Материал: Шаповалова-ХромМетодыАнализа

фильтрах, с которых потом смывают ацетонитрилом или метанолом. Полученный раствор анализируют методом ОФ ВЭЖХ с УФили амперометрическим детектором. В воздухе определяют ароматические амины и гетероциклические имины, а также карбонильные соединения, которые являются распространенными загрязнителями воздуха промышленных регионов. Карбонильные соединения (альдегиды и кетоны) – наиболее важные приоритетные загрязнители городского воздуха (ПДК около 0,02 мг/м3), источником которых являются выхлопные газы автомобилей. Разделение компонентов в экстракте воздуха проводят ОФ ВЭЖХ при элюировании смесями ацетонитрил–вода, детектируют соединения УФ-детектором при длине волны 356 нм после их перевода в производные с 2,4-динитрофенилгридразином. При этом другие загрязнения воздуха не регистрируются, и определение является селективным.

3.2. Ионная хроматография

Ионная хроматография – это высокоэффективная жидкостная хроматография для разделения катионов и анионов на ионообменниках низкой емкости. Широкое распространение ионной хроматографии обусловлено рядом ее достоинств:

–возможность определять большое число неорганических и органических ионов, а также одновременно определять катионы и анионы;

–высокая чувствительность определения (до 1 нг/мл без предварительного концентрирования;

–высокая селективность и экспрессность;

–малый объем анализируемой пробы (не более 2 мл образца);

96

–широкий диапазон определяемых концентраций (от 1 нг/мл до

10000 мг/л);

–возможность использования различных детекторов и их комбинаций, что позволяет обеспечить селективность и малое время определения;

–возможность полной автоматизации определения;

–во многих случаях полное отсутствие предварительной пробоподготовки.

Вместе с тем, как и любой аналитический метод, ионная хроматография не лишена недостатков, к которым можно отнести:

–сложность синтеза ионообменников, что значительно затрудняет развитие метода;

–более низкую по сравнению с ВЭЖХ эффективность разделения;

–необходимость высокой коррозионной стойкости

хроматографической системы, особенно при определении катионов.

Метод основан на эквивалентном обмене ионов раствора на ионы неподвижной твердой фазы. Свойствами ионообменников обладает довольно большое число различных природных и синтетических соединений. Наибольшее практическое применение нашли синтетические органические иониты. Большинство этих ионообменников имеет матрицу из сополимера стирола с дивинилбензолом. Этот сополимер легко образуется и обладает достаточно высокой физической и химической устойчивостью в различных условиях. Полимер может быть использован в качестве ионообменника только после введения в матрицу ионогенных групп. Ионогенная группа состоит из двух ионов. Один из них прочно фиксируется за счет ковалентной связи и называется функциональной группой (фиксированным ионом). Ионы противоположенного заряда связываются с фиксированным ионом за счет электростатического

97

взаимодействия. Они называются противоионами. Эти ионы могут обмениваться на эквивалентное количество ионов того же заряда из раствора. В зависимости от силы сопряженной кислоты (или основания) фиксированного иона ионообменники делятся на сильнокислотные, среднекислотные и слабокислотные (или основные). Классификация ионообменников дана в табл. 18.

Таблица 18. Классификация ионообменников

Выбор неподвижной фазы имеет большое значение при проведении любого хроматографического разделения. Синтез сорбентов для ионной хроматографии затруднен, поскольку к ним предъявляется довольно много требований:

– сорбент должен иметь очень низкую ионообменную емкость (0,001-0,1 мэкв/г). Это связано с использованием кондуктометрического детектирования, при котором необходимы элюенты (растворы кислот, солей, оснований) с концентрацией менее 0,01 М. Для эффективного разделения такими разбавленными элюентами требуются низкоемкостные ионообменные сорбенты;

98

–диаметр сорбента не должен превышать 50 мкм (обычно он равен 5–10 мкм). Только в этом случае можно достичь высокой эффективности разделения;

–зерна сорбента должны обладать высокой механической прочностью и устойчивостью к давлению, которое возникает при работе с мелкодисперсной неподвижной фазой;

–сорбент должен обладать высокой химической устойчивостью по отношению к элюирующему раствору. Он должен сохранять

стабильность в широком интервале рН; Этим требованиям удовлетворяют поверхностно-пористые

(пелликулярные) ионообменники, которые состоят из твердого инертного ядра, покрытого тонким слоем ионита. На таких сорбентах быстро устанавливается равновесие, поскольку диффузия в тонкую ионообменную пленку занимает мало времени. В результате ускоряется хроматографический процесс и достигается высокая эффективность разделения. Сорбенты для ионной хроматографии и их основные характеристики приведены в табл. 19.

Разделение катионов происходит на катионообменниках, которые содержат фиксированные группы SO3-, PO3-, COO- и катионы в качестве противоиона. Равновесие ионного обмена описывается схемой

nRSO3-H+ + Men+ = (RSO3-)nMe + nH+

Подвижной фазой при разделении катионов чаще всего являются растворы ((1-5).10-3 М) соляной, азотной кислот или солей. Разделяемые катионы элюируются с колонки в результате их замещения в фазе ионообменника катионами, содержащимися в подвижной фазе.

Разделение анионов проводится на анионообменниках, которые

99

Таблица 19. Полимерные ионообменники для ионной хроматографии

содержат фиксированные группы -NR3, -NHR2, -NH2R и анионы как противоионы. Равновесие ионного обмена описывается схемой

nR1R3N+OH + Ann- = (R1R3N+)nAn + nOH-

Наиболее распространенными элюентами при определении анионов являются ((1-5).10-3M) растворы карбоната, гидрокарбоната или гидроксида натрия. Разделяемые анионы элюируются с колонки анионами, содержащимися в подвижной фазе.

100