이온 크로마토그래피(IC) 사용자라면 훈련 방법을 알고 계실 것입니다. 샘플에서 미량 수준의 음이온 또는 양이온을 추적할 때 낮은 감도로 인해 일상적인 테스트가 "최고점은 어디입니까?"라는 실망스러운 게임으로 바뀔 수 있습니다. 저는 수년 동안 IC 공급업체로서 이 분야에 참여하면서 매일 이 정확한 문제를 다루는 연구실 기술자 및 R&D 담당자와 이야기를 나누었습니다. 물에서 미량 오염물질을 테스트하든, 의약품의 반대 이온을 테스트하든, 자동차 재료를 테스트하든(잠깐만요, 우리는 배선이나 접착제를 테스트하는 사람들과도 협력하고 있습니다. 자세한 내용은 나중에 설명하겠습니다.) IC 감도를 향상시킨다고 해서 완전히 새로운 장비를 선택해야 하는 것은 아닙니다. 실제로 바늘을 움직이는 실제적이고 실행 가능한 수정 사항을 분석해 보겠습니다. 지나치게 복잡한 전문 용어가 아니라 문제 해결을 위해 우리에게 도움을 요청하는 실험실에서 작동하는 것을 본 것입니다.이온 크로마토그래피설정.
먼저, 대부분의 사람들이 건너뛰는 기본 사항인 시료 준비부터 시작해 보겠습니다. 기술자가 지저분하고, 미립자가 있거나, 너무 묽은 샘플을 몇 번이나 넘겨주고 피크가 작거나 존재하지 않는지 궁금해하는 경우가 얼마나 되는지 알 수 없습니다. 샘플이 제대로 준비되지 않으면 아무리 멋진 IC라도 작은 물질을 포착하지 못할 것입니다. 간단하게 설명하겠습니다. 샘플이 깨끗해 보이더라도 매번 0.22μm 또는 0.45μm 주사기 필터로 샘플을 필터링하십시오. 미립자는 컬럼을 막고 검출기 판독값을 망가뜨리므로 소스에서 바로 미립자를 제거하면 시스템이 더 만족스럽고 민감해집니다. 또한 불필요하게 샘플을 과도하게 희석하지 마십시오. ppb 수준에서 무언가를 추적하는 경우 1:100으로 희석하면 감지가 불가능할 수 있습니다. 너무 지나치지 않고 IC의 선형 범위에 들어갈 수 있을 만큼만 희석제를 사용하십시오.
다음으로, 컬럼 선택은 엄청납니다. 나는 많은 사용자들이 악기와 함께 제공되는 컬럼이 무엇이든 그것이 유일한 옵션인 것처럼 고수하는 것을 봅니다. 그러나 미량 분석물질을 다루는 경우 입자 크기가 더 작은(2μm 미만) 컬럼이나 미량 수준 작업을 위한 특수 고정상 컬럼이 획기적인 변화를 가져올 것입니다. 잠깐만요. 컬럼 컨디셔닝에만 매달리지 마세요! 새로운 컬럼에는 추적 피크를 덮는 잔류 제조 오염물질이 있을 수 있으므로 적절하게 컨디셔닝(낮은 유속에서 몇 개의 컬럼 볼륨에 실제로 사용할 용리액으로 헹구기)하면 이를 제거할 수 있습니다. 우리는 고객이 미량 등급 음이온 컬럼으로 전환하고 올바르게 컨디셔닝함으로써 10ppb 질산염 피크를 거의 볼 수 없는 것에서 명확하고 날카로운 스파이크로 전환한 적이 있습니다.
이제 용리액에 대해 이야기해 보겠습니다. 이것은 작은 조정이 큰 차이를 만드는 또 다른 영역입니다. 너무 농축된 용리액을 사용하면 배경 전도도가 증가합니다. 즉, 감도의 핵심 지표인 신호 대 잡음비(SNR)가 악화됩니다. 대부분의 최신 IC 시스템은 미량 분석을 위해 저농도 용리액에서 가장 잘 작동하므로, 이를 다시 조정하면 피크가 엄청나게 날카로워질 수 있습니다. 또한 용리액이 대형 화학물질 공급업체에서 제공하는 값싼 제품이 아닌 고순도인지 확인하세요. 용리액의 불순물로 인해 배경 소음이 추가되어 작은 분석물질 피크를 찾아내기가 더 어려워집니다. 소음을 줄이기 위해 IC 용리액에만 고순도 정수 시스템을 사용하는 고객도 있습니다.
감지기 설정은 조정해야 할 또 다른 과소평가된 지점입니다. 검출기 게인이 너무 낮게 설정되면 기본적으로 분석물질 신호의 볼륨이 낮아지는 것입니다. 게인을 약간 높이면(그러나 검출기 포화도를 얻을 만큼 높지는 않음) 작은 피크가 튀어나올 수 있습니다. 또한 대역폭 설정을 확인하세요. 대역폭이 좁을수록 기준 잡음이 줄어들어 SNR이 직접적으로 향상됩니다. 이러한 설정을 계측기와 함께 제공된 기본값으로 그대로 두지 마십시오. 약간의 실험을 거쳐 표준을 실행하고 표적 분석물질에 대해 가장 깨끗하고 날카로운 피크를 제공하는 것이 무엇인지 확인하십시오.
잠깐, 시스템 유지 관리도 잊지 말자. 누출되는 펌프, 더러운 전도도 셀 또는 막힌 튜브는 감도를 빠르게 저하시킵니다. 나는 실험실에서 몇 달 동안 일상적인 유지 관리를 미루는 것을 본 적이 있는데, 그 최고치가 왜 그렇게 작은지 궁금했습니다. 일정에 따라 펌프 씰을 교체하고 시스템을 정기적으로 세척하고(특히 며칠 동안 사용하지 않은 경우) 약 6개월마다 전도도 셀을 청소하십시오. 작은 누출이라도 기포가 유입되어 기준선이 급상승하고 피크 모양이 엉망이 될 수 있으며, 두 가지 모두 감도를 악화시킵니다. 예를 들어, 자동차 와이어 하네스를 테스트하는 고객(그들은자동차 와이어 하니스 가연성 시험기규정 준수를 위해 IC를 실행하여 절연체의 할로겐 테스트도 수행) IC 피크가 일관되지 않다고 말했습니다. 알고 보니, 펌프 씰이 작은 기포가 들어갈 만큼만 새고 있었는데, 이를 고쳐서 하룻밤 사이에 감도가 30% 증가했습니다.
이제 이미 기본 사항을 숙지했다면 효과가 있는 몇 가지 고급 기술을 살펴보겠습니다. 하나는 추적 강화 컬럼을 사용하는 것입니다. 이는 대량의 시료에서 분석물질을 포착하는 작은 사전 컬럼이므로 분석 컬럼에 과부하가 걸리지 않고 더 많은 시료를 로드할 수 있습니다. 예를 들어 물에서 ppb 수준의 과염소산염을 테스트하는 경우 분석 IC로 용리하기 전에 농축 컬럼을 통해 1리터의 샘플을 로드하면 소량을 직접 주입하는 경우보다 작은 피크가 훨씬 더 커집니다. 이는 분석물질이 메인 컬럼에 닿기도 전에 돋보기를 대는 것과 같습니다.
또 다른 고급 팁은 유량을 최적화하는 것입니다. 대부분의 사용자는 컬럼과 함께 제공된 기본 유속을 사용하지만 이를 조정하면 도움이 될 수 있습니다. 유속이 낮다는 것은 분석물질이 고정상과 상호 작용하는 데 더 많은 시간을 소비한다는 것을 의미하며, 이는 더 날카로운 피크와 더 나은 분리로 이어지며 둘 다 감도에 좋습니다. 너무 낮게 설정하지 마십시오. 실행 시간이 훨씬 길어지고 확산으로 인한 피크 확장이 증가할 수 있기 때문입니다. 컬럼에 대해 0.5mL/min, 0.4mL/min, 심지어 0.3mL/min(기기가 처리할 수 있는 경우)까지 테스트하고 최상의 SNR을 제공하는 것이 무엇인지 확인하십시오.
이 문제와 관련된 우리 사업의 일부로 다시 돌아가 보겠습니다. 우리는 가연성 테스트를 수행하는 사람들처럼 IC와 재료 테스트를 모두 사용하는 많은 업계와 협력하고 있습니다. 고객이 접착 테이프를 테스트한 적이 있습니다(그들은접착 테이프 수직 가연성 시험기업계 표준을 준수하고 미량 비닐 아세테이트에 대한 우수한 감도를 얻기 위해 고군분투하고 있던 테이프 접착제의 잔류 단량체를 테스트하기 위해 IC를 사용하기도 했습니다. 우리는 더 작은 입자 컬럼으로 전환하고, 용리액 농도를 조정하고, 대량의 시료에 대해 농축 단계를 사용할 것을 제안했습니다. 그들은 간신히 50ppb를 감지하다가 10ppb의 깨끗한 피크를 얻었습니다. 이는 R&D 팀이 새로운 저이동 접착제를 개발하는 데 꼭 필요한 것이었습니다. IC가 재료 테스트 도구와 어떻게 결합되는지 보는 것은 멋진 일입니다.기관차 재료 연소 시험기테스트 중인 재료의 연소 부산물을 테스트하기 위해 IC를 실행하는 사용자.
잠깐, 한 가지 더: 기준선 수정입니다. 많은 사람들이 이 기능을 자동으로 두지만, 용리액에 맞게 기본 보정 설정을 수동으로 조정하고 정기적으로 공백 주입을 실행하면 배경 소음을 줄이는 데 도움이 됩니다. 10개 샘플마다 공백을 실행하는 경우 표시되는 신호가 이전 실행에서 남은 물질이나 용리액 불순물이 아닌 실제로 분석물질인지 확인할 수 있습니다. 기준 노이즈와 거의 같은 크기의 피크를 볼 때 이 작은 단계는 큰 차이를 만듭니다.
이제 하지 말아야 할 일에 대해 이야기해 보겠습니다. 컬럼을 과도하게 조절하지 마십시오(잠깐만요, 아닙니다. 우리가 조절한다고 말했지만 과도하게 조절하면 고정상이 더 빨리 마모될 수 있습니다). 유효기간이 지난 화학물질을 용리액에 사용하지 마십시오. 시간이 지나면 분해되어 소음이 발생합니다. 주입 밸브와 같은 시스템의 다른 부분도 무시하지 마십시오. 주입 밸브가 더러우면 주입량이 일관되지 않을 수 있습니다. 즉, 실행마다 최고 높이가 달라지므로 안정적인 감도를 얻기가 어렵습니다.
결국 IC 감도를 향상시키는 것은 샘플 준비부터 데이터 분석에 이르기까지 프로세스의 모든 단계를 작고 의도적으로 조정하는 것입니다. $50,000짜리 새 장비를 구입하는 것이 아닙니다. (업그레이드가 필요한 경우에는 저희가 도와드릴 수 있습니다.이온 크로마토그래피gear) 이미 가지고 있는 것을 최적화하는 것입니다.
IC 감도 문제로 어려움을 겪고 있거나 재료 테스트 도구(예: 우리가 사용하는 용융 재료)와 페어링해야 하는 경우 당사를 참조하십시오.용융 재료 적하 시험기예를 들어 열가소성 물질의 가연성 테스트를 위해) 채팅을 위해 우리에게 연락하세요. 샘플 준비, 컬럼 선택, 검출기 설정 등 추적 피크를 선명하고 안정적으로 유지하는 데 필요한 모든 조정 과정을 안내해 드립니다. 영업 홍보가 아니라 매일 IC와 함께 일하는 사람들의 솔직한 조언입니다.
참고자료
- 소형, H.(2004). 이온 크로마토그래피: 기본 및 응용. 존 와일리 앤 선즈.
- 와이즈, J. (2011). 이온 크로마토그래피, 5판. 바인하임: Wiley-VCH.
- "미량 분석을 위한 이온 크로마토그래피 감도 최적화." 애플리케이션 노트, Thermo Fisher Scientific, 2020.
- Jones, WJ “신뢰할 수 있는 이온 크로마토그래피 성능을 위한 주요 유지 관리 방식.” 크로마토그래피 저널 A, vol. 1218, 아니. 32, 2011, pp. 5321–5327.
- “이온 크로마토그래피를 위한 미량 농축 기술.” 분석화학, vol. 85, 아니. 2013년 12월 12일, 5860-5867페이지.