Příprava materiálu byla podpořena projektem OPPA č. CZ.2.17/3.1.00/33253

Transkript

1 Příprava materiálu byla podpořena projektem OPPA č. CZ.2.17/3.1.00/33253 Část 16 Iontová chromatografie Iontová chromatografie je speciální technika vyvinutá pro separaci anorganických iontů a organických kyselin. K detekci se obvykle používá měření vodivosti efluentu, ale k detekci lze využít i absorpci UV a, obvykle po derivatizaci, i Vis záření. Následují příklady typických analýz: (a) anionty v pitné a průmyslově využívané vodě (chloridy, dusičnany, sírany, hydrogenuhličitany patří mezi nejdůležitější); (b) dusičnany v zelenině; (c) fluoridy v zubních pastách; (d) bromidy, sírany a thiosírany v ustalovačích; (e) organické kyseliny v nápojích; (f) amonné, draselné, dusičnanové a fosforečnanové ionty v půdách a hnojivech; (g) sodné a draselné ionty v klinických vzorcích, jakými jsou tělní tekutiny a infuze. Stacionární fáze pro iontovou chromatografii mají nižší iontově výměnnou kapacitu než ty, které se používají v iontově výměnné chromatografii. Proto je iontová síla mobilních fází nízká a roztoky o koncentraci 1 mmol l -1 nejsou neobvyklé. Zředěná mobilní fáze má proto nízkou vodivost, což usnadňuje detekci. Nicméně i přes nízkou vodivost je vodivost pozadí (mobilní fáze) stále dost vysoká, než aby bylo možné použít vodivostní detekci přímo. Ke

2 snížení vodivosti pozadí se využívají dva principy a to elektronické a chemické potlačení/suprese vodivosti mobilní fáze. Techniky pro potlačení vodivosti mobilní fáze Elektronická suprese je možná, pokud je vhodnou volbou pufru dosaženo velmi nízké vodivosti, např. ftalátové pufry, a elektronika detektoru musí být schopna kompenzace vodivostí pozadí. Za těchto předpokladů lze dosáhnout dobré linearity kalibrace v rámci několik řádů, ale detekční limity často stále nejsou dostatečné. Chemická suprese je založena na chemickém odstranění vybraných iontů mobilní fáze za kolonou a před detektorem. Eluát prochází separační kolonou s iontoměničema a pak vstupuje do supresoru realizovaného v případě separace aniontů silným katexem v H+ cyklu. Výměnou kationtů mobilní fáze za ionty H + a jejich reakcí s ionty OH - vzniká voda s velmi nízkou vodivostí. V obrázku dole je naznačena reakce potlačovací kolony při separaci aniontů hydroxidem sodným jako mobilní fází. Jsou-li paralelně zapojeny dvě tyto kolony, lze jednu využít pro potlačení vodivosti efluentu, zatímco druhá je regenerována. Při další chromatografické analýze je první kolona regenerována a druhá pracuje jako potlačovací kolona.

3 Pro potlačení vodivosti mobilní fáze lze využít duté vlákno nebo membránu propustnou pouze pro jeden typ iontů, kdy je vlánko nebo membrána u vnějšku omývána vhodným roztokem, v případě separace aniontů to bývá kyselina sírová. Moderní instrumenty používají automatickou supresi vodivosti mobilní fáze a příslušné ionty jsou generovány elektrochemicky.

4 Mobilní a stacionární fáze Volba mobilní a stacionární fáze spolu souvisí, a ne každý eluent stejně dobře interaguje s daným iontoměničem. Typickými eluenty při separacích s elektronickým potlačením/supresí jsou zředěné roztoky kyseliny ftalové nebo benzoové, někdy s malým množstvím acetonu nebo methanolu (mají vliv na selektivitu), pro separaci aniontů a kyseliny dusičná, šťavelová, vinná, citronová nebo dipikolinová (ta se používá pro komplexaci) při separaci kationtů. Chemické potlačení se běžně používá při analýze aniontů, jestliže eluentem je uhličitanový pufr, hydroxid sodný nebo hydroxid draselný. Mobilní fáze obsahující hydroxidem draselným lze generovat ve vodném prostředí elektrochemicky pomocí komerčních náplní s draselným elektrolytem, čím se omezuje potřeba přípravy eluentu v laboratoři.

5 Je třeba, aby mobilní fáze měly z pohledu separovaného iontu, resp. iontů co nejvyšší čistotu. Detekční limit daného iontu závisí na jeho obsahu v mobilní fázi; čím ho bude obsahovat více, tím horší detekční limit bude. Voda o kvalitě pro HPLC obsahuje relativně vysoký obsah iontů železa a dalších prvků, i když její vodivost je pouhý 1 µs cm -1. Často je třeba použít vodu určenou pro stopovou anorganickou analýzu. Pokud je použit jako mobilní fáze uhličitanový pufr, vždy je na chromatogramu systémový pík, jehož pozice závisí na použité koloně; může být poblíž nebo zcela překrytý píkem chloridů (proto se často při analýze vody stanovuje suma chloridů a uhličitanů) nebo se vyskytuje mnohem později. Rovnováha hydrogenuhličitanu a uhličitanu závisí na množství CO 2 ve vzduchu, a je proto nezbytné, aby nádoba s mobilní fází obsahovala adsorbent vzdušného CO 2. Anexy jsou na bázi polymerů styren-divinylbenzen, polymethakrylátu (omezená stabilita při vyšších tlacích) nebo poly(vinylalkoholu). Iontově výměnnou skupinou je nejčastěji derivát trimethylaminu nebo dimethanolaminu. Katexy bývají na bázi silikagelu, polyethylennebo polybutadienmaleinové kyseliny. Funkční skupina zajišťující iontovou výměnu by měla být chemicky vázána, ale v řadě případů je založena na malých latexových částicích s kvarterními amoniovými skupinami. Tyto částice o průměru asi 0,1 µm jsou imobilizovány na sulfonovaném nosiči elektrostatickými viz obrázek dole. Tyto fáze mají dobrý přenos hmoty, protože difuzní dráha je krátká, a tím roste počet teoretických pater

6 kolony. Aplikace Níže jsou ukázky separací aniontů a kationtů metodou IC.

7