- •1. Высокоэффективная газовая хроматография Введение
- •1.1. Особенности капиллярной колонки. Уравнение Голея
- •1.2. Получение капилляров для кварцевых колонок
- •1.3. Типы капиллярных колонок
- •1.4. Устойчивость и эффективность нанесения неподвижных фаз. Эксплуатация и хранение колонок
- •1.5. Ввод пробы в капиллярную колонку
- •1.5.1. Ввод пробы с делением потока
- •1.5.2. Ввод пробы без деления потока
- •1.5.3. Непосредственный ввод пробы в колонку
- •Рекомендации по непосредственному вводу пробы в колонку:
- •1.5.4. Прямой ввод пробы в колонку
- •1.5.5. Ввод пробы с программированием температуры испарителя
- •1. 6. Детекторы
- •1.7. Качественный и количественный анализ
- •1.8. Гибридные методы
- •2. Высокоэффетивная жидкостная хроматография
- •2.1. Общие сведения о высокоэффективной жидкостной хроматографии и классификация ее видов
- •2.2. Причины размывания хроматографических зон в вэжх
- •2.3. Сорбенты
- •2.4. Растворители
- •2.4.1. Общая характеристика
- •2.4.2. Физические свойства
- •2.4.3. Элюирующая сила и селективность
- •2.4.4. Классификация растворителей
- •2.5. Основные варианты вэжх
- •2.5.1. Хроматография на силикагеле.
- •2.5.2. Обращенно-фазовая хроматография
- •2.5.3. Хроматография с динамическим модифицированием.
- •2.5.4. Лиганднообменная хроматография.
- •2.5.5. Аффинная хроматография
- •2.5.6. Жидкостная хроматография хелатов
- •2.5.7. Эксклюзионная хроматография
- •2.5.8. Ионоэксклюзионная хроматография
- •2.5.9. Гидродинамическая хроматография
- •Основы ионной хроматографии.
- •Равновесие ионного обмена в условиях ионной хроматографии
- •Удерживание катионов
- •Удерживание анионов
- •Анионообменники
- •3.1. Зерно поверхностно-модифицированного анионообменника
- •Катионообменники
- •Комплексообразующше сорбенты
- •Практика выбора сорбента
- •Элюенты двухколоночная ионная хроматография
- •Определение анионов
- •Определение катионов
- •Одноколоночный вариант
- •Определение анионов
- •Определение катионов
- •Практика выбора элюента
- •Концентрация
- •Влияние на элюирующую силу величины рН
- •Устранение посторонних пиков
- •Использование комплексообразования
- •Введение органических добавок
- •Аминокислоты как элюенты
- •7. Приборы для жидкостной хроматографии
- •7.1. Насосы
- •1,3 Плунжеры; 2 привод двигателя; 4 дополнительный плунжер; 5 камера насоса;
- •6,8 Поток элюента; 7 шариковые клапаны
- •7.2. Системы ввода пробы
- •7.3. Блоки контроля температуры
- •Детекторы
- •7. 4.1. Оптические детекторы
- •1,6 Фотоприемники; 2 кварцевые окна; 3 проточная ячейка; 4 источник уф- излучения; 5 фильтр
- •1 Источник уф-излучения; 2 диафрагма; 3 конденсор; 4 проточная ячейка; 5 дифракционная решетка; 6 фотодиод; 7 фотодиодная матрица
- •7.4.2. Электрохимические детекторы
- •7.4.4. Кондуктометрический детектор
- •7.4. Другие типы детекторов
2.5.8. Ионоэксклюзионная хроматография
Ионоэюсклюзионная хроматография является широко известным зффективным методом, вторая волна популярности которой наблюдаемся в настоящее время. В основе данного механизма разделения лежит эффект доннановского распределения, в результате которого соединения в ионизированной форме не удерживаются на ионообменнике, тогда как соединения в молекулярной форме распределяются между неподвижной водной фазой внутри пор ионообменника и подвижной фазой, мигрирующей в пространстве между частицами сорбента. Разделение основано на электростатическом отталкивании, полярных и гидрофобных взаимодействиях между растворённым соединением и сорбентом.
Механизм разделения схематично приведён на рис. 1.23. и в упрощённом виде может быть описан как "отторжение" ионов анионо- или катиоиообменными сорбентами и удерживание соединений в молекулярной форме за счёт совокупности полярных и гидрофобных взаимодействии. Слой сорбента можно условно разделить на три части: I -твёрдая матрица катионообменного сорбента с анионогенными функциональными группами на поверхности, П - жидкости (молекул воды), находящейся внутри пор сорбента и образующей стационарный "гидрофильный щит", Ш - подвижной фазы, мигрирующей между частицами сорбента. Анионогенные группы на поверхности сорбента действуют как полупроницаемая "доннановская мембрана" между стационарной (II) и подвижной (III) жидкими фазами. Отрицательно заряженные компоненты не доcтигают стационарной подвижной фазы II, так как отталкиваются одноименно заряженными функциональными группами и покидают колонку с "мёртвым" (свободным) объёмом. Компоненты в молекулярном виде не "отторгаются" катионообменным сорбентом и распределяются между стационарной (II) и подвижной (III) жидкими фазами. Различие степени удерживания неионных компонентов смеси продиктовано совокупностью полярных взаимодействий неионных компонентов смеси с функциональными группами катионообменного сорбента и гидрофобных взаимодействий неионных компонентов смеси с неполярной матрицей сорбента.
Подавляющее большинство сорбентов для ионоэксклюзионной хроматографии сделано на основе сульфированного сополимера стирол дивинилбеюола (СДВБ) с высокой ёмкостью и размером частиц 8-15 мкм. Дивинилбензол, являющийся сшивающим реагентом, играет значительную роль в удерживании слабоионизиро-ванных компонентов. Меньшая степень сшивки (4%) приводит к более высокому доннановскому проникновению электролитов в смолу и как следствие более медленному элюированию компонента. В то же время более высокая степень сшивки (8%) обеспечивает дополнительную твёрдость полимерной матрице, благодаря чему удаётся снизить неприятный эффект "разбухания" полимерного сорбента при использовании органического модификатора в элюенте, приводящий к катастрофическому росту обратного давления в хроматографической системе.
Одним из лидеров по производству хроматографических колонок для ионоэксклюзионной хроматографии является компания Phenornenex (США). Колонки марки Rezex ROA (300 х 7.8 мм, степень сшивки - 8%) широко используются на территории РФ для анализа пищевой продукции. Характерными особенностями колонок данного типа являются использование низких линейных скоростей элюирования (0.5 - 0.8 мл/мин) и необходимость избегать использования сильных кислот и оснований, а также органических растворителей свыше 10% в качестве элюента. В качестве подвижной фазы чаще всего используют разбавленные (0.0025 - 0.005 N) растворы сильных неорганических кислот −серной или фосфорной. Рекомендуемый диапазон рН злюента: 1 -3. Максимально допустимое давление не колонне 40 бар.
Несмотря на то, что при помощи ионоэксклюзионной хроматографии можно разделять достаточно широкий спектр органических соединений (аминокислоты, сахара, спирты и фенолы), классической областью применения данного механизма разделения является анализ органических кислот в продуктах питания (безалкогольных напитках, соках, винах, виноматериалах и т.д.). Наиболее сильные и ионизированные кислоты такие как, серная, соляная и азотная, отталкиваются отрицательным зарядом сульфогруппы и элюируются со свободным объёмом колонки. Более слабые кислоты находятся, как правило, в молекулярном виде и не отторгаюгся смолой. ЗАО "НПКФ Аквилон" (Москва, Россия) совместно с Коломенским ЦСМ был разработан метод определения массовой концентрации органических кислот (щавелевой, уксусной, лимонной, винной, яблочной, суммы молочной и янтарной) в напитках методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (свидетельство ФГУП "ВНИИМС" № 9-02 об аттестации МВИ). Пример типовой хроматограммы и условия хроматографирования приведены на рис. 1.24. Ещё одной интересной областью применения ионо-эксклюзионной хроматографии является метод контроля ферментативной динамики бражек при производстве спирта, разработанный ЗАО "НПКФ Аквилон". Метод основан на одновременном ионоэксклюзионном разделении четырёх классов соединений (оли-госахариды, моносахариды, органические кислоты, спирты) и их последовательном рефрактометрическом и спектрофотометричес-ком детектировании. Метод позволяет отслеживать динамику процесса брожения на спиртовых заводах. Пример типовой хроматограммы и условия хроматографирования приведены на рис. 1.25.
|
|
Рис. 1.24. Пример хроматограммы разделения органических кислот в красном столовом вине 1–лимонная, 2–винная, 3–яблочная, 4–молочная+янтарная, 5–уксусная кислота. Элюент–0,005 N H2SO4, колонка–Rezex ROA (300x7 vv, 8 мкм), УФ–230 нм |
Рис 1.25. Пример хроматограммы разделения стандартной смеси (1-мальтоза, 2 - глюкоза, 3 - фруктоза, 4 - молочная кислота, 5 - глицерин, уксусная кислота, 7- метанол, 8 этанол). Условия разделения: элюент-0,0025 N H2S04, колонка-Rezex ROA (300x7.8мм, 8 мкм), детектирование-УФ 230 им (компоненты 4 и 6) и рефрактометрическое (1,2,3,5,7,8)
|