Обменная емкость сорбента.

Различают:

• ПОЕ (полную обменную емкость) и

• ДОЕ (динамическую или равновесную обменную емкость).

ПОЕ определяется количеством активных ионогенных групп, входящих в состав ионита. Эта обменная емкость (ОЕ) соответствует состоянию предельного (полного) насыщения сорбента ионами из раствора.

.

Например .

ДОЕ определяется в условиях эксперимента и зависит от размеров колонки, зернения смолы и скорости потока подвижной фазы.

ДОЕ составляет 10-50 % от ПОЕ.

.

Избирательность сорбции

Избирательность сорбции ионов одинакового заряда сильнокислотным катионитом возрастает с увеличением атомного номера элемента: Li⁺ < Na⁺ < K⁺ < Rb⁺ < Cs⁺< Ag⁺< Tl⁺. Ион Li⁺ слабо удерживается ионитом, а для иона таллия характерна значительная сорбция. Мg²⁺ < Ca²⁺ < Sr²⁺< Ba²⁺. Al³⁺< Fe³⁺.

Чем выше заряд иона, тем больше его способность к поглощению:

Na⁺ < Ca²⁺ < Al³⁺ < Th⁴⁺.

Для карбоксильных катионитов (R-COO^-H⁺) порядок сродства обратный, причем существенное влияние на избирательность сорбции оказывает степень нейтрализации –СООН -групп (т.е. величина рН анализируемого раствора).

Для анионов такой вывод применять на практике сложнее. Известен следующий сорбционный ряд при использовании сильноосновных анионообменников: F^- < OH^- < Cl^- < Br^- < I^- < SCN^- < ClO₄^-. Повышенной сорбцией характеризуются анионы сильных кислот с большим ионным радиусом и имеющие наименьший заряд. Чем больше размеры иона, тем в большей степени разрушается структура воды.

Ионная хроматография

Ионная хроматография представляет собой вариант колоночной ионообменной хроматографии.

Термины ионообменная (ИОХ) и ионная (ИХ) хроматография определяются следующим образом. "Ионообменная хроматография основана на различии ионообменных взаимодействий для индивидуальных анализируемых веществ. Если ионы разделяются и могут быть детектированы с помощью кондуктометрического детектора или косвенного УФ - детектирования, то она называется ионной хроматографией".

Ионная хроматография отличается от ионообменной тем, что в ней используют мелкодисперсные 5 – 20 мкм) иониты малой обменной емкости (~0,01 – 0,1 мг-экв/г) и элюенты низких концентраций.

Это делается для того, чтобы определить небольшие концентрации нескольких веществ в пробе за короткий промежуток времени.

В ионной хроматографии применяются следующие принципы разделения:

• Ионный обмен.

• Образование ионных пар.

• Эксклюзия ионов.

Ионный обмен

Ионный обмен представляет собой обратимую гетерогенную реакцию эквивалентного обмена ионов, находящихся в фазе ионита (противоионов), на ионы элюента.

Рис. 1. Ионный обмен катионов (А⁺) и анионов (А^-) на ионы элюента (Е⁺ или Е^-) с участием катионообменника, содержащего функциональные сульфогруппы –SO₃^-, и анионообменника (группы четвертичного аммониевого основания –N⁺R₃).

Образование ионных пар

Для реализации этого механизма разделения применяют ион-парные реагенты, которые добавляют в раствор элюента. Такие реагенты представляют собой анионные или катионные поверхностно-активные вещества, К первым относятся алкилсульфоновые кислоты, (бензолсульфокислота), ко вторым - тетраалкиламмониевые соли (например ТБА-Cl).

Ионы ион-парного реагента образуют с противоположно заряженными определяемыми ионами незаряженную ионную пару. Ионная пара (ИП) удерживается на неподвижной фазе за счет межмолекулярных взаимодействий. Разделение осуществляется за счет различия констант образования ионных пар и степени их адсорбции на матрице сорбента.

Рис. 2. Ионообменная модель в ион-парной хроматографии.