Was zu überprüfen ist, wenn der Druck der Lösungsmittelzufuhr abnormal hoch ist

1. Einleitung

Wir erhalten häufig Anrufe mit der Frage, ob die Säule ersetzt werden muss, wenn der Säulendruck signifikant steigt. Oft stellt sich jedoch nach Rückfragen heraus, dass die Lösungsmitteldosier-Einheit am maximalen Druck (press.max) festhing und ein anderer Grund (wie z.B. Verstopfung) neben der Säule vorlag. Diese Seite beschreibt einige dieser anderen möglichen Ursachen.

2. Hintergrundwissen

Potenzielle Probleme, die auftreten können, wenn der Druck der Lösungsmitteldosierung abnormal hoch wird
Zunächst fassen die folgenden Punkte einige der Probleme zusammen, die auftreten können, wenn der Druck ungewöhnliche ansteigt.
A. Wenn das Säulenfüllmaterial zu viel Druck ausgesetzt ist, kann es zerbrechen oder flache Stellen erzeugen, die weiter in die Säule gedrückt werden. Dies führt zu noch höherem Druck. Wenn sich eine Lücke im Packungsmaterial am Inlet öffnet, kann dies die Peaks verzerren. In der Größenausschlusschromatographie verringert es die Porengröße, was zu schlechter Trennung führt.
Wenn der Druck unterhalb der Säule anliegt und der Druckgradient der Säule selbst niedrig ist, ist der Schaden relativ gering.
B. Übermäßiger Druck auf die Detektionszelle könnte zu Undichtigkeiten oder einem Bruch der Zelle führen.
C. Wenn Schläuche oder Filter durch unlösliche Stoffe verstopft sind, kann die Flüssigkeit möglicherweise nicht reibungslos fließen oder die Adsorption von Komponenten könnte zu einer Verzerrung der Peaks führen.
D. Übermäßiger Druck bei der Lösungsmitteldosierung kann die Abgabe bei den angegebenen Flussraten verhindern. Außerdem kann er die Lebensdauer der Verbrauchsmaterialien verkürzen.

Maximaldruckeinstellung der Lösungsmitteldosier-Einheit (press.max)
Um Probleme so früh wie möglich zu identifizieren, sollte die [press.max] Einstellung der Lösungsmitteldosier-Einheit auf zwischen 1/2 und 2/3 der Druckkapazität der Säule eingestellt werden (für Kieselgeltyp 5 µm analytische Säulen sollte sie zwischen 100 und 150 kgf/cm² liegen). Wenn ein Flussbeschränker¹⁾ (siehe Abbildung 1), ein Hochsensitivitätsdämpfer²⁾ oder eine Vor-Säule³⁾ zwischen der Lösungsmitteldosier-Einheit und dem Injektor installiert ist, wird Druck auf jeden dieser Bereiche ausgeübt, sodass der Wert der [press.max] Einstellung entsprechend erhöht werden muss.

3. Wie man die Flussleitungen überprüft

Zuerst die Flasche mit der mobilen Phase inspizieren
Wenn in der Flasche mit der mobilen Phase eine weiße Trübung zu sehen ist, kann dies darauf hindeuten, dass unlösliche Stoffe in die Flussleitungen gelangen. Dies liegt daran, dass, obwohl ein Saugfilter vorhanden ist, die nachgeschalteten Filter oft eine kleinere Porengröße haben. Selbst wenn die mobile Phase gefiltert wird, können kaum lösliche Stoffe ausfällen, wenn sie stehen gelassen werden. Tatsächlich kann das bloße Stehenlassen von reinem Wasser dazu führen, dass sich Bakterien bilden. Darüber hinaus sollte vor der Gradientelution von Pufferlösung und organischen Lösungsmitteln mit einem Becher oder einer Flasche überprüft werden, ob nach dem Mischen keine Ausfällung auftritt. Selbst Mischungen von organischen Lösungsmitteln können je nach Mischverhältnis trüb werden! Wenn Trübungen oder Ausfällungen auftreten, muss neben der Reinigung der Flussleitungen möglicherweise auch die mobile Phase dicht verschlossen werden.

Flussleitungen vom nachgeschalteten Ende trennen
Um den Ort zu finden, an dem der Druck abnormal ansteigt, sollten die Flussleitungen in der Regel nacheinander abgetrennt werden, beginnend vom nachgeschalteten Ende, und das Lösungsmittel durch sie gepumpt werden, um den Druck zu überprüfen. Wenn der Druck sofort sein Maximum erreicht, verringern Sie die Flussrate. Trennen Sie zuerst die Verbindung (1) in Abbildung 1 und pumpen Sie das Lösungsmittel ein (um die Rückdruckkapillare⁴⁾ zu überprüfen). Wenn der Druck plötzlich (um mehr als ein paar bar) abfällt, ist die Rückdruckkapillare verstopft. Wenn kein Druckabfall zu beobachten ist, liegt die Blockierung weiter stromaufwärts, also trennen Sie die Verbindung (2) (um den Detektor zu überprüfen). Überprüfen Sie in ähnlicher Weise die Verbindungen bei (3) (analytische Säule), (4) (Vorsäule und in-Line-Filter), (5) (Injektor), (6) (Flussbeschränker, Vorsäule usw.), (7) (Filter der Lösungsmitteldosier-Einheit) usw. Abhängig von der Situation sollten auch andere Verbindungen nacheinander getrennt werden. Wenn die Schläuche, Zellen, Filter oder der Injektor mehr als einige bar allein erzeugen, liegt ein Problem vor. Achten Sie besonders auf Bereiche, die anfällig für Verstopfungen sind, einschließlich Filter und Einlassbereiche von schmalen Schläuchen.
Beachten Sie, dass die Flussleitungen im Säulenofen bei geöffnetem Ofen überprüft werden, was bedeutet, dass sie sich nahezu auf Raumtemperatur befinden. Daher könnte das Pumpen mit der gleichen Flussrate wie während der Analyse den Druck in der Säule übermäßig erhöhen. Normalerweise ist etwa die Hälfte der üblichen Flussrate sicher.

4. Korrekturmaßnahmen für verschiedene Bereiche

Verstopfungen in Flussleitungen umfassen solche, die gereinigt (aufgelöst) werden können, und solche, die nicht gereinigt werden können (Tabelle 1). Für Verstopfungen, die nicht gereinigt werden können, sollten diese Teile der Leitungen zurückgespült oder ersetzt werden.

Schläuche für die Durchflussleitung
Orte, die anfällig für Verstopfungen sind, sind Übergänge von größeren zu schmaleren Innendurchmessern und Biegungen in den Fließleitungen (Abbildung 2).
Verstopfungen können oft gelöst werden, indem 1 cm vom Einlassende des Schlauches abgeschnitten wird. (In diesem Fall ist es praktisch, eine von Hand festgezogene PEEK-Verbinder (PEEK-Fitting) als Verbindungselement zu verwenden.)

Detektionszelle
Wenn der Druck in der UV-Zelle ungewöhnlich hoch ist, zerlegen Sie die Zelle vor der Reinigung, um Brüche zu vermeiden.

Säulen
Wenn der Säulendruck nur etwas hoch ist, führen Sie eine Säulenprüfung durch (messen Sie die theoretische Bodenzahl unter den Bedingungen der Werksinspektion), um zu bestimmen, ob sie die Nutzungsziele erfüllt. Wenn der Druck extrem hoch ist, sollte die Säule normalerweise ersetzt werden. Wenn jedoch der Filter am Einlassende der Säule verstopft ist, könnte das Problem möglicherweise mit folgendem Verfahren behoben werden, obwohl es keine Garantie dafür gibt.
(1) Rückspülen bei etwa der halben Flussrate.
(2) Überprüfen Sie den Druck an der Inlet-Seite der Säule (vorausgesetzt, dass der Filter in das Säulenende integriert ist, wie in Abbildung 3 dargestellt). Wenn dieser Druck hoch ist, versuchen Sie, ihn mit Ultraschall zu reinigen. Wenn das nicht hilft, ersetzen Sie das Säulenende. Wenn das neue Säulenende jedoch nicht fest an der Ferrule sitzt (Abbildung 3), verwenden Sie Dichtungsband, um Undichtigkeiten zu vermeiden. Wenn der Filter vom Ende entfernt werden kann, ersetzen Sie den Filter.
Wenn der Einlassfilter häufig verstopft, setzen Sie einen Linienfilter zwischen ihn und den Injektor. Dies kann jedoch zu einer leichten Verbreiterung der Peaks führen.

Leitungsfilter und Injektor
Rückspülen oder zerlegen und ultrasonisch reinigen.

5. Maßnahmen für spezifische Situationen

Verwendung nach längerer Nichtbenutzung
Nach einer längeren Zeit der Nichtbenutzung, oder wenn die vorherigen Analysebedingungen unbekannt sind, spülen Sie die Fließleitungen, ohne eine Säule installiert zu haben.

Extrem hoher Druck, selbst bei niedrigen Flussraten
Wenn der Druck sofort sein Maximum (press.max) erreicht, selbst wenn die Flussrate niedrig ist, sollten anstatt die Leitungen vom nachgeschalteten Ende zu trennen, alle Fließleitungen abgetrennt werden und jeder Abschnitt direkt an die Lösungsmitteldosier-Einheit angeschlossen werden, nacheinander beginnend am stromaufwärtigen Ende.

Druck steigt jedes Mal bei Injektion der Probe
Dies ist wahrscheinlich auf unlösliche Stoffe in der Probe oder auf eine lösliche Substanz im Probenlösemittel zurückzuführen, die in der mobilen Phase ausfällt.

Druck steigt leicht nach der Injektion, fällt aber dann
Dies ist wahrscheinlich auf unzureichende Lösung von Probenkomponenten oder auf den viskosen Widerstandsdruck zurückzuführen, der erhöht wird, wenn das Probenlösemittel sich mit der mobilen Phase vermischt.

6. Punkte, die regelmäßig beachtet werden sollten

Mobile Phasen und Probenlösungen filtern
Stellen Sie sicher, dass mobile Phasen und insbesondere Probenlösungen immer durch einen Membranfilter gefiltert werden. Darüber hinaus sollten Sie versuchen, Gradientlösungen miteinander zu mischen und Probenlösungen mit mobilen Phasen zu vermengen, um sicherzustellen, dass keine unlöslichen Stoffe vorhanden sind.

Zur Gewohnheit machen, den Druck während der Analysen aufzuzeichnen
Um Probleme so schnell wie möglich zu entdecken, sollten Sie regelmäßig die Druckwerte während der Analysen aufzeichnen.

Nullpunkt der Lösungsmitteldosier-Einheit anpassen
Um sicherzustellen, dass der Druck genau überwacht werden kann, sollte der Nullpunkt regelmäßig angepasst werden. Stellen Sie den Nullpunkt ein, während das Ablassventil offen ist und kein Fluss besteht.

Die Spitze des Auslassschlauchs des Detektors nach Abschluss der Analysen behandeln
Das Ende des Outlet-Schlauchs (Rückdruckrohr) des Detektors ist Luft ausgesetzt, sodass es dazu neigt, Lösungsmittel im Inneren des Schlauchs zu verdampfen. Nach Abschluss der Analysen, die eine Pufferlösung verwenden, stecken Sie das Ende des Schlauchs in die Abwasserflüssigkeit (ersetzen Sie es, wenn es trüb ist) oder wickeln Sie es mit Parafilm ein. Wenn das System mehrere Tage unbenutzt bleibt, trennen Sie die Säule und spülen Sie die LC-Leitungen mit Wasser und dann mit Methanol. Wenn eine mobile Phase verwendet wurde, die die Lebensdauer der Säule verkürzen könnte, stellen Sie auf jeden Fall sicher, dass sie gründlich vor der Lagerung gespült wird.

1. Flussbeschränker: Ein Durchflussbegrenzer ist hier ein 2 m langes Durchflussleitungsrohr mit einem Innendurchmesser von 0,1 mm, der an den Ausgangsanschluss der Lösungsmitteldosier-Einheit angeschlossen ist, um die Effizienz seines Hochdruckdämpfers zu verbessern, indem der Belastungsdruck bei der analytischen Flussrate um mehrere Zehner kgf/cm² erhöht wird.
2. High Sensitivity Damper: Ein Dämpfer, der verwendet wird, um eine Basislinie mit hoher Nachweisempfindlichkeit hinsichtlich Elektro-Leitfähigkeit, Elektrochemie und Brechungsindex zu erzielen, indem der Pulsfluss der Dosierung minimiert wird. Normalerweise wird er in Kombination mit einem Flussbeschränker verwendet.
3. Vorsäule: Diese wird stromaufwärts vom Injektor installiert, um die analytische Säule vor mobilen Phasen zu schützen.
4. Rückdruckkapillare: Ein Flussbeschränker, der stromabwärts von der Detektionszelle (Rückdruckseite) angeschlossen ist. Typischerweise wird eine 2 m lange Kapillare mit einem Innendurchmesser von 0,3 mm für UV- und andere Detektoren verwendet. Der Druck liegt bei etwa 2,1 bar für eine Wasser- oder Methanolflussrate von 1 mL/min. Er wird verwendet, wenn Luftblasen erzeugt werden, wenn die Zelle ungefähr auf atmosphärischem Druck ist.