Лабораторная работа №15. Разделение анионов методом кэ

Цель работы: ознакомиться с физико-химическими основами метода, его аналитическими возможностями и описанием аппаратуры.

Выполнение работы. Метод КЭ для определения концентрации неорганических анионов основан на их миграции и разделении под действием электрического поля вследствие их различной электрофоретической подвижности.

Для определения анионов в приборе необходимо установить источник высокого напряжения отрицательной полярности. Тогда электрод на входном конце капилляра будет катодом, а электрод выходного конца – анодом, и анионы будут мигрировать в сторону выходного конца, т.е. к детектору.

Рабочий буферный раствор состоит из смеси диэтаноламина (основание) и H₂CrO₄ с добавкой катионного ПАВ  бромида цетилтриметиламмония (ЦТАБ). Порядок выхода анионов следующий: Cl ^, NO₂^, SO₄^2, NO₃^, F ^, HPO₄^2. После выхода HPO₄^2 через некоторое время регистрируется пик НСО₃^, который служит сигналом окончания анализа. Отрицательный пик, связанный с наличием в фоновом электролите Br ^, наблюдается между сигналами Cl ^ и NO₂^.

Идентификацию и определение анализируемых анионов проводят косвенным методом, регистрируя ультрафиолетовое поглощение на длине волны 254 нм, используя в качестве фонового хроматный электролит.

Оборудование: электрофоретическая установка «Капель» со спектрофотометрическим детектором («Люмэкс», Россия) (рис. 3.16).

Капилляр кварцевый длиной 100 см и внутренним диаметром 75 мкм.

Ввод пробы давлением (30 мбар, 15 сек).

Регистрирующая система – комплекс «МультиХром».

Реагенты: 0,5 М раствор NaOH; 1 М раствор HCl; 0,025 М раствор CrO₃; 0,05 М раствор диэтаноламина; раствор ЦТАБ(3 мг/мл); водный раствор аммиака (1:1); водный раствор уксусной кислоты (1:9); 0,01 М раствор Трилона Б.

Хроматный рабочий буферный раствор, содержащий 5 мМ/л CrO₃, 20 мМ/л диэталамина и 1,65 мМ/л ЦТАБ.

Стандартные растворы хлорида, нитрата, сульфата, нитрата, фосфата и фторида (100 мг/л).

Подготовка нового капилляра к работе (выполняется заранее):

Капилляр промывают в следующей последовательности: раствором HCl в течение 30 мин, затем дистиллированной водой в течение 30 мин, далее раствором NaOH в течение 30 мин и затем 60 мин дистиллированной водой. Окончательно капилляр промывают 30 мин хроматным буферным раствором. Проверяют готовность к работе на примере анализа раствора, содержащего Cl ^ (10 мг/л). Система подготовлена к работе, если пик хлорида имеет симметричный контур.

Ежедневная подготовка капилляра к работе. Перед началом измерений и между ними капилляр промывают следующим образом: 2 мин дистиллированной водой, 1 мин раствором HCl, 2 мин дистиллированной водой и 3 мин хроматным рабочим буферным раствором. По окончании работы капилляр промывают 5 мин дистиллированной водой, 5 мин раствором HCl, 5 мин дистиллированной водой, после чего выключают прибор.

Рис. 3.16. Блок–схема прибора «Капель 105».

Выполнение определения. Готовят 5 градуировочных растворов, содержащих смесь определяемых ионов, содержание анионов в растворе приведено в табл. 3.4. Приготовленные растворы помещают в виалы и последовательно анализируют, записывая электрофореграммы. Для регистрации электрофореграмм используют программу «Мульти-Хром», определяют времена миграции анионов, площади их пиков и основные параметры (селективность разделения и разрешение пиков). По полученным значением площади пиков строят градуировочные зависимости площадь пика – концентрация, уравнения, которых заносят в табл. 3.5. Затем получают электрофореграмму образца водопроводной воды. Проводят идентификацию пиков на электрофореграмме по временам их миграции. Вычисляют концентрацию компонентов в образце воды по ранее полученным градуировочным зависимостям, принимая относительную погрешность определения равной 20%. Результаты вносят в табл. 3.6.

Таблица 3.4.

Состав смесей для градуировки системы капиллярного электрофореза

Анион	Концентрация, мг/мл
№	1	2	3	4	5
Хлорид	0,5	1,0	5,0	20	50
Сульфат	20	50	1,0	0,5	5,0
Нитрат	5,0	20	0,5	50	1,0
Фторид	5,0	0,25	10	1,0	20
Фосфат	50	20	5,0	1,0	0,5

Таблица 3.5.

Времена миграции анионов и уравнения градуировочных зависимостей для них

№	Анион	Время миграции, мин	Уравнение градуировочной прямой
1.	Хлорид
2.	Нитрат
3.	Сульфат
4.	Фторид
5.	Гидрофосфат

Таблица 3.6.

Результаты анализа образца

Компонент	Время миграции, мин	Площадь пика, мАВс	Концентрация, мг/л