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PFAS LC柱解剖:哪个相、尺寸和颗粒类型最好?

如果您在众多实验室中的一个实验室工作,定期检测每种和多氟烷基物质(PFA)的样品,您就会知道,随着我们继续更好地了解这些“永久性化学品”的普遍性、持久性和潜在健康风险,人们的意识和兴趣正在增长随着兴趣的增长,对快速、准确和精确的测试的需求也在不断扩大。这种需求推动了更好的方法的发展,LC柱的选择是建立改进方法的基础。这一点变得尤为重要,因为被监控的PFAS的列表中包含了越来越短的烷基链化合物。在这里,我们将研究当选择用于PFAS分析的LC柱时要考虑的性质。

列阶段和维度选择

当决定使用PFAS色谱柱时,首先要做的决定是确定有效的固定相。了解你感兴趣的PFAS的范围是这个选择的关键。

短链PFA及以上

对于短链PFA(C4-C6)及以上,我们对不同相化学的研究表明,C18相是最佳选择。随着PFAS分子上的烷基链变长,这些链与C18配体之间的相互作用增加,这为保留和拆分提供了一个很好的机制。保留足够强,相对较短和较窄的色谱柱可用于快速有效地解析目标分析物。图1中的示例显示,50 x 2.1 mm Raptor C18色谱柱在不到8分钟的时间内(总分析时间为10分钟)满足所有EPA 537.1饮用水测试方法标准的同时,易于洗脱和分离相关化合物。

图1:50 x 2.1 mm Raptor C18色谱柱是PFAS LC色谱柱的最佳选择;它在快速10分钟的总循环时间内满足所有EPA 537.1方法标准。

LC_EV0560
山峰 TR(分钟) 浓度。
(ng/mL)
前体离子 产品离子
1. 全氟丁烷磺酸(PFBS) 2.06 10 298.8 79.9
2. 全氟-n-[1,2-13C2.]己酸(13C2.-PFHxA) 3.03 5. 314.9 270.0
3. 全氟己酸(PFHxA) 3.04 5. 312.9 268.7
4. 四氟-2-七氟丙氧基-13C3.-丙酸(13C3.-HFPO-DA) 3.36 5. 286.8 168.7
5. 六氟环氧丙烷二聚酸(HFPO-DA) 3.38 5. 285 168.9
6. 全氟庚酸(PFHpA) 4.09 5. 362.8 318.8
7. Perfluorohexanesulfonic酸(PFHxS) 4.22 10 398.8 79.9
8. 4, 8-Dioxa-3H-perfluorononanoic酸(ADONA) 4.24 5. 376.9 250.7
9 等- [1,213C2.]辛酸(13C2.全氟辛酸及其盐类(pfoa)) 4.88 5. 415.0 370.0
10 并酸(PFOA) 4.90 5. 413.1 368.9
11 全氟纳米酸(PFNA) 5.54 5. 462.9 418.9
12 全氟-1-[1,2,3,4-13C4.]辛烷磺酸(13C4.-全氟辛烷磺酸) 5.57 10 503.0 80
山峰 TR(分钟) 浓度。
(ng/mL)
前体离子 产品离子
13 全氟辛烷磺酸(PFOS) 5.58 10 498.9 80
14 9-Chlorohexadecafluoro-3-oxanone-1-sulfonic酸(9 cl-pf3ons) 5.88 5. 530.8 350.7
15 全氟-n-[1,2-13C2.]癸酸(13C2.-PFDA) 6.08 5. 514.9 469.9
16 全氟十二烷酸(PFDA) 6.08 5. 512.9 469
17 N-氘甲基全氟-1-辛烷磺酸氨基乙酸(d3 NMeFOSAA) 6.28 10 572.9 418.8
18 N-甲基全氟辛烷磺酸酰胺乙酸(NMeFOSAA) 6.30 10 569.8 418.8
19 N-氘乙基全氟-1-辛烷磺酸氨基乙酸(d5 NEtFOSAA) 6.51 10 588.9 418.8
20 n -乙基全氟辛烷磺酰胺乙酸 6.52 10 583.8 418.8
21 全氟烷酸(PFUnA) 6.55 5. 562.9 518.8
22 11-chloroeicosafluoro-3-oxaundecane-1-sulfonic酸(11 cl-pf3ouds) 6.77 5. 630.7 451
23 全氟癸酸(PFDoA) 6.95 5. 612.7 568.9
24 全氟三油酸(PFTrDA) 7.30 5. 662.7 618.8
25 全氟贸易烯酸(PFTA) 7.60 5. 712.7 668.7
猛禽C18(第9304A52类)
尺寸: 50毫米x 2.1毫米ID
粒度: 2.7µm
孔径: 90 Å
临时雇员。: 40°C
样品
稀释剂: 96:4甲醇:水
浓度: 5 - 10 ng / mL
注射量: 2微升
流动相
A: 水,5毫米醋酸铵
B: 甲醇
时间(分钟) 流量(毫升/分钟) %A %B
0 0.4 70 30
8.00 0.4 10 90
8.01 0.4 70 30
10 0.4 70 30
探测器 毫秒/毫秒
离子模式: ESI-
模式: MRM
仪器 高效液相色谱

超短链PFAS

当C8全氟辛烷磺酸被禁止时,其他具有较短烷基链的化合物被商业采用,并且随着感兴趣的全氟辛烷磺酸列表的增加,链短于四个碳或“超短链”(C2和C3)的化合物正受到更多关注。随着碳链长度的减少,极性头的影响增加,最终减少了C18柱上的保留,其保留机制主要基于疏水作用。

对于C3 PFAS化合物,如全氟丙烷酸(PFPrA)和全氟丙烷磺酸(PFPrS),在选择合适的色谱柱尺寸时,C18相仍然有效。例如,在图2中,100 x 3 mm猛禽C18表现出出色的性能,在11分钟的快速分析中很容易将C3长度的PFA结合起来。

图2:Raptor C18固定相也可以有效分离短链PFAS,但必须增加柱的尺寸,以确保足够的保留。

LC_EV0555
山峰 TR(分钟) 浓度。
(纳克/升)
前体离子 产品离子
1. 全氟丙烷酸(PFPrA) 2.74 80 162.9 119.0
2. 全氟丁酸(PFBA) 4.69 80 212.8 169
3. 全氟丙烷磺酸(PFPrS) 5.13 80 248.8 79.6
4. 全氟丁烷磺酸(PFBS) 6.14 80 298.8 79.9
5. 全氟-n-[1,2-13C2.]己酸(13C2.-PFHxA) 6.75 50 314.9 270.0
6. 六氟环氧丙烷二聚酸(HFPO-DA) 6.92 80 285 168.9
山峰 TR(分钟) 浓度。
(纳克/升)
前体离子 产品离子
7. 4,8-二氧杂-3H-全氟纳米酸铵(ADONA) 7.33 80 376.9 250.7
8. 并酸(PFOA) 7.70 80 413.1 368.9
9 等- [1,213C2.]辛酸(13C2.全氟辛酸及其盐类(pfoa)) 7.70 50 415.0 370.0
10 全氟辛烷磺酸(PFOS) 8.01 80 498.8 80
11 等- [1,2,3,413C4.]辛烷磺酸(13C4.-全氟辛烷磺酸) 8.01 50 503.0 80
12 9-Chlorohexadecafluoro-3-oxanonane-1-sulfonate (9 cl-pf3ons) 8.15 80 530.8 350.7
13 11-Chloroeicosafluoro-3-oxanonane-1-sulfonate (11 cl-pf3ouds) 8.61 80 630.7 451
猛禽C18(第9304A1E类)
尺寸: 100毫米x 3毫米内径
粒度: 2.7µm
孔径: 90 Å
临时雇员。: 40°C
样品
浓度: 80 ppt
注射量: 10微升
流动相
A: 水,5毫米醋酸铵
B: 甲醇
时间(分钟) 流量(毫升/分钟) %A %B
0 0.25 80 20
7 0.25 5. 95
9.00 0.25 5. 95
9.01 0.25 80 20
11.0 0.25 80 20
探测器 毫秒/毫秒
离子模式: ESI-
模式: MRM
仪器 UHPLC
笔记 在泵混合器和喷油器之间安装了PFAS延迟柱(cat.#27854)。

在聚丙烯小瓶中,将250µL试剂水(在80 ppt下强化)与250µL 40:60试剂水:甲醇和5µL内标溶液(5 ng/mL甲醇)混合13C2.-PFHxA,13C2.全氟辛酸及其盐类(pfoa),13C4.-甲醇中的全氟辛烷磺酸)。在分析之前,用聚乙烯盖盖住小瓶。

如果C2-PFAS(如三氟乙酸)最终被列入受监测化合物清单,则需要针对PFAS分子极性部分的交替相化学。从C18柱的主要疏水相互作用转移到Raptor Polar X柱,该柱具有能够进行离子交换和HILIC分离模式的固定相,允许保留超短链PFA。除了超短链PFAS,Raptor Polar X色谱柱还能够在同一分析中保留和分离短链、传统和替代PFAS化合物,提供最全面的单分析PFAS方法,如图3所示。

图3:Raptor Polar X色谱柱利用多种保留模式,使其成为使用单一方法分析超短链、传统和替代PFA的最佳选择。

LC_EV0569
山峰 TR(分钟) 浓度。
(纳克/升)
前体离子 产品离子
1. 11-氯二十氟-3-氧烷酮-1-磺酸盐(11CL-PF3OUdS) 1.25 400 630.78 450.80
2. 9-Chlorohexadecafluoro-3-oxanonane-1-sulfonate (9 cl-pf3ons) 1.34 400 530.78 350.85
3. 全氟辛烷磺酸(PFOS) 1.38 400 498.84 79.97
4. Perfluorohexanesulfonic酸(PFHxS) 1.49 400 398.90 79.97
5. 全氟丁烷磺酸(PFBS) 1.64 400 298.97 79.97
6. 全氟丙烷磺酸(PFPrS) 1.73 400 248.97 79.98
7. 全氟乙烷磺酸(PFEtS) 1.86 400 198.98 79.92
山峰 TR(分钟) 浓度。
(纳克/升)
前体离子 产品离子
8. 六氟环氧丙烷二聚酸(HFPO-DA) 2.06 400 284.97 168.92
9 并酸(PFOA) 2.11 400 412.90 368.91
10 4,8-二氧杂-3H-全氟纳米酸铵(ADONA) 2.15 400 376.90 250.93
11 全氟己酸(PFHxA) 2.36 400 312.97 268.90
12 全氟丁酸(PFBA) 2.76 400 212.97 168.97
13 Perfluoropropionic酸(PFPrA) 3.06 400 163.03 119.01
14 三氟乙酸(TFA) 3.77 400 113.03 69.01
猛禽极地X(猫。# 9311 a52)
尺寸: 50毫米x 2.1毫米ID
粒度: 2.7µm
临时雇员。: 40°C
样品
稀释剂: 50:50水:甲醇
浓度: 400纳克/升
注射量: 10微升
流动相
A: 水,10毫米甲酸铵,0.05%甲酸
B: 60:40乙腈:甲醇,0.05%甲酸
时间(分钟) 流量(毫升/分钟) %A %B
0 0.5 15 85
8.00 0.5 15 85
探测器 毫秒/毫秒
离子模式: ESI-
模式: MRM
仪器 UHPLC
笔记

柱颗粒大小和颗粒类型选择

除了相化学和柱尺寸外,还必须选择粒度和类型。最终,2.7µm的表面多孔颗粒(SPP),如Raptor色谱柱中使用的色谱柱,是最通用的选择。由这些颗粒制成的PFAS LC色谱柱可产生高效的色谱,可与亚2µm全多孔颗粒(FPP)相媲美,而无需相关的超高压,从而使实验室使用UHPC或HPLC仪器获得快速、高效的分析。bob娱乐官网

然而,粒度和类型的选择将根据您的仪器设置产生较大或较小的影响。例如,运行传统HPLC仪器并定期使用5µm FPP柱的实验室可能会惊讶于SPP柱可以提供的改进,而不管其粒度如何。使用SPP柱,您可以很容易地看到在色谱效率和更好的峰形状方面的改进,同时仍在大多数HPLC仪器的压力区域内运行。对于许多有兴趣在不增加UHPLC仪器资本费用的情况下增加样品吞吐量的实验室来说,使用相同设备进行更快的运行是一个成功的组合。

对于那些已经使用UHPLC仪器的实验室来说,粒度的选择,尤其是SPP填充柱,在效率和分析速度方面的差异较小。图4说明了在UHPLC系统上使用三个Raptor SPP柱和一组PFA的粒度效应。尽管根据一般色谱原理,1.8µm颗粒色谱柱的峰最窄,但观察到的5µm和1.8µm色谱柱的效率差异并不显著。然而,在获得这些非常相似的结果时产生的背压差异是显著的,压力在5和2.7µm颗粒柱的传统HPLC仪器范围内。使用填充有这些颗粒的PFAS LC柱,可以在无UHPLC压力的情况下获得UHPLC性能。

图4:对于SPP色谱柱,不同粒径的色谱柱可以获得相似的色谱性能,但选择2.7或5µm的色谱柱可将背压保持在传统HPLC系统的限制范围内。(所有色谱柱均为50 mm x 2.1 mm。)

1.8µm Raptor C18
6500–8000磅/平方英寸

LC_EV0540

2.7µm猛禽C18
4000 - 5500 psi

LC_EV0551

5µm猛禽C18
2000 - 3500 psi

LC_EV0541

当需要产生最高效率时,通常转化为快速运行时间,同时尽可能降低仪器背压,含有SPP颗粒的PFAS LC柱显然是赢家。然而,许多使用FPP列历史悠久的实验室可能更愿意继续使用它们。好消息是,FPP专栏也可用于成功分析PFA。与粒径相似的SPP柱(Raptor C18)相比,FPP柱(如Force C18柱)中较高的表面积和碳负载导致色谱保留增加(图5)。

图5:如果首选FPP柱,则Force C18柱可为PFAS分析提供有效分离。(所有柱均为50 mm x 2.1 mm。)

1.8µm Raptor C18
6500–8000磅/平方英寸

LC_EV0540

1.8µm力C18
7550–9250磅/平方英寸

LC_EV0552

结论

选择PFAS LC柱时,2.7µm Raptor SPP柱将提供优异的分辨率、短运行时间以及与UHPLC和HPLC仪器的兼容性。固定相的选择取决于所监测的PFA范围,Raptor C18色谱柱是PFA至C3链长度的最佳选择。然而,对于最全面的单一分析,包括全系列超短链(C2-C3)PFA及以上以及备用PFA,Raptor Polar X柱是最佳选择。

请注意,对于使用Raptor C18列的跟踪级别分析,可以通过添加PFAS延迟列。使用PFAS延迟柱将消除可能与样品分析物共稀释的与仪器相关的背景PFAS污染物。要了解更多有关该配套产品以及如何使用该产品的信息,请浏览本指南相关的文章.

EVAR3069C-UNV

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