માટે પ્રિપેરેટિવ સ્કેલ ક્રોમેટોગ્રાફીનો ઉપયોગ થાય છે. લાક્ષણિક વિશ્લેષકો કાર્બનિક અણુઓ, બાયોમોલેક્યુલ્સ, આયનો અને પોલિમર છે.
HPLC વિભાજનનો સિદ્ધાંત સ્તંભમાં સ્થિર તબક્કા (પાર્ટિક્યુલેટ સિલિકા પેકિંગ, મોનોલિથ, વગેરે)માંથી પસાર થતા મોબાઇલ તબક્કા (પાણી, કાર્બનિક દ્રાવકો, વગેરે) પર આધાર રાખે છે. આનો અર્થ એ છે કે, દબાણયુક્ત પ્રવાહી દ્રાવક, જેમાં ઓગળેલા સંયોજનો (નમૂનાનું દ્રાવણ) હોય છે, તેને ઘન શોષક સામગ્રી (દા.ત. સુધારેલા સિલિકા કણો)થી ભરેલા સ્તંભ દ્વારા પમ્પ કરવામાં આવે છે. નમૂનામાં દરેક ઘટક શોષક સામગ્રી સાથે સહેજ અલગ રીતે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે, વિવિધ ઘટકો માટેના પ્રવાહ દરો અલગ-અલગ હોય છે અને તે ઘટકોને અલગ કરવા તરફ દોરી જાય છે કારણ કે તેઓ સ્તંભની બહાર વહે છે. નમૂનાના ઘટકો અને શોષક વચ્ચે થતી ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓને પ્રભાવિત કરતી વિભાજન પ્રક્રિયા માટે મોબાઇલ તબક્કાની રચના અને તાપમાન ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ પરિમાણો છે. વિભાજન સ્થિર અને મોબાઇલ તબક્કા તરફ સંયોજનોના વિભાજન પર આધારિત છે.
HPLC ના પૃથ્થકરણ પરિણામોને ક્રોમેટોગ્રામ તરીકે વિઝ્યુઅલાઈઝ કરવામાં આવે છે. ક્રોમેટોગ્રામ એ દ્વિ-પરિમાણીય આકૃતિ છે જેમાં ઓર્ડિનેટ (વાય-અક્ષ) ડિટેક્ટર પ્રતિભાવના સંદર્ભમાં એકાગ્રતા આપે છે અને એબ્સીસા (x-અક્ષ) સમયનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે.
પેક્ડ કારતુસ માટે સિલિકા કણો
ક્રોમેટોગ્રાફિક એપ્લિકેશન માટે સિલિકા કણો સિન્થેટિક સિલિકા પોલિમર પર આધારિત છે. મોટે ભાગે, તેઓ ટેટ્રાથોક્સિલેનમાંથી બનાવવામાં આવે છે જે આંશિક રીતે પોલિએથોક્સિસિલોક્સેન્સમાં હાઇડ્રોલાઇઝ્ડ હોય છે જેથી એક ચીકણું પ્રવાહી રચાય જે સતત સોનિકેશન હેઠળ ઇથેનોલ પાણીના મિશ્રણમાં ઇમલ્સિફાઇડ થઈ શકે. અલ્ટ્રાસોનિક આંદોલન ગોળાકાર કણો બનાવે છે, જે ઉત્પ્રેરક રીતે પ્રેરિત હાઇડ્રોલિટીક કન્ડેન્સેશન ('અંગર' પદ્ધતિ તરીકે ઓળખાય છે) દ્વારા સિલિકા હાઇડ્રોજેલ્સમાં પરિવર્તિત થાય છે. હાઇડ્રોલિટીક ઘનીકરણ સપાટીના સિલેનોલ પ્રજાતિઓ દ્વારા વ્યાપક ક્રોસલિંકિંગનું કારણ બને છે. પછીથી, હાઇડ્રોજેલ ગોળાને ઝેરોજેલ બનાવવા માટે કેલ્સિનેટ કરવામાં આવે છે. અત્યંત છિદ્રાળુ સિલિકા ઝેરોજેલના કણોનું કદ અને છિદ્રનું કદ (સોલ-જેલ) pH મૂલ્ય, તાપમાન, વપરાયેલ ઉત્પ્રેરક અને દ્રાવકો તેમજ સિલિકા સોલ સાંદ્રતા દ્વારા પ્રભાવિત થાય છે.
બિન-છિદ્રાળુ વિ છિદ્રાળુ કણો
HPLC સ્તંભોમાં સ્થિર તબક્કા તરીકે બિન છિદ્રાળુ અને છિદ્રાળુ સિલિકા માઇક્રોસ્ફિયર્સનો ઉપયોગ થાય છે. નાના બિન-છિદ્રાળુ કણો માટે, કણોની સપાટી પર વિભાજન થાય છે અને ટૂંકા પ્રસરણ માર્ગને કારણે બેન્ડ-બ્રોડિંગને દૂર કરવામાં આવે છે, જેનાથી ઝડપી સમૂહ ટ્રાન્સફર થાય છે. જો કે, નિમ્ન સપાટી વિસ્તાર વધુ અચોક્કસ પરિણામોમાં પરિણમે છે, કારણ કે રીટેન્શન, રીટેન્શન સમય, પસંદગી અને તેથી રીઝોલ્યુશન મર્યાદિત છે. લોડિંગ ક્ષમતા પણ એક મહત્વપૂર્ણ પરિબળ છે. છિદ્રાળુ સિલિકા માઇક્રોસ્ફિયર્સ કણોની સપાટી ઉપરાંત છિદ્રની સપાટી પણ પ્રદાન કરે છે, જે વિશ્લેષકો સાથે સંપર્ક કરવા માટે વધુ સંપર્ક વિસ્તાર પ્રદાન કરે છે. પ્રવાહી તબક્કાના વિભાજન દરમિયાન પર્યાપ્ત સામૂહિક પરિવહનની ખાતરી કરવા માટે, છિદ્રોના કદનું કદ ∼7nm કરતાં વધુ હોવું આવશ્યક છે. મોટા બાયોમોલેક્યુલ્સને અલગ કરવા માટે, કાર્યક્ષમ અલગતા હાંસલ કરવા માટે 100nm સુધીના છિદ્રોના કદની જરૂર પડે છે.
સાહિત્ય/સંદર્ભ
- Czaplicki, Sylwester (2013): સંયોજનોના બાયોએક્ટિવિટી વિશ્લેષણમાં ક્રોમેટોગ્રાફી. માં: કૉલમ ક્રોમેટોગ્રાફી, ડૉ. ડીન માર્ટિન (એડ.), InTech, DOI: 10.5772/55620.
- હેયસ, રિચાર્ડ; અહમદા, અધમ; એજ, ટોની; ઝાંગ, હાઈફેઈ (2014): કોર-શેલ કણો: ઉચ્ચ પ્રદર્શન પ્રવાહી ક્રોમેટોગ્રાફીમાં તૈયારી, ફંડામેન્ટલ્સ અને એપ્લિકેશન્સ. જે. ક્રોમેટોગ્ર. એ 1357, 2014. 36–52.
- શર્મા, એસ.ડી.; સિંઘ, શૈલન્દ્ર (2013): સિલિકા પર અત્યંત અસરકારક નેનો સલ્ફેટેડ ઝિર્કોનિયાનું સંશ્લેષણ અને લાક્ષણિકતા: અલ્ટ્રાસોનિક ઇરેડિયેશન દ્વારા કોર-શેલ ઉત્પ્રેરક. અમેરિકન જર્નલ ઑફ કેમિસ્ટ્રી 3(4), 2013. 96-104