Сравнительная оценка характеристик демпферов пульсаций KNAUER с аналогичными решениями других компаний

25.10.2019
Демпферы пульсаций KNAUER отличаются высокими характеристиками демпфирования, надежностью безмембранной сборки и простотой включения в систему ВЭЖХ.
ВВЕДЕНИЕ

Насосы возвратно-поступательного действия, такие как поршневые насосы, являются стандартным решением для доставки элюента в системах ВЭЖХ. Данные устройства отличаются высокой надежностью и требуют незначительных эксплуатационных расходов, в то же время к существенным недостаткам таких устройств можно отнести наличие остаточной пульсации. Данный недостаток может быть неприемлемым при решении определенного спектра задач, таких как анализ микропримесей, на результаты которого в значительной степени могут повлиять остаточные пульсации насоса. В таких случаях в системе может применяться дополнительный демпфер пульсаций, который улучшает параметры базовой линии и сводит к минимуму пульсации давления. В данном исследовании представлен сравнительный анализ двух прототипов демпферов пульсаций KNAUER с двумя аналогичными устройствами конкурирующих компаний.


РЕЗУЛЬТАТЫ

Эффективность демпфирования

В процессе разработки метода неизбежно возникает задача определения предела обнаружения (LOD) и нижней границы определяемой концентрации (LOQ) анализируемого вещества. При этом возможность определения более низких концентраций неразрывно связана с уровнем шума базовой линии, который должен быть как можно ниже. Следовательно, высокая эффективность демпфирования устройства для сглаживания пульсаций помогает понизить уровень шумов и повысить отношение сигнал/ шум.

Демпфер пульсаций KNAUER (исполнение с большим объемом) сравнивался с двумя аналогичными решениями конкурентов с точки зрения эффективности демпфирования и объема задержки. На рисунке 1 показано, что при давлении 680 бар и скорости потока 0,5 мл/мин эффективность демпфирования устройства от KNAUER составляет 95%, в свою очередь эффективность работы демпферов пульсаций компаний 1 и 2 составляет 90% и 33% соответственно.

5256.jpg


Рисунок 1 – Графики давления, полученные с демпфером пульсаций KNAUER (исполнение с большим объемом), аналогичными устройствами двух других компаний, а также в конфигурации без демпфирования. Показания давления регистрировали с применением насоса AZURA P 6.1L при прокачке воды со скоростью потока 0,5 мл/мин; темно-синяя кривая – демпфер пульсаций KNAUER, серая – компания 1, красная – компания 2, светло-синяя – без демпфирования


Объем задержки

Для оценки влияния дополнительного объема задержки на характеристики системы ВЭЖХ было проведено сравнение объема задержки рассматриваемых устройств, а также выполнен градиентный тест. Объем задержки каждого демпфера пульсаций определяли по методике Долана, 2018 г. [1] (таблица 1). На рисунке 2 хорошо заметно, что сигналы, полученные при использовании демпферов пульсаций KNAUER, стабилизируются еще до окончания каждой ступени градиента, в то время как применение демпфирующих устройств конкурентов не позволяют достичь аналогичных показателей. Очевидно, что данные демпфирующие устройства, имеют области с недостаточной перфузией и, следовательно, для стабилизации ступеней градиента потребуется более длительная программа. Геометрия канала потока демпферов пульсаций KNAUER обеспечивает свободную промывку, благодаря чему достигается очень высокая эффективность смешивания.


6262.jpg


Рисунок 2 – Градиентный тест с использованием демпферов пульсаций KNAUER (большой объем (синяя кривая) и малый объем (зеленая кривая)) и демпферов конкурентов 1 (серая кривая) и 2 (красная кривая), подвижная фаза A: вода, подвижная фаза B: вода с кофеином в качестве следового элемента (0,015 г/л); более подробные результаты представлены на увеличенном фрагменте


Таблица 1 – Объем задержки различных демпферов пульсаций

Демпфер пульсаций

Объем задержки, мкл

KNAUER большой объем (темно-синий)

1465

KNAUER малый объем (зеленый)

625

Компания 1 (серый)

935

Компания 2 (красный)

480


2656.jpg


Рисунок 3 – Разделение бутила и пентилбензоата без демпфера пульсаций (светло-синяя кривая), с демпфером малого объема (зеленая кривая) и большого объема (темно-синяя кривая)


Проверка характеристик

Включение демпфера пульсаций в существующую систему градиентной ВЭЖХ вносит дополнительный объем после образования градиента, что приводит к сдвигу времени удержания и может привести к расширению пика. С целью исследования влияния двух исполнений демпфера пульсаций KNAUER на эти показатели, была проведена проверка характеристик (рисунок 3).

Было установлено, что при использовании демпфера пульсаций большого объема отношение сигнал/шум улучшилось на 50%, исполнение с малым объемом позволило улучшить данное соотношение на 30%. Сдвиг времени удерживания составил от 8 до 12 секунд (для малого объема) и от 17 до 23 секунд (для большого объема), в то время как высота пика снизилась на 2,5-3,5 % (малый объем) и на 2,2-6,6 % (большой объем).


МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Система AZURA®HPLC plus состояла из насоса с низким градиентом давления AZURA P 6.1L и детектора AZURA DAD 6.1L с герметичной проточной ячейкой. Колонка была заменена ограничительным капилляром (внутренний диаметр 0,18 мм, длина 15 м, противодавление ~ 90 бар).


Таблица 2 – Параметры метода 

 

Эффективность демпфирования

Градиент

Проверка характеристик

Скорость потока

0.5 мл/мин; 1 мл/мин

1 мл/мин

1 мл/мин

Элюенты

Вода

A: Вода

B: Вода с кофеином 0,015 г/л

A: Вода

B: Ацетонитрил

Длина волны детектора

254 нм

272 нм

254 нм

Скорость сбора данных

10 Гц

10 Гц

10 Гц

Постоянная времени

0.1 с

0.1 с

0.1 с



Таблица 3 – Программа работы насоса (градиент)

Время, мин

% A

%B

0:00

100

0

2:00

100

0

2:06

90

10

5:00

90

10

5:06

50

50

8:00

50

50

8:06

10

90

11:00

10

90

11:06

0

100

14:00

0

100

14:06

100

0

18:00

100

0

 

Таблица 4 – Программа работы насоса (проверка характеристик)

Время, мин

% A

%B

0:00

25

75

0:50

25

75

5:00

5

95

6:00

5

95

7:00

25

75



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Эффективность подавления остаточных пульсаций системного насоса при применении демпферов пульсаций KNAUER может достигать 95%. Это приводит к очень низким колебаниям давления и снижению шума базовой линии. Результаты градиентного теста также показывают высокую эффективность смешивания демпфера KNAUER. Это существенное преимущество, которое позволяет сэкономить время при смене подвижной фазы, а также при использовании градиентного метода. Использование демпферов пульсации оправдано при анализе следовых компонентов, поскольку они позволяют повысить значение отношения сигнал/шум до 50 % вследствие чего становится возможным значительное снижение уровней пределов обнаружения.  
Вернуться обратно
ОПУБЛИКОВАТЬ В СОЦ.СЕТЯХ