Dlaczego przygotowanie próbki przed rozdzielaniem ma kluczowe znaczenie dla Twojej analizy?

Podczas stosowania chromatografii jonowej (IC) jako techniki analitycznej próbki często nie mogą być nastrzykiwane bezpośrednio na kolumnę rozdzielającą. Istnieje kilka powodów: próbki mogą zawierać cząsteczki lub koloidy, stężenie analitu może być zbyt wysokie lub zbyt niskie, matryca próbki nie nadaje się do bezpośredniego nastrzyku lub próbka wymaga uprzedniego zobojętnienia. Są to powszechne i czasami skomplikowane wyzwania, przed którymi stoi codzienna praca laboratoryjna. Metrohm Inline Sample Preparation (MISP) oferuje szerokie spektrum prostych, oszczędzających czas i koszty rozwiązań dla tego rodzaju sytuacji. Ten artykuł zawiera przegląd i kilka spostrzeżeń na temat technik MISP — naszych rozwiązań do automatycznego przygotowania próbek inline z różnych matryc do analizy IC. Korzystanie z MISP to pierwszy krok do zaoszczędzenia cennego czasu i pieniędzy przy jednoczesnym zwiększeniu niezawodności i precyzji pomiarów.

Zaprezzentowane zostaną następujące tematy (kliknij, aby przejść bezpośrednio do konkretnego zagadnienia):

• Wprowadzenie do MISP
• Najpopularniejszy rozwiązania do przygotowywania próbek inline, firmy Metrohm: ultrafiltracja, dializa, rozcieńczanie i częściowy nastrzyk na pętle
• Ekstrakcja Inline Metrohm
• Wstępne zatężanie Inline Metrohm
• Metrohm zatężanie Inline z zatężanie matrycy Inline
• Neutralizacja Inline Metrohm
• Usuwanie kationów Inline Metrohm
• Streszczenie

Wszystkie kroki związane z procesem przygotowania próbki inline odbywają się pomiędzy autosamplerem, na którym umieszczane są próbki, a nastrzykiem próbki na kolumnę analityczną z zaworem 6-torowym (Rysunek 2). 

Najpopularniejszy rozwiązania do przygotowywania próbek Inline firmy Metrohm: ultrafiltracja, dializa, rozcieńczanie i częściowy nastrzyk na pętle.

Wiele rodzajów próbek zawiera cząsteczki (np. ścieki, woda rzeczna itp.) i nigdy nie należy ich wstrzykiwać bezpośrednio do kolumny separacyjnej. Z tego powodu Metrohm oferuje instrumenty IC z roztworem do ultrafiltracji, w którym cząstki są usuwane z próbki przed nastrzykiem. W Ultrafiltracja inline  jest w pełni zautomatyzowana i nie wymaga żadnego ręcznego filtrowania próbek, oszczędzając czas i materiały eksploatacyjne np. poszczególne filtry.

Obejrzyj wideo, aby zobaczyć, jak działa Ultrafiltracjia Inline.

Ekonomicznym rozwiązaniem, które może łatwo usuwać koloidy, białka lub kropelki oleju z matryc próbek o dużym obciążeniu organicznym jest dializa inline. W przeciwieństwie do tradycyjnego wytrącania Carreza, pominięto wiele ręcznych czynności, dzięki czemu dializa inline jest ekonomiczną i prostą techniką analizy złożonych próbek, takich jak soki owocowe i warzywne, mleko lub inne produkty mleczne. Zarówno ultrafiltracja inline, jak i dializa gwarantują najdłuższą żywotność kolumn separacyjnych i chronią systemy IC przed niepotrzebnymi przestojami.

Technika częściowego nastrzyku na pętlę (MiPT) lub rozcieńczenia inline można dodać do ustawień ultrafiltracji, gdy zakres stężeń próbki jest poza zakresem kalibracji. Kolejną istotną zaletą stosowania MiPT lub Inline Dilution jest możliwość wykonania automatycznej kalibracji inline tylko z jednego podstawowego rozwiązania standardowego. To ponownie oszczędza cenny czas, który w przeciwnym razie zostałby poświęcony na przygotowanie serii roztworów wzorcowych, a dodatkowo zwiększa wiarygodność danych poprzez ograniczenie do minimum błędów pipetowania i obliczeń.

Rysunek 3 pokazuje, w jaki sposób Metrohm IC umożliwia stosowanie zasad niskich kosztów eksploatacyjnych. Liczby te opierają się na danych z laboratorium kontraktowego
w USA, które analizuje około 14 000 próbek rocznie korzystając z systemu Metrohm IC. Oprócz wydłużenia żywotności kolumny dzięki ultrafiltracji inline i dostosowaniu stężenia próbki za pomocą automatycznego rozcieńczania w linii, dane te wyraźnie pokazują duży wpływ na oszczędności kosztów, również przy stosowaniu technik MISP do analizy IC.

Matryce próbek są niezwykle zróżnicowane. Dlatego wymagane są bardziej szczegółowe techniki MISP (Rysunek 4) i zostanie wyjaśnione bardziej szczegółowo w kolejnych sekcjach. 

Ekstrakcja liniowa Metrohm

Ekstrakcja, powszechny etap oczyszczania i przygotowywania próbek, umożliwia przeniesienie składników z jednego podłoża do drugiego, umożliwiając w ten sposób analizę składników jonowych w niepolarnych matrycach organicznych. Istnieje wiele różnych procedur ekstrakcji, np. klasyczna ekstrakcja ciecz-ciecz. Jako proces zautomatyzowany Metrohm Inline Extraction, proces ciecz-ciecz, jest stosowany do przenoszenia rozpuszczalnych w wodzie składników z niepolarnej fazy organicznej (takiej jak bioetanol) do fazy wodnej – niezbędnej do analizy IC. Dokładną ilość próbki (fazy organicznej) przenosi się do naczynia do rozcieńczania, do którego dodaje się pożywkę (zwykle ultraczystą wodę)
i miesza przez określony czas. Tworzą się dwie fazy, przy czym faza wodna zawiera teraz wszystkie możliwe do ekstrakcji rozpuszczalne w wodzie składniki oryginalnej próbki. Wszelkie pozostałe kropelki organiczne są usuwane z tej fazy podczas późniejszej zautomatyzowanej dializy Metrohm Inline.

Wstępne zatężanie linii Metrohm

Dla każdej metody analitycznej istnieją ograniczenia dotyczące najmniejszego wykrywalnego stężenia. W przypadku chromatografii jonowej, w zależności od zastosowanego systemu, granice te wynoszą od 0,1 µg/L do 100 µg/L dla wstrzyknięcia pełnej pętli 20 µL. Metrohm Inline Preconcentration znacznie zwiększa czułość pomiaru i umożliwia dokładne pomiary w zakresach stężeń aż do zakresu ng/L.

W tej technice MISP zamiast pętli próbki używana jest kolumna do wstępnego zatężania (PCC). Kolumna ta charakteryzuje się właściwościami funkcjonalnymi bardzo podobnymi do kolumn separacyjnych — jeśli określona objętość próbki zostanie przepuszczona przez PCC, odpowiednie jony zostaną zatrzymane. Poprzez wstrzyknięcie nagromadzone jony są przenoszeone wraz z eluentem na kolumnę rozdzielającą.

Kliknij wideo, aby zobaczyć, jak działa Metrohm Inline Preconcentration.

Inteligentne wstępne zagęszczanie z eliminacją matrycy w linii

Inteligentna technika wstępnego zagęszczania Metrohm z eliminacją matrycy (MiPCT-ME) umożliwia oznaczanie niskich stężeń analitów obecnych w niejonowej matrycy
z wysokim stopniem powtarzalności. Po przepłukaniu próbki przez kolumnę do wstępnego zatężania, niejonowe składniki próbki są wypłukiwane z kolumny do wstępnego zatężania ultraczystą wodą.

Usunięcie składników niejonowych z próbki zapobiega ich zakłócaniu docelowych analitów. Stężenia analitu można mierzyć w zakresie od ng/L do mg/L z dużą precyzją
i dokładnością za pomocą MiPCT-ME (Rysunek 5). Ta zautomatyzowana technika przygotowywania próbek w linii jest stosowana ogólnie do analizy śladowej w matrycach, takich jak metanol, nadtlenek wodoru, izopropanol, etanol, próbki wody z elektrowni i chemikalia półprzewodnikowe.

Neutralizacja liniowa Metrohm

Silnie zasadowe lub kwaśne próbki mogą powodować problemy w analizie metodą chromatografii jonowej, ponieważ mogą powodować uszkodzenia kolumny separacyjnej
i mieć bezpośredni wpływ na wydajność separacji. Tego rodzaju próbki mogą być naturalnie kwaśne lub zasadowe lub mogą być wynikiem procesów trawienia niezbędnych do ekstrakcji analitów z gleb, tekstyliów lub innych stałych matryc. Z pomocą Neutralizacji Inline Metrohm takie próbki mogą być przygotowywane w pełni automatycznie podczas wstrzykiwania próbki, a następnie analizowane bezpośrednio, bez żadnej ręcznej interwencji. Technika ta nadaje się również do oznaczania ultraśladowych analitów.
Po neutralizacji inline nawet silnie alkaliczne próbki mogą być wstępnie zatężane, co ułatwia analizy w zakresie stężeń ng/l.

Usuwanie kationów Inline Metrohm

Metrohm Inline Cation Removal (Usuwanie kationów Inline Metrohm) to szczególnie poręczne narzędzie używane na przykład do usuwania metali przejściowych z próbek galwanizowanych. Jony metali są wymieniane na sód (Na⁺) w module przygotowania próbki. Prosta wymiana na protony jest czasami nieodpowiednia, szczególnie w przypadku próbek z przemysłu galwanicznego, ponieważ spowoduje to, że próbka będzie zbyt kwaśna. Usuwanie kationów inline zapobiega wytrącaniu się wodorotlenków metali w układzie IC. Analiza ze zintegrowanym usuwaniem kationów inline działa w pełni automatycznie, niezawodnie i niezawodnie.

Podsumowanie

Techniki MISP oferują laboratoriom wiele rozwiązań dla wyzwań związanych
z ręcznym przygotowywaniem próbek. Wyniki są jasne:

• mniej czasu poświęca się na żmudne, powtarzalne zadania
• dane są bardziej wiarygodne i powtarzalne, gdy błędy ręczne są zminimalizowane
• oszczędności kosztów dzięki ograniczeniu pracy ręcznej i szybszemu przetwarzaniu próbek

W poniższej tabeli wymieniono więcej najważniejszych elementów przygotowywania próbek Metrohm Inline. 

W zależności od zastosowania, Metrohm oferuje różnorodne Systemy ProfIC Vario składający się ze zautomatyzowanych technik MISP połączonych z w pełni wyposażonym 940 Professional IC Vario wraz z automatyzacją.

Dostepna literatura (materiały w języku angielskim)

Metrohm Inline Sample Preparation i inteligentne techniki wstrzykiwania

Broszura: Przygotowanie próbki w linii Metrohm

Blog Metrohm: Zwiększ produktywność i rentowność analiz środowiskowych dzięki IC

Webinar: Automatyczna kalibracja w IC