História do Metrohm IC – Parte 2
24/08/2020
Artigo
Compartilhar artigo
Na segunda parte de nossa série sobre o desenvolvimento de instrumentação de cromatografia iônica de alta qualidade na Metrohm, cobrirei desde meados da década de 1990 até meados da década de 2000. Durante esse tempo, Metrohm se concentrou em CI modular, abaixando supressão de fundo, além de trazer ainda mais métodos de detecção robustos para o mercado.
The 1990‘s. People start to care about the environment. Authorities impose quantitative limits on the presence of many substances, most of which must be detected down to trace levels. Metrohm builds the perfect tool for this: the 761 Compact IC.
Dr. Helwig Schäfer
Dr. Helwig Schäfer,
retired Head of R&D Ion Chromatography at Metrohm AG
2ª geração: O sistema modular IC – 1996
Enquanto o Labógrafo foi logo substituído por integradores (inicialmente por integradores e mais tarde por ferramentas de integração baseadas em PC), o detector de condutividade permaneceu invicto por um longo período. Melhorias na configuração do sistema, bem como ferramentas adicionais de manuseio de líquidos e recursos de automação, produziram a segunda geração do Metrohm IC: o sistema modular.
Ao mesmo tempo, as patentes iniciais sobre supressão química estavam prestes a expirar, permitindo a possibilidade de iniciar o desenvolvimento do Módulo Supressor Metrohm.
Módulo Supressor Metrohm (MSM)
A ideia do MSM é baseada na coluna de supressão descrita no artigo de Small, Stevens e Baumann [1]. Seu principal objetivo é remover a condutividade do eluente após a separação e antes da detecção da condutividade. Assim, o eluente precisa ser conversível em água por troca iônica.
No caso da cromatografia aniônica, o hidróxido de sódio é um exemplo de tal candidato. Ao substituir o sódio por um próton por meio de troca iônica, o eluente é convertido apenas em água. Os autores aplicaram uma coluna supressora de carga oposta (em comparação à coluna analítica) após a coluna analítica [1].
Como acontece com todas as coisas, as colunas supressoras têm algumas desvantagens. Eles precisam ser regenerados externamente de vez em quando. Dependendo da quantidade de cátions já ligados à coluna supressora, seu comportamento de separação e exclusão iônica é modificado. Isto leva a alterações nos tempos de retenção dos íons, principalmente no que diz respeito ao pico de carbonato, que se desloca bastante e interfere em outros picos de interesse. Por outro lado, um dos pontos mais positivos das colunas supressoras é a sua robustez.
Quando a HPLC falha: liberando o potencial da cromatografia iônica
A Metrohm procurava soluções para as desvantagens sem comprometer a robustez desta abordagem baseada em colunas.
Para superar a mudança no tempo de retenção devido ao uso de colunas supressoras, as dimensões da coluna foram reduzidas drasticamente. Isso resultou em um pequeno compartimento semelhante a um cartucho. A capacidade do trocador precisava permanecer alta o suficiente para executar, no mínimo, um único cromatograma. Sob a condição prévia de que apenas um cromatograma seja suprimido com um único compartimento supressor, desta forma todas as determinações têm exatamente as mesmas condições e nenhuma mudança no tempo de retenção pode ocorrer.
Agora era necessário regenerar o compartimento supressor antes da próxima injeção de amostra. Aqui, a ideia de um unidade rotativa com três compartimentos nasceu.
Todos os três compartimentos estão conectados a uma corrente líquida: a unidade 1 suprime a condutividade do eluente na corrente analítica, a unidade 2 é regenerada com ácido e a unidade 3 é enxaguada (sem ácido) com água ultrapura ou com o efluente do detector (agora conhecido como FLUXO). Antes de cada injeção, o rotor MSM é comutado em uma posição. Desta maneira, cada injeção usa sua própria unidade supressora recém-regenerada e enxaguada.
IC robusto: O Módulo Supressor Metrohm (MSM) explicado
A configuração de supressão final foi lançada como o Módulo Supressor 753 em 1996 juntamente com o sistema modular composto pelo Detector de 732 condutividades, Bomba de 709 IC, Centro de Separação IC 733, e a Processador de amostra 766 IC além de outros módulos de manuseio de líquidos. Juntamente com o IC Net, o software de aquisição e tratamento de dados baseado em PC, automação completa do sistema cromatográfico de íons estava disponível.
Embora o CI modular fosse extremamente flexível e abrisse possibilidades para um alto grau de oportunidades de automação, também era bastante complexo para aplicações simples e cotidianas.
Este IC de rotina necessário para usuários em geral foi introduzido em 1999 como o primeiro cromatógrafo de íons completo – o CI compacto 761. Era o instrumento ideal para executar aplicações padrão diretamente devido ao integração de todos os componentes básicos necessários para análise de IC. Estes incluíam: bomba IC, injetor, Módulo Supressor Metrohm com bomba peristáltica para regeneração (quando necessário) e enxágue e detector de condutividade. O 761 Compact IC foi o primeiro instrumento disponível apenas na versão sem metal.
IC com detecção amperométrica integrada
O Detector 641 VA inicial e seu sucessor, o Detector Amperométrico 791, eram instrumentos eletrônicos de alto desempenho que exigiam um nível bastante elevado de conhecimento em eletroquímica. O manuseio e a manutenção não foram tarefas fáceis, porém os analistas familiarizados com esses produtos ficaram extremamente satisfeitos.
Naquela época, definir tensões manualmente, bem como compensar o fundo com potenciômetros, estava desatualizado. Portanto, a Metrohm introduziu o 817 Bioscan em 2001.
Foi baseado no conceito de CI compacto. O 817 Bioscan consistia no detector amperométrico usado principalmente para aplicações de detecção amperométrica pulsada (PAD), um forno de coluna embutido, a unidade de válvula 812 (injetor) e a bomba 709 IC. Esta foi a entrada de Metrohm na análise de açúcares.
Detecção Amperométrica
O Detector Amperométrico 791 (introduzido em 1998 como o sucessor do Detector 641 VA), ainda era dedicado para uso como o detector ideal para aplicações que aplicavam detecção amperométrica DC.
3ª geração: IC Modular Avançado – 2003
Em 2003, Metrohm introduziu o «CI modular avançado» sistema, apresentando a mesma modularidade e conceito de controle remoto do anterior «Modular IC», mas com recursos aprimorados adicionados aos módulos individuais. Tanto a aquisição de dados quanto o controle remoto ainda eram gerenciados pelo software IC Net.
Na mesma época, foi desenvolvido o 811 Online IC, como um instrumento mais adequado para as duras condições ambientais dos processos de produção industrial. Pesando aproximadamente 450 kg, este peso pesado foi construído com um sistema IC modular Metrohm topo de linha e controlado pelo software IC Net, vindo em duas versões: canal único e também uma versão de canal duplo para medir ambos os ânions. e cátions. Este analisador de processo foi combinado com uma configuração modular de peças úmidas, que permitiu o uso de vários módulos (por exemplo, válvula de amostragem de 10 vias ou bomba de tubulação), para que o IC pudesse ser totalmente personalizado para atender aos requisitos do cliente em qualquer aplicação.
Devido ao sucesso do 811 Online IC, em 2002 foi lançada uma versão menor: o 821 Compact Online IC. Era comumente referido como “irmão mais novo” devido ao seu peso mais leve e tamanho reduzido.
Em 2005, o 861 Advanced Compact IC foi apresentado ao mundo laboratorial e, no mesmo ano, o 844 UV/VIS Compact IC foi colocado no mercado. Isso foi ambos o primeiro CI Metrohm UV/VIS assim como o primeiro cromatógrafo de íons UV/VIS completo. Foi dedicado a aplicações de reação direta e pós-coluna com detecção fotométrica. O 844 UV/VIS Compact IC foi complementar ao Bischoff Lambda 1010, usado em sistemas modulares como detector óptico opcional.
Qual é o próximo?
Em Parte 3, continuamos no final dos anos 2000 e além, cobrindo a evolução da supressão sequencial (a combinação de supressão química e CO2 supressão) além dos 4º e 5º gerações de cromatografia de íons Metrohm.
Suas conclusões de conhecimento
"Quando a HPLC falha: IC em análises de alimentos, água e farmacêuticas"
Este White Paper apresenta as possibilidades da cromatografia iônica para análises onde a HPLC falha.
Referência
[1] Pequeno, H.; Stevens, TS; Banheiro Baumann. Novo método cromatográfico de troca iônica usando detecção condutimétrica. Anal. Química. 1975, 47 (11), 1801–1809. https://doi.org/10.1021/ac60361a017
