La chromatographie est la science de la séparation des différents éléments présents dans un mélange, de la mesure et de l'analyse de ces éléments. Les équipements de « chromatographie liquide à haute performance » (CLHP) peuvent permettre de détecter la pollution de l’eau, les produits chimiques toxiques et les impuretés en suspension dans l’air. Les tubes capillaires de petit diamètre en acier inoxydable et de grandes longueurs sont utilisés dans de nombreux systèmes de haute précision afin d'augmenter l'efficacité de l'échantillonnage.

Ce qu'il faut prendre en considération lors du choix d'un tube CLHP

équipement_de_chromatographieLe CLHP est l'un des « outils » d’analyse les plus polyvalents des laboratoires. Certains précautions s'imposent afin de surmonter certaines difficultés que le chromatographe peut rencontrer telles qu' une mauvaise résolution, l'élargissement des bandes et des pics indésirables qui peuvent fausser les résultats finaux. Les limites de pression de fonctionnement pour des systèmes CLHP réguliers (non CLUHP) sont souvent de l'ordre de 5800 - 7000 psi (400 - 500 bar), ce qui généralement convient à du matériel de colonne CLHP et également à du matériel d'emballage (particule totalement poreuse). Cependant, avec l'introduction de techniques chromatographiques sophistiquées, de tels systèmes CLUHP (chromatographie liquide à ultra haute performance) ont une pression de fonctionnement globale deux fois plus importante (jusqu'à 15 000,00 psi) afin d'obtenir des débits plus rapides. Les concepteurs de systèmes CLUHP ont maintenant la capacité de réaliser des séparations de chromatographie liquide avec une résolution identique ou meilleure et dans des délais plus courts. Il s'agit d'une belle réussite en matière d'efficacité, de précision et de productivité. Le système CLUHP est une variante du système CLHP qui utilise également des colonnes, des pompes et des tubes CLHP sophistiqués.

Si certaines précautions ne sont pas prises et si les matériaux appropriés ne sont pas sélectionnés, des problèmes importants peuvent survenir dans un système. Certains composants principaux du système sont souvent considérés comme l'origine de tels problèmes. Cependant, bien que la composition de la phase mobile et les colonnes mal emballées puissent contribuer de façon importante aux problèmes en laboratoire, elles ne sont pas les seules sources de complications du système. L'autre principale source de ces problèmes peut être une sélection inappropriée de tubes capillaires en acier inoxydable pour le circuit d'écoulement du système.

Il y a beaucoup d'éléments très importants à prendre en compte lors du choix du tuyau approprié pour le passage spécifique du fluide :

Matériel

Le choix approprié d'un tube à haute pression est essentiel pour l'intégrité du circuit d'écoulement du système. Le matériel doit être chimiquement compatible avec l'échantillon et la phase mobile. En raison d'une incompatibilité chimique du tube, certains échantillons biologiques peuvent « coller » à la surface du tube, entraînant la perte de l'échantillon, un faible rendement ou un report.

Pression et température

Les pressions internes du système et les températures extrêmes sont des facteurs importants lorsque l'on envisage d'utiliser des tubes de chromatographie de précision dans des applications de chromatographie. Dans les sections de matériel qui ont été soumises à des pressions extrêmement élevées et à des substances en milieu corrosif, seuls les tubes capillaires en acier inoxydable avec une intégrité élevée et fabriqués selon les normes les plus strictes, sont le choix le plus approprié.

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Le choix d'un tube devient encore plus crucial lorsque des techniques telles que le système CLUHP sont intégrées, principalement en raison des contraintes ressenties sur le passage du fluide dues aux pressions extrêmes qui sont exercées dans les zones à haute pression du système. Il est important de noter que les tubes de chromatographie qui fonctionnent convenablement dans un système CLHP peuvent parfois ne pas être le bon choix pour un système CLUHP. Comme avec n'importe lequel de ces procédés, une sélection inappropriée d'un tube à haute pression peut entraîner une mauvaise performance du système, des problèmes chromatographiques courants et des conditions encore plus vitales comme des fuites et des cassures.

Choix de la taille d'un tube de chromatographie

Choisir la taille adéquate d'un tube de chromatographie pour le passage du fluide est aussi important que le matériel du tube de précision. Les tubes capillaires en acier inoxydable avec un ultra-small diameter sont essentiels pour les fonctionnalités des équipements de chromatographie liquide à haute performance et ultra-haute performance (CLHP et CLUP).

Il est impératif que le tube capillaire soit fabriqué selon un alésage lisse pour limiter l'écoulement newtonien à travers la boucle d'échantillon afin d'assurer une meilleure lecture d'échantillon. La précision de la taille du tube capillaire, la solidité du matériau et l'uniformité de la surface interne sont tous essentiels à la précision des résultats. De plus, les tubes ne doivent pas avoir d'impuretés, telles que de l'huile, de la graisse et d'autres corps étrangers provenant du procédé de fabrication, ce qui peut entraîner une contamination croisée et des lectures inexactes des échantillons. Ceci permet de garantir, par exemple, un débit optimisé et régulier des liquides et des gaz entre le capteur et l'instrument de mesure.

Trois éléments doivent être pris en compte lors du choix de la taille d'un tube à haute pression :

1) Le diamètre externe (DE) du tube doit être compatible avec les ports d'arrivée. Il est impératif qu'ils correspondent entre eux en raison de la complexité des connexions dans les systèmes.

2) Le tube doit également avoir un diamètre intérieur (ID) correct pour l'application spécifique. Plus le diamètre intérieur est petit, meilleurs sont les résultats. Un petit DI permet d'obtenir des vélocités linéaires plus rapides et des « zones de mélange » plus petites, les composants de l'échantillon restent ainsi aussi concentrés que possible. Cependant, il est nécessaire de s'assurer que le DI ne soit pas trop petit. Au fur et à mesure que le diamètre intérieur du tube du chromatographe diminue, il se peut que l'augmentation de la pression dépasse les capacités et les exigences de l'application.

3) Veillez à ce que le tube ait une longueur correcte pour l'application. Plus le tube est long plus le volume du circuit d'écoulement est inséré. Cela permet de diluer l'échantillon dans une phase mobile et entraîne la séparation puis de nouveau la fusion des composants de l'échantillon. Il est important que le circuit d'écoulement soit aussi court que possible, tout en maintenant les fonctionnalités du système.

Le fait de prendre en compte chacune de ces caractéristiques essentielles pour le tube de chromatographie dans le passage du fluide vous aidera à garantir des résultats de qualité, à la fois dans un CLHP classique et un CLUHP plus critique.

Préparation appropriée d'un tube capillaire en acier inoxydable

Une fois que le DI est correct, le DE et la longueur du capillaire sont déterminés et préparés, cela est aussi essentiel que de s'assurer que l'extrémité du tube soit correctement formée. Il est important de suivre les étapes suivantes :

1) Assurez-vous que l'extrémité du tube soit plate et sans bavure. Ceci permet au tube de se caler uniformément contre le fond du port d'arrivée et d'empêcher la formation de poches de volume mort.

2) Le tube doit être centré dans le trou pour assurer un alignement adéquat avec l'alésage du port d'arrivée. Un centrage adéquat réduit de façon considérable les turbulences et la contre-pression.

Conclusion

Choisir la bonne taille de matériel (DE, DI et longueur) d'un tube à haute pression et s'assurer qu'il est correctement préparé pour l'application spécifique sont deux éléments particulièrement importants pour des résultats chromatographiques précis. Il est utile de trouver un fabricant expérimenté en tubes capillaires en acier inoxydable qui propose un produit spécialement conçu pour des applications de chromatographie.

À propos de l'auteur

HandyTube Corporation, une société du groupe Handy & Harman, est un fabricant de premier plan de tubes capillaires en acier inoxydable d'Ultra-Small Diameter (USD™) pour des équipements de chromatographie liquide à haute performance et à ultra haute performance (CLHP et CLUHP). Les serpentins en acier inoxydable sans soudure HandyTube sont également utilisés pour des applications pétrolières et gazières, les procédés chimiques, la construction navale, l'instrumentation, les piles à hydrogène, l'aérospatiale et la défense, l'automatisation des procédés et d'autres industries des sciences de la vie.

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Sources :

  1. Science de la séparation
  2. La chromatographie de nos jours
  3. Spécifications techniques d'Handytube