Columnas de cromatografía monolítica
2. columna cromatográfica (tipo de rotación)
3. columna cromatográfica (manual)
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Descripción
Parámetros técnicos
Columnas de cromatografía monolíticason un avance revolucionario en el campo de las separaciones cromatográficas, que ofrecen un rendimiento y eficiencia mejorados en la química analítica y preparativa . a diferencia de las columnas tradicionales basadas en partículas, las columnas monolíticas cuentan con una matriz monolítica o inorgánica continua, las necesidades de la necesidad de la necesidad de la matriz de la necesidad de la fase de la fase de la fase. gotas de presión, transferencia de masa mejorada y estabilidad mejorada .
The monolithic matrix is typically synthesized within the column itself, creating a uniform and highly interconnected pore structure. This structure allows for efficient flow of the mobile phase through the column, facilitating rapid separations with minimal backpressure. Additionally, monolithic columns exhibit excellent chemical and thermal stability, making them suitable for a wide range of solvents and temperature Condiciones .
En general, el dispositivo representa un avance importante en la tecnología cromatográfica y proporciona a los científicos una herramienta poderosa para lograr una separación más rápida, más eficiente y repetible . su diseño único y rendimiento versátil que los hacen ideales para una amplia matriz de tareas analíticas y preparativas en campos como proteómicos, metabolómica e investigación farmacéutica {{{1 1}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}
Parámetros
Aplicaciones
en cromatografía líquida
Alta permeabilidad
Una de las ventajas clave de las columnas monolíticas es su alta permeabilidad . La permeabilidad se refiere a la capacidad de un fluido para fluir a través de un material poroso . en HPLC, la alta permeabilidad significa que la fase móvil (solvente) puede fluir a través de la columna más fácil y rápidamente .}
Backpressura reducida
La alta permeabilidad reduce la retroceso en la columna, lo que permite tasas de flujo más altas sin comprometer el rendimiento de la columna . Esto es particularmente importante en los sistemas HPLC donde las altas presiones pueden dañar el equipo o conducir a resultados inconsistentes .
Transferencia de masa mejorada
La estructura de poro abierto de las columnas monolíticas facilita una mejor transferencia de masa entre la fase móvil y la fase estacionaria . Esto da como resultado separaciones más eficientes y tiempos de análisis más cortos .
Alto rendimiento
La capacidad de usar tasas de flujo más altas sin aumentar la contrapresión permite el análisis de más muestras en un período de tiempo más corto, aumentando el rendimiento en las aplicaciones HPLC .
Alta eficiencia
Otra ventaja significativa de las columnas monolíticas es su alta eficiencia . en la cromatografía se refiere a la capacidad de la columna para separar los analitos basados en sus propiedades químicas .
Estructura de poros uniformes
Las columnas monolíticas tienen una estructura de poro uniforme, que garantiza un flujo constante e interacción de los analitos con la fase estacionaria . Esto conduce a una forma máxima mejorada y una eficiencia de separación .
Difusión de Eddy reducida
La estructura de poro abierta de las columnas monolíticas reduce la difusión de Fouca Eddy, que es un fenómeno que puede ampliar los picos y reducir la eficiencia de separación . minimizando la difusión de Eddy, las columnas monolíticas proporcionan picos más agudos y una mejor separación de analitos .
Escalabilidad
Las columnas monolíticas se pueden escalar fácilmente hacia arriba o hacia abajo para adaptarse a diferentes sistemas y aplicaciones de HPLC . Esta escalabilidad mantiene una alta eficiencia en un rango de tamaños de columnas, lo que hace que las columnas monolíticas sean versátiles para diferentes tareas de separación .
Implicaciones en HPLC
La combinación de alta permeabilidad y eficiencia hace que las columnas monolíticas sean ideales para varias aplicaciones de HPLC, que incluyen:
Separación de péptidos y proteínas
Las columnas monolíticas se usan comúnmente para la separación de péptidos y proteínas debido a su capacidad para manejar muestras de alta viscosidad y proporcionar una alta resolución .
Análisis farmacéutico
En la industria farmacéutica, las columnas monolíticas se utilizan para el análisis de las drogas y sus metabolitos, asegurando resultados precisos y reproducibles .
Análisis ambiental
Las columnas monolíticas también son adecuadas para el análisis de muestras ambientales, como contaminantes en el agua y el aire, debido a su alta eficiencia y estabilidad de separación .
Rendimiento mejorado en columnas de diámetro estrecho
- En columnas de diámetro estrecho, la ruta de difusión radial para los analitos es más corta en comparación con las columnas más grandes .columnas de cromatografía monolítica, con su estructura de poros abierta e interconectada, facilitan la difusión radial eficiente, asegurando que los analitos se equilibren rápidamente entre las fases móviles y estacionarias .
- Esta rápida equilibrio conduce a picos más nítidos y una mejor eficiencia de separación, especialmente para analitos con propiedades químicas similares .
- La difusión de Eddy, que puede ampliar los picos y reducir la eficiencia de la separación, se minimiza en columnas monolíticas debido a su estructura de poro uniforme . En columnas de diámetro estrecho, este efecto se amplifica aún más, ya que el diámetro menor reduce la oportunidad para que se formen .}}
- Como resultado, las columnas monolíticas de diámetro estrecho proporcionan picos más estrechos y una mejor resolución entre los analitos .
- Las columnas monolíticas tienen una superficie alta por unidad de volumen debido a su estructura porosa . En columnas de diámetro estrecho, esta superficie alta permite interacciones más eficientes entre los analitos y la fase estacionaria, mejorando el rendimiento de la separación .
- En HPLC, la generación de calor puede afectar el rendimiento de la separación, particularmente en las separaciones de alta velocidad . columnas monolíticas, con su estructura de poro continuo, facilitan una mejor transferencia de calor en comparación con las columnas basadas en partículas .
- En columnas de diámetro estrecho, esta transferencia de calor mejorada ayuda a mantener un perfil de temperatura consistente en la columna, reduciendo las variaciones relacionadas con la temperatura en la eficiencia de separación .
- Las columnas monolíticas exhiben una caída de presión más baja en comparación con las columnas basadas en partículas, especialmente a altas tasas de flujo . En columnas de diámetro estrecho, esta caída de baja presión permite el uso de tasas de flujo más altas sin comprometer la integridad de la columna o el rendimiento de la separación .
- Las tasas de flujo más altas se traducen en tiempos de análisis más cortos y un mayor rendimiento, lo que hace que las columnas monolíticas de diámetro estrecho sean ideales para separaciones de alta velocidad .
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en cromatografía de gases
In gas chromatography (GC), monolithic columns, although less prevalent compared to their use in liquid chromatography, offer unique advantages in specific applications. Research in this area has focused on the preparation, optimization, and utilization of monolithic capillary columns within GC systems. These columns exhibit several beneficial characteristics, such as enhanced separation efficiency and lower backpressure, que puede mejorar significativamente el rendimiento de los análisis GC .
La preparación de columnas capilares monolíticas para GC implica varios pasos críticos, incluida la selección de materiales porosos apropiados, la formulación de la solución de monómero y el proceso de polimerización . Los materiales monolíticos están compuestos típicamente de polímeros altamente retenidos en forma cruzada o matrices inorgánicas que proporcionan una estructura porosa continua dentro de la columna dentro de la columna.}} Otment de la estructura de la estructura de la estructura de los análisis de la columna de la columna que permite la estructura de la estructura de la columna.}}}}}}}}}}}} de la estructura. en sus interacciones con la fase estacionaria y su difusión a través de los poros .
Once prepared, monolithic columns require optimization to ensure maximum performance in GC applications. This may involve adjusting the column dimensions, the porosity and pore size distribution of the monolithic material, and the choice of stationary phase chemistry. Optimization also includes fine-tuning the GC operating conditions, such as temperature programming, carrier gas flow rate, and injection techniques, to match the specific requirements de los analitos que se separan .
Las principales ventajas de las columnas capilares monolíticas en GC se encuentran en su eficiencia de separación mejorada y una contrapresión reducida . La estructura porosa continua de los materiales monolíticos facilita la transferencia de masa más rápida y las separaciones cromatográficas más eficientes, lo que lleva a un análisis más corto y una mejor resolución máxima . adicional, la parte baja de la parte posterior de la espalda por la generación de la generación de la generación de la columna de la columna más de la columna de más de la columna y los tiempos más bajos de los tiempos más altos de la columna más alta de los tiempos de mayor columna de la columna más alta de la columna de la columna más de la columna de la columna más de la columna de la columna de más de la columna de la columna más. y/o tasas de flujo de gas de portador más altas, mejorando aún más las capacidades de separación .
La retroceso reducida es particularmente beneficiosa en las aplicaciones GC de alta resolución, donde se desean velocidades de gas altas portadoras para mejorar la eficiencia de la separación, pero a menudo están limitadas por las capacidades de manejo de presión de la instrumentación GC . columnas monolíticas pueden ayudar a superar estas limitaciones, lo que permite separaciones más exigentes con alta sensación y resolución .}}
Debido a sus propiedades únicas,columnas de cromatografía monolíticaEn GC, han encontrado aplicaciones en varios campos, incluyendo análisis ambiental, seguridad alimentaria, pruebas farmacéuticas y análisis petroquímico . En estas aplicaciones, la capacidad de lograr una alta eficiencia de separación y tiempos de análisis reducidos es crucial para resultados precisos y confiables .
Tecnología de preparación
Las técnicas de preparación decolumnas de cromatografía monolíticaIncluye principalmente la polimerización in situ y el método sol-gel . La siguiente es una introducción a las técnicas de preparación de diferentes tipos de columnas monolíticas:
Tecnología de preparación de columnas integrales de polímeros orgánicos
Polimerización de radicales libres
Principio: los monómeros que contienen dobles enlaces de olefina se usan principalmente . de acuerdo con los diferentes monómeros de polimerización, generalmente se pueden clasificar en tres tipos: tipo de polimerización, tipo de poliacrilamida y el tipo de polimetilato . durante el proceso de reacción de polimerización, el peso molecular del polímero formado por polimerización mantiene la polimerización que mantiene la polimerización que mantiene la polimerización que mantiene la polimerización que mantiene la polimerización que mantiene la polimerización que mantiene la polimerización que mantiene el polimerización que sigue formado por polimerización que sigue formado por polimerización que mantiene la polimerización que mantiene la polimerización que mantiene el polimerización que sigue formado por polimerización. Aumento de . Cuando alcanza un cierto nivel, el sistema sufre una descomposición espinodal para formar una estructura porosa doble continua .
Paso:
Selección de monómeros: los monómeros de uso común incluyen acrilato, metacrilato, estireno, etc. .
La adición de agentes de reticulación y porógenos: como el dimetacrilato de etilenglicol, el divinilbenceno, etc. ., se usa para aumentar la resistencia mecánica y la estabilidad de la columna integral; Los porógenos incluyen solventes orgánicos (como tolueno, dodecanol) y solventes solubles en agua (como el polietileno glicol), que se utilizan para regular la estructura de los poros .
Adición del iniciador: como Azo diisobutileno, peróxido de benzoilo, etc. ., para iniciar la reacción de polimerización .
Reacción de polimerización: limpie y active el tubo de columna para garantizar buenas propiedades de superficie . El monómero, el agente transversal, el agente formador de poros y el iniciador se mezclan de manera uniforme en una cierta proporción, inyectado en el tubo de columna y una reacción de polimerización se inicia a una cierta temperatura para formar una columna integral .}
Post-tratamiento: los pasos como la eliminación de agentes formadores de poros, pruebas de rendimiento de columna y modificación de rendimiento . El tamaño de los poros y la distribución de la columna completa se controlan cambiando el tipo y la proporción del agente porogénico . Las propiedades de la superficie de toda la columna se cambian mediante métodos de modificación química para mejorar la selección y el rendimiento de la separación .}}
Polimerización paso a paso: un nuevo método para preparar columnas monolíticas utilizando la reacción de polimerización paso a paso de epoxi y amino en los últimos años ., por ejemplo, el grupo Hosoya utilizó bisfenol un diglycidylcidyl y 4,4 '-diamino-diiclohexilmetano para la política adicional en 80-160}}}}}}}}}}}} Al ajustar el tamaño de poro con PEG de diferentes pesos moleculares, obtuvieron materiales porosos con buenas estructuras tridimensionales . Posteriormente, polimerizaron tri (2, 3- óxido de propileno) isocianato con isocianato de trifuncional con BACM y Chiral 1,}}}} ciclohexine.}}}}}}}}}}}}}}} {14 {14 {14 {14 {14 {14 {14 {14} La columna integral resultante tenía un tamaño submicrónico, y la eficiencia de la columna alcanzó 200, 000 placas/m al separar el alquilbenceno .
Tecnología de preparación de columnas monolíticas de gel de sílice inorgánica
Principle: It is prepared by the sol-gel method using silicon oxide as the main raw material. The most significant chemical changes in the sol-gel method are the hydrolysis and polycondensation reactions that occur during the transformation from sol to gel. The hydrolysis and polycondensation reactions of alkoxysilanes are a pair of competing reactions that occur simultaneously, and the actual El proceso de reacción es más complejo .
Paso:
Initial reaction: With acid as the catalyst, water-soluble organic polymers play a significant role. The decomposition and gelation of the unstable phase occur almost simultaneously. Due to the hydrolytic polymerization of alkoxysilane, silica gel enriched phase and solvent enriched phase are formed respectively. The silica gel enrichment phase forms a micron-sized silicon framework, and the solvent enrichment phase becomes micron-sized through pores. The ratio of through hole size to skeleton size can be regulated by changing the composition of the initial reactants. The diameter of the structural skeleton is generally 0.5-2μm, and the size of the through holes is 1-8 μm .
El proceso de preparación específico: en 1991, el grupo Nakanishi informó la tecnología de preparación de los materiales integrales de gel de sílice poroso: bajo la condición de la presencia de polímero orgánico soluble en agua, sulfonato de estireno de sodio, tetrametoxisilano forma gel de sílice con diferentes estructuras tridimensionales en la acción catalítica del ácido nitrico {{}}}} de polímeros orgánicos como el ácido poliacrílico o el óxido de polietileno, con ácido nítrico como catalizador, para preparar materiales de gel de sílice monolítico, y realizó discusiones en profundidad sobre sus mecanismos y condiciones de preparación . en 1996, el grupo Tanaka informó por primera vez la preparación de las columnas monolíticas de siliceo para las columnas monolíticas de sí tetrametoxisilano, óxido de polietileno y el ácido acético del catalizador en 0 grado C para 0 . 5 horas para formar un gel, que luego se inyectó en un tubo de moho . La columna preparada se reaccionó durante la noche a 40 grados, luego se preparó con Mesopods, se secó y calcó {14 {14}. recubierto con politetrafluoroetileno con feo de calor para formar una columna integral de gel de sílice, y luego modificada químicamente en la columna . Las columnas monolíticas preparadas por este método tienen esqueletos de tamaño micrón fuerte permeabilidad.
Tecnología de preparación de columnas monolíticas híbridas orgánicas inorgánicas
The organic-inorganic hybrid monolithic column combines the flexibility of the organic phase with the stability of the inorganic phase. Its preparation method is usually based on the preparation of organic polymer monolithic columns or inorganic silica gel monolithic columns, and introduces organic-inorganic composite materials. Through specific chemical reactions or physical mixing methods, Los componentes orgánicos e inorgánicos se distribuyen uniformemente dentro de la columna . forman una estructura de columna integral con propiedades especiales .
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