Требования к сорбентам

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

кондуктометрическогодетектирования, прикоторомнеобходимы

элюенты (растворыкислот, солей, оснований) сконцентрацией

менее 0,01 М. Дляэффективногоразделениятакими

разбавленным и элюентами требуются низко емкостные

ионообменные сорбенты;

–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; [12]

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

Сорбенты для ионной хроматографии и их основные

Характеристики приведены в табл.

Таблица 2. Полимерные ионообменники для ионной хроматографии

Разделение анионов проводится на анионообменниках, которые содержат фиксированные группы -NR3, -NHR2, -NH2R ианионы как

противоионы.

На практике чаще используют модифицированные органические полимерные смолы и силикагели. Схематично обзор неподвижных фаз, которые применяются в ионной хроматографии, приведен на рисунке. [6]

Рис. 12. Наиболее распространенные неподвижные фазы в ионной хроматографии

ПС – поверхностно-связанные; ДВБ – дивинилбензол; МА – метилметакрилат.

Силикагелевые сорбенты, как правило, демонстрируют высокую эффективность и механическую стабильность. Однако недостатком этих фаз является узкий рабочий диапазон pH (2-7), который предполагает применение сорбентов на основе силикагеля только в одноколоночном варианте ИХ. Данный факт ограничивает применение этих сорбентов сравнительно небольшим числом объектов с высоким содержанием анионов, поскольку одноколоночный вариант [17]

ИХ проигрывает в чувствительности два порядка варианту ИХ с подавлением фоновой электропроводности.

Широкое распространение в ИХ получили сополимеры стирола и дивинилбензола, сополимеры этилвинилбензола и дивинилбензола, а также полиметакрилатные и поливиниловые смолы. Преимуществами сорбентов на основе полиметакрилатов и поливинилов являются хорошая эффективность колонок, симметричная форма пика и возможность работы как в одноколоночном, так и в двухколоночном варианте ИХ. В настоящее время анионообменники такого типа производятся фирмами Metrohm, Merck и Shimadzu. Сорбенты на основе метакрилатов, как правило, имеют диаметр частиц 10 мкм и в зависимости от параметров используемой колонки позволяют работать в диапазоне давлений 7-20 МПа при скорости потока 0,7-2 мл/мин. В качестве элюентов для них могут быть использованы карбонатный буфер, разбавленные растворы гидроксида калия, фталевая, янтарная и п-гидроксибензойная кислота.

Пример разделения, полученного на основе винилового сополимера, приведен на рис.1. Данный сорбент в двухколоночном варианте ИХ позволяет менее чем за 24 минуты с приемлемой эффективностью селективно разделять семь неорганических анионов при использовании карбонатного буферного раствора в качестве элюента. [17]

Рис. 13. Хроматограмма смеси неорганических анионов. Колонка MetrosepAnionSupp 5. Элюент: 3,2 мМ Na2CO3 + 1 мM NaHCO3. (1) – F-, (2) – Cl-, (3) – NO2-, (4) – Br-, (5) – NO3-, (6) – HPO4, (7) – SO4

Однако, в отличие от сорбентов на основе сополимера стирола и дивинилбензола, для которых рабочий диапазон рН составляет от 0 до 14, сорбенты на основе полиметакрилатных и поливиниловых смол можно использовать лишь при рН 1-12, причем работать при высоких значениях рН в течение длительного времени не рекомендуется, что ограничивает применение таких сорбентов при использовании гидроксидных элюентов в безреагентной ИХ.

Наибольшее распространение в современной ИХ получили сополимеры стирола [37-43] или этилвинилбензола и дивинилбензола. Их широкое распространение обусловлено высокой химической устойчивостью в диапазоне pH 0-14. Матрицы на основе сополимера этилвинилбензола с дивинилбензолом для создания анионообменников для ИХ активно использует корпорация ThermoFisher

Наиболее широкое применение для создания современных анионообменников получили пять типов структур, приведенных на рис. 14

Рис. 14. Наиболее распространенные в современной ИХ структуры неподвижных фаз. 1 – электростатически агломерированные ультрапористые сополимеры, 2 –пористая основа с привитыми полимерными пленками, 3 – матрица, инкапсулированная полимером, 4 – химически модифицированные полимерные матрицы, 5 – основа с послойно-наращенным полимерным функциональным слоем

Дата добавления: 2015-10-21