Ultraskaņas daļiņu modifikācija HPLC kolonnām
- HPLC problēmas ir ātra un efektīva nošķiršana plašam paraugu diapazonam.
- Sonication ļauj modificēt un funkcionalizēt Nano daļiņas, piemēram, silīcija dioksīds vai cirkonijas mikrolodēm.
- Ultrasonication ir ļoti veiksmīgs paņēmiens, sintezēt kodols-apvalks silikātdaļiņas, īpaši HPLC kolonnas.
Ultraskaņas modifikācija kvarca daļiņas
Vissvarīgākie parametri, kas ietekmē HPLC analīzi, ir daļiņu struktūra un daļiņu izmērs, kā arī poru izmērs un sūkņa spiediens.
Lielākā daļa HPLC sistēmas darbojas ar aktīvo stacionāro fāzi, kas piestiprināta mazu sfērisko silīcija dioksīda daļiņu ārpusē. Daļiņas ir ļoti mazas krelles mikro un nano diapazonā. Krelles daļiņu izmēri atšķiras, bet daļiņu izmērs aptuveni 5μm ir visizplatītākais. Mazākas daļiņas nodrošina lielāku virsmas laukumu un labāku atdalīšanu, bet spiediens, kas vajadzīgs optimālam lineārajam ātrumam, palielinās par kvadrāta apgriezto daļiņu diametru. Tas nozīmē, ka, izmantojot daļiņas uz pusi lieluma un tajā pašā slejā izmērs, divkāršo sniegumu, bet tajā pašā laikā nepieciešamais spiediens ir četrkāršojies.
Jaudas ultraskaņa ir labi zināms un pierādīts instruments, lai modifikācija/funkcionalizācija un dispersija mikro-un nano-daļiņas, piemēram, silīcija dioksīds. Sakarā ar to vienotu un ļoti uzticamu rezultātu daļiņu apstrādi, ultraskaņu ir vēlamā metode, lai ražotu funkcionalizētu daļiņas (piemēram, kodols-apvalks daļiņas). Power ultraskaņas rada vibrāciju, kavitāciju un inducē enerģiju SONOCHEMICAL reakcijas. Tādējādi lieljaudas ultrasonikatori veiksmīgi tiek lietoti daļiņu apstrādē, tostarp funkcionalizācija/modifikācija, Izmēra samazināšana & Dispersijas , kā arī Sintēze piemēram. Sol-Gel maršruti)
Ultraskaņas daļiņu modifikācija/funkcionalizācijas priekšrocības
- viegli kontrolēt daļiņu izmēru un modifikāciju
- pilnu kontroli pār procesa parametriem
- Lineāra mērogojamība
- no ļoti mazām līdz ļoti lielām tilpumiem
- drošas, lietotājam & videi draudzīgs
HPLC kolonnas lielākoties ir iepakotas silīcija dioksīda
Industriālo ultraskaņas sistēmu inline procesi
Ultraskaņas sagatavošana Core-Shell silīcija daļiņas
Kodols-čaulas silīcija dioksīda daļiņas (ciets kodols ar porainu čaumalu vai virspusēji porains) ir aizvien vairāk izmantots ļoti efektīvai atdalīšanai ar ātru plūsmas ātrumu un salīdzinoši zemu pretspiediens. Priekšrocības ir to cieto kodols un porains apvalks: pilnīgs kodols-apvalks daļiņu veido lielāku daļiņu un ļauj darboties HPLC ar zemāku pretspiediens, bet poraina čaumalas un mazo cieto kodols pati nodrošina augstāku virsmas laukums atdalīšanas procesu. Priekšrocības, ko sniedz, izmantojot serdes – čaulas daļiņas kā iepakojuma materiālu HPLC kolonnām, ir tādas, ka mazākā poru tilpuma daļa samazina tilpumu, kas ir klāt paplašināšanai no gareniskās difūzijas. Daļiņu izmēram un porainā apvalka biezumam ir tieša ietekme uz atdalīšanas parametriem. (sk. Hayes et al. 2014)
Visbiežāk lietojamos iepakoto HPLC kolonnu iepakošanas materiāli ir parastās silīcija dioksīda mikrolodītes. Serdes – čaumalas daļiņas, ko izmanto hromatogrāfijā, parasti ir izgatavotas no silīcija dioksīda, bet ar cietu serdi un porainu čaulu. Pamata – čaulas silīcija dioksīda daļiņas, ko izmanto hromatogrāfijas lietojumiem, dēvē arī par kausētu kodolu, cietu serdi vai virspusēji porainas daļiņas.
Silikagelu var sintezētas, izmantojot SONOCHEMICAL Sol-Gel trasi. Silikagēlus visbiežāk izmanto plānslāņa aktīvo vielu atdalīšanai caur plānslāņa hromatogrāfiju (TLC).
Uzklikšķināt šeit, lai uzzinātu vairāk par sonochemical maršruts Sol-Gel procesiem!
Ultraskaņas sintēzi (Sono-sintēze) var viegli piemērot sintēzē citu silīcija oksīda atbalstīto metālu vai metālu oksīdu, piemēram, TiO2/IO/SIO2, CuO/SiO2, PT/SiO2, Au/SiO2 un daudzi citi, un to izmanto ne tikai silīcija oksīda modifikācijai hromatogrāfijas kasetnēm, bet arī dažādām rūpnieciskām katalītiskas reakcijas.
Ultraskaņas dispersijas
Īpaši svarīgi ir smalku daļiņu dispersija un Deagglomeration, lai iegūtu pilnu materiāla sniegumu. Tādējādi augstas veiktspējas separācijas monodisperģēšanas silīcija daļiņas ar mazākiem diametriem tiek izmantotas kā iepakojuma daļiņas. Sonication ir izrādījusies efektīvāka izkliedēs silīcija dioksīda nekā citas augstas bīdes sajaukšanas metodes.
Šajā laukumā redzams rezultāts ultraskaņas izkliede skaitās silīcija dioksīds ūdenī. Mērījumi tika iegūti, izmantojot Malvern Mastersizer 2000.
Pirms un pēc ultraskaņas apstrādes: zaļā līkne parāda daļiņu izmēru pirms ultraskaņas apstrādes, sarkanā līkne ir daļiņu lieluma sadalījums ultrasoniski izkliedētā silīcija dioksīds.
Uzklikšķināt šeit, lai uzzinātu vairāk par ultraskaņas izkliešanu silīcija dioksīds (SiO2)!
Ultraskaņas disperģētājs UIP1500hdT (1500W)
Literatūra / Literatūras saraksts
- Czaplicki, Sylwester (2013): Savienojumu hromatogrāfija Bioaktivitātes analīzē. In: kolonnu hromatogrāfija, Dr Dean Martin (Ed.), InTech, DOI: 10.5772/55620.
- Hayes, Richard; Ahmeda, Adham; EDGE, Tony; Zhang, Haifei (2014): Core-Shell daļiņas: sagatavošana, pamati un pielietojumi augstas izšķirtspējas šķidruma hromatogrāfijā. J. Hromatogr. A 1357, 2014. 36 – 52.
- Sharma, SD; Singh, Shailandra (2013): Sintēze un ļoti efektīva Nano Sulfated cirkonija raksturojums, izmantojot silīcija dioksīds: Core-Shell katalizators ar ultraskaņas apstarošana. American Journal ķīmijas 3 (4), 2013. 96-104.
Fakti ir vērts zināt
Par HPLC
Hromatogrāfiju var raksturot kā masas pārneses procesu, kas ietver adsorbciju. Augstas izšķirtspējas šķidruma hromatogrāfija (iepriekš pazīstama arī kā augstspiediena šķidruma hromatogrāfija) ir analīzes paņēmiens, ar kuru var atdalīt, identificēt un kvantitatīvi noteikt katru maisījuma sastāvdaļu. Alternatīvi sagatavošanās skalas hromatogrāfijai, ko izmanto lielu materiālu partiju attīrīšanai no ražošanas skalas. Tipiskas analtes ir organiskās molekulas, biomolekulas, joni un polimēri.
HPLC atdalīšanas princips ir atkarīgs no mobilas fāzes (ūdens, organiskie šķīdinātāji u.c.), kas tiek cauri stacionārai fāzei (daļiņu silīcija dioksīda Tara, monolīti utt.) kolonnā. Tas nozīmē, ka šķidrums ar saspiestu šķidrumu, kas satur izšķīdušo vielu (parauga šķīdumu), tiek sūknēts caur kolonnu, kas piepildīta ar cietu adsorbentu materiālu (piemēram, modificētu silīcija oksīda daļiņu). Tā kā katra parauga detaļa ar adsorbenta materiālu mijiedarbojas nedaudz atšķirīgi, dažādu komponentu plūsmas ātrumiem ir atšķirīga un tā rezultātā sastāvdaļas atdalās, kad tie izplūst kolonnā. Kustamā posma sastāvs un temperatūra ir ļoti svarīgi atdalīšanas procesa parametri, kas ietekmē mijiedarbību starp parauga komponentiem un adsorbentu. Atdalīšana balstās uz savienojumu šķērssienu uz stacionāro un kustīgās fāzes.
HPLC analīžu rezultātus vizualizē kā hromatogrammu. Hromatogramma ir divdimensiju diagramma ar ordinātu (y ass), kas dod koncentrāciju detektora reakcijā, un abscisa (x ass) attēlo laiku.
Silīcija dioksīda daļiņas iepakotām kasetnēm
Silīcija oksīda daļiņas hromatogrāfijas lietojumiem pamatojas uz sintētiskiem silīcija oksīda polimēriem. Galvenokārt tie ir izgatavoti no tetraetoksilāna, kas tiek daļēji hidrolizēts par politoksiloksānu, lai veidotu viskozo šķidrumu, kuru var emulģē etanola ūdens maisījumā nepārtrauktā apstrādei ar ultraskaņu. Ultraskaņas uzbudinājums rada sfēriskas daļiņas, kas pārveidojas kvarca hidrogētos caur katalizāli inducētu hidrolītisko kondensāciju (pazīstama kā "Unger" metode). Hidrolizāts kondensējas caur virsmas silanolu. Pēc tam, hidrogelu lodītes tiek kalcinēts ražot xerogel. Ļoti porains silīcija oksīda xerogel daļiņu izmērs un poru izmērs (Sol-Gel sols) ietekmē pH vērtība, temperatūra, izmantotais katalizators un šķīdinātāji, kā arī silīcija dioksīda koncentrācija.
Non-porrous vs poraina daļiņas
Gan neporaina, gan poraina silīcija dioksīda mikrolodītes tiek izmantotas kā stacionāra fāze HPLC kolonnās. Mazām neporainām daļiņām atdalīšanās notiek uz daļiņu virsmas, un joslas paplašināšana tiek mazināta īsā difūzijas trajektorijas dēļ, tādējādi sasniedzot ātrāku masveida pārvietošanu. Tomēr zemā virsmas laukuma rezultāti ir neprecīzāki, jo aiztures, aiztures laiks, selektivitāte un tāpēc izšķirtspēja ir ierobežotas. Kravnesība ir ļoti svarīgs faktors, too. Porains kvarca mikrolodītes nodrošināt papildus daļiņu virsmas papildus poru virsma, kas piedāvā vairāk kontakta zonā, lai mijiedarbotos ar analytes. Lai nodrošinātu pietiekamu pārvadāšanu šķidruma fāzes atdalīšanas laikā, poru izmēriem jābūt vairāk nekā ∼ 7nm. Lai atdalītu lielus biomolekulas, ir vajadzīgi poru izmēri līdz 100nm, lai panāktu efektīvu atdalīšanu.