HPLC Kapillaren und Fittings richtig wählen und montieren
Edelstahl oder PEEK, Innendurchmesser, Totvolumen, Hülsen und Leckagen. Belegte Druck und Volumenwerte aus Herstellerunterlagen und eine Montageanleitung.
Kapillaren und Verschraubungen entscheiden in der HPLC mit darüber, wie scharf Peaks bleiben und ob eine Verbindung dicht hält. Dieser Ratgeber fasst Unterlagen von IDEX Health & Science, Waters, Thermo Fisher Scientific, Shimadzu und Agilent zusammen. Alle Zahlen stammen aus diesen Quellen und gelten für die dort beschriebenen Produkte.
Edelstahl, PEEK oder Quarzglas
IDEX beschreibt PEEK als biokompatibel, gegen die meisten gängigen Lösungsmittel beständig, flexibel und leicht zu schneiden. Es ersetzt Edelstahl in den meisten flüssigkeitsanalytischen Systemen. Edelstahlrohr liegt vorgeschnitten mit flachen, gratfreien Enden vor. Quarzglas mit Polyimidmantel wird bei Mikro und Nano HPLC eingesetzt.
Die Tabelle zeigt Druckangaben aus dem IDEX Katalog. Bei Edelstahl ist das der sichere Dauerarbeitsdruck, er liegt unter dem Berstdruck.
| Typ | Außendurchmesser | Innendurchmesser | Maximaldruck laut IDEX | Einsatz laut Quelle |
|---|---|---|---|---|
| PEEK | 1/16 Zoll | 0,005 bis 0,010 Zoll | 7.000 psi (483 bar) | analytische HPLC |
| PEEK | 1/16 Zoll | 0,020 Zoll | 6.000 psi (414 bar) | keine Angabe |
| PEEK | 1/8 Zoll | 0,062 Zoll | 4.000 psi (276 bar) | semipräparative HPLC |
| PEEK Kapillare | 1/32 Zoll | 0,005 Zoll | 5.000 psi (345 bar) | Hochdruckweg bei Mikrobore |
| PEEK Kapillare | 360 µm | 100 µm | 2.000 psi (138 bar) | Kapillarsysteme |
| Edelstahl | 1/16 Zoll | 0,005 Zoll | 21.600 psi (1.489 bar) | analytische HPLC |
| Edelstahl | 1/16 Zoll | 0,010 Zoll | 19.700 psi (1.358 bar) | analytische HPLC |
| Edelstahl | 1/32 Zoll | 0,004 Zoll | 19.300 psi (1.331 bar) | Hochdruck, flexibler |
| Quarzglas mit Polyimid | 360 µm | 20 bis 150 µm | 10.000 psi (690 bar) | Mikro und Nano HPLC |
Der Druck der Strecke wird vom schwächsten Teil begrenzt. Thermo nennt für seine Viper Kapillaren aus Edelstahl 1.310 bar, aus PEEK 345 bar und aus MP35N 1.517 bar. Shimadzu nennt für Außengewindemuttern am Säulenanschluss 20 MPa bei der Ausführung aus PEEK und 130 MPa bei der Mutter mit zugehöriger Hülse für 1,6 mm Rohr.
Innendurchmesser, Volumen und Peakverbreiterung
IDEX hält Rohr mit 1/16 Zoll Außendurchmesser und 0,010 Zoll Innendurchmesser für meist unkritisch im gesamten analytischen System. Der Druckabfall bleibt vernachlässigbar, und die Bohrung begrenzt die Bandenverbreiterung. Shimadzu nennt für Säulen der Reihe Shim-pack Scepter PEEK Rohr mit 0,25 bis 0,3 mm Innendurchmesser. Bei UHPLC gelten Edelstahlrohre mit 0,1 bis 0,2 mm. Die Strecke vom Injektor zur Säule soll so kurz wie möglich sein.
Das Volumen steigt mit dem Quadrat des Durchmessers. Die Werte stammen von Upchurch Scientific. Pro Meter ist aus pro Zentimeter umgerechnet.
| Innendurchmesser | Innendurchmesser in mm | µL pro cm | µL pro m |
|---|---|---|---|
| 0,004 Zoll | 0,102 | 0,081 | 8,1 |
| 0,005 Zoll | 0,127 | 0,127 | 12,7 |
| 0,007 Zoll | 0,178 | 0,248 | 24,8 |
| 0,010 Zoll | 0,254 | 0,507 | 50,7 |
| 0,020 Zoll | 0,508 | 2,027 | 202,7 |
Fünfzig Zentimeter Rohr mit 0,010 Zoll fassen rund 25 µL, mit 0,005 Zoll rund 6 µL.
Zu viel Volumen im Fließweg verbreitert Peaks, senkt die Auflösung und die Empfindlichkeit. Thermo nennt als Ursachen Hohlräume in Verschraubungen, lange oder weite Kapillaren und ein ungünstig gebautes Injektionssystem. IDEX führt als Folgen verzögerte Laufzeiten, breitere Peaks, schlechtere Trennung, Verschleppung und aufgespaltene Peaks an. IDEX rät, den Rohrinnendurchmesser an die Durchgangsbohrung im Gerät anzugleichen. Laut Shimadzu spricht stärkeres Tailing früher Peaks gegenüber späten für Totvolumen, dann sind die Verbindungen zu prüfen.
Hülsen, Verschraubungen und herstellerspezifische Systeme
Klemmring aus Metall
Bei Edelstahlrohr im Waters System gilt ein festes Verfahren. Rohr durch Schraube und Hülse führen und ganz in die Bohrung einschieben. Schraube handfest anziehen, bis sie stoppt, und markieren. Mit dem Schlüssel eine dreiviertel Umdrehung zugeben und die Markierung beobachten. Dann Schraube und Hülse lösen und prüfen, ob die Hülse fest sitzt. Beim erneuten Einbau handfest anziehen und eine Viertelumdrehung mit dem Schlüssel zugeben. Waters nennt den Artikel für ACQUITY UPLC, ACQUITY Arc und Alliance. Übertragen Sie die Umdrehungen nicht auf andere Systeme.
IDEX sieht als häufige Leckursache eine Hülse an falscher Position auf der Rohrwand. Falsche Wahl oder Montage einer Verschraubung führt zu Leckage oder Totvolumen.
Fingertight und Polymer
Laut IDEX arbeiten Fingertight Verschraubungen aus Polymer in denselben Aufnahmen wie die Metallgegenstücke. Die Wahl hängt von Chemikalien, Probe, Druck und Temperatur ab. IDEX warnt bei PEEK Rohr mit 25 µm Innendurchmesser, dass manche Verschraubungen die Bohrung verschließen können, vor allem mit Schlüssel angezogene.
Hülsen sind nicht beliebig tauschbar. Waters gibt für die dreiteilige Fingertight Verschraubung am Vorheizer an, dass Hülsen nicht zwischen Produktgenerationen austauschbar sind. Ältere ACQUITY Geräte nehmen die gefangene Hülse nicht auf.
Shimadzu verlangt beim Säulenanschluss Handanzug. Nicht mit dem Schlüssel überdrehen und beim Montieren am Endfitting halten, nicht am Säulenkörper. Teile mit integrierter Hülse können die Fritte beschädigen, wenn sie zu fest angezogen werden. Shimadzu empfiehlt für diesen Fall das hülsenlose Nexlock. Vor dem Anschluss ist die Leitung mit Fließmittel zu spülen.
Hülsenlose Systeme
Die Viper Verschraubung von Thermo kommt ohne Hülse aus und dichtet an der Rohrspitze mit einem PEEK Dichtelement. Thermo gibt sie fingertight bis 1.500 bar an, mit Gewinde für 10-32 Anschlüsse. Bei herkömmlichen Verschraubungen sieht Thermo ein mögliches Zusatzvolumen von 100 bis 500 nL durch falsch sitzende Hülsen. Eine durchgerutschte Kapillare verformte die Peaks schon bei 600 bar.
Laut Vanquish Neo Handbuch wird die Kapillare in den Anschluss gesteckt, mit den Fingern angezogen und mit dem Drehmomentschrauber bis zum hörbaren Klick fertig angezogen. Anziehen und Lösen erfolgt nur bei Druck null und nur mit Fingern und dem mitgelieferten Werkzeug.
Agilent beschreibt für die Kapillarverschraubungen am Durchflusszellenkörper eines Detektors ein zulässiges Drehmoment von höchstens 0,7 Nm. Schlüssel und Adapter wirken dort zusammen als Drehmomentschlüssel.
Rohr schneiden und vorbereiten
IDEX liefert PEEK Rohr in Stücken von fünf Fuß, grob auf etwa fünf Fuß und einen Zoll geschnitten. Machen Sie vor dem Einsatz einen sauberen Anschnitt, besonders bei kleinem Innendurchmesser. Eine Rasierklinge geht, ein Rohrschneider liefert den besseren Schnitt. Beim Schneiden von Edelstahl wird das Rohrende aufgeraut. IDEX rät deshalb zu vorgeschnittenem Rohr und empfiehlt, selbst gekürztes Rohr zu passivieren. Flache, gratfreie Enden sind für totvolumenarme Verbindungen wichtig.
Leckagen beheben
Thermo beschreibt für Viper Kapillaren bei Lecks dieses Vorgehen bei Druck null. Kapillare entfernen, die Enden mit einem Isopropanol getränkten, fusselfreien Tuch reinigen und neu einsetzen. Bleibt die Verbindung undicht, kommt eine neue Kapillare. Bei Metallhülsen nach Waters prüfen Sie den festen Sitz der Hülse. Shimadzu nennt ein lockeres Endfitting als mögliche Leckstelle. Prüfen Sie die Vorgabe für andere Verschraubungen in der Herstellerunterlage.
Passende Teile aus dem Katalog
Die Passung wird vor der Bestellung anhand von Typenschild und Teilenummer des Geräts geprüft.
- Die 5021-1820 ist laut Katalogname eine flexible Kapillare mit 0,12 mm Innendurchmesser und 105 mm Länge ohne Verschraubungen.
- Die 0100-1543 ist laut Katalogname eine PEEK Fingertight Verschraubung mit Hülse.
- Die 0100-2441 ist laut Katalogname ein ZDV Verbinder aus PEEK mit Fittings.
- Die 6040.2325 ist eine Viper Kapillare aus Edelstahl mit 0,13 mm Innendurchmesser und 250 mm Länge.
- Die 6041.5616 ist eine Viper Kapillare aus PEEK mit 0,13 mm und 150 mm.
- Das 00301-22912 ist PEEK Rohr mit 0,005 Zoll Innendurchmesser und 1/16 Zoll Außendurchmesser in Rot.
- Das 220-91246-02 ist ebenfalls rotes PEEK Rohr mit 0,005 Zoll in einer Rolle von zehn Fuß zum Ablängen.
- Der 00101-18202 ist ein LC Verbinder aus PEEK mit 0,010 Zoll Bohrung.
- Der Satz 700003139 ist laut Katalogname ein wiederverwendbares Fingertight Fitting mit 10-32 Gewinde von Waters.
- Die WAT271023 ist eine zweiteilige Hülse für 1/16 Zoll Rohr.
Häufige Fragen
Welcher Innendurchmesser ist für eine analytische HPLC üblich?
IDEX hält 0,010 Zoll bei 1/16 Zoll Außendurchmesser für meist unkritisch im ganzen System. Shimadzu nennt für PEEK 0,25 bis 0,3 mm und bei UHPLC für Edelstahl 0,1 bis 0,2 mm. Maßgeblich sind die Angaben im Handbuch Ihres Geräts.
Wie fest ziehe ich eine Verschraubung an?
Das ist herstellerspezifisch. Waters nennt für Metallhülsen dreiviertel Umdrehung nach handfest, Thermo den Klick des Drehmomentschraubers, Shimadzu am Säulenanschluss nur Handanzug. Agilent gibt am Detektor höchstens 0,7 Nm an. Halten Sie sich an die Vorgabe für Ihr System.
Woran erkenne ich Totvolumen an einer Verbindung?
Typisch sind breitere Peaks, schlechtere Trennung, Verschleppung und Tailing der frühen Peaks. Prüfen Sie dann Sitz und Schnitt der Rohrenden und die passende Hülse. Bleibt der Effekt, ersetzen Sie die Kapillare.
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