HPLC elemzés. Nagy teljesítményű folyadékkromatográfia (HPLC). Kadmium komplexek elemzése a környezetben

ÁLTALÁNOS GYÓGYSZERÉSZETI CIKK

Művészet helyett GF XI

A nagynyomású folyadékkromatográfia (nagynyomású folyadékkromatográfia) egy oszlopkromatográfiás módszer, amelyben a mozgófázis egy állófázissal (szorbenssel) töltött kromatográfiás oszlopon áthaladó folyadék. A nagy teljesítményű folyadékkromatográfiás oszlopokat nagy bemeneti nyomásesés jellemzi.

Az anyagok elválasztásának mechanizmusától függően a következő lehetőségeket különböztetjük meg a nagy teljesítményű folyadékkromatográfiában: adszorpció, eloszlás, ioncsere, méretkizárás, királis stb., a fő manifesztáló intermolekuláris kölcsönhatások természetének megfelelően. Az adszorpciós kromatográfiában az anyagok szétválása a fejlett felületű szorbens, például szilikagél felületéről való eltérő adszorbeáló és deszorbeáló képessége miatt következik be. Az eloszlásos nagy teljesítményű folyadékkromatográfiában az elválasztás az elválasztandó anyagok eloszlási együtthatóinak különbsége miatt következik be az álló (általában kémiailag az álló hordozó felületére ojtott) és a mozgó fázisok között.

A mozgó és állófázis típusától függően normál fázisú és fordított fázisú kromatográfiát különböztetünk meg. A normál fázisú nagy teljesítményű folyadékkromatográfiában az állófázis poláris (leggyakrabban szilikagél vagy szilikagél ojtott NH 2 - vagy CN csoportokkal stb.), a mozgó fázis pedig nem poláris (hexán vagy hexán keveréke). polárosabb szerves oldószerekkel - kloroform, alkoholok stb.). Az anyagok visszatartása polaritásuk növekedésével nő. Normálfázisú kromatográfiában a mozgófázis eluáló képessége a polaritásának növekedésével nő.

A fordított fázisú kromatográfiában az állófázis nem poláris (hidrofób szilikagélek ojtott C4, C8, C18 csoportokkal stb.); a mozgófázis poláris (víz és poláris oldószerek keverékei: acetonitril, metanol, tetrahidrofurán stb.). Az anyagok visszatartása növekszik hidrofobicitásuk (nem polaritásuk) növekedésével. Minél nagyobb a szerves oldószer tartalom, annál nagyobb a mozgófázis eluáló képessége.

Az ioncserélő kromatográfiában a keverék anyagainak oldatban kationokká és anionokká disszociált molekulái a szorbensen (kationon vagy anionon) való áthaladás során szétválnak változó erősségű a meghatározandó ionok kölcsönhatásai a szorbens ioncsoportjaival.

A méretkizárásos (szita, gélpermeáció, gélszűrés) kromatográfiában az anyagok molekuláit méret szerint különítik el, mivel eltérő az állófázis pórusaiba való behatolási képességük. Ebben az esetben az állófázis minimális számú pórusába behatoló legnagyobb molekulák hagyják el először az oszlopot, a kis molekulaméretű anyagok pedig utoljára.

A királis kromatográfia az optikailag aktív vegyületeket egyedi enantiomerekre választja szét. Az elválasztás végrehajtható királis állófázisokon vagy akirális állófázisokon királis mozgófázisok alkalmazásával.

Vannak más lehetőségek is a nagy teljesítményű folyadékkromatográfiára.

az elválasztás gyakran nem egy, hanem egyidejűleg több mechanizmussal megy végbe, a mozgó és állófázis típusától, valamint a meghatározandó vegyület természetétől függően.

Alkalmazási terület

A nagy teljesítményű folyadékkromatográfiát mind minőségi, mind kvantitatív elemzésre sikeresen alkalmazzák gyógyszerek az „Eredetiség”, „Szennyeződések”, „Oldás”, „Az adagolás egységessége”, „Mennyiségi meghatározás” tesztekben. Meg kell jegyezni, hogy a kromatográfia lehetővé teszi több teszt kombinálását egy mintában, beleértve a "Hitelességet" és a "Kvantifikációt".

Felszerelés

Az elemzéshez használja a megfelelő eszközöket - folyadékkromatográfokat.

A folyadékkromatográf összetétele általában a következő fő összetevőket tartalmazza:

- egy mozgófázis-előkészítő egység, amely magában foglal egy tartályt mozgófázissal (vagy a mozgófázis részét képező egyedi oldószereket tartalmazó tartályokat) és egy mozgófázisú gáztalanító rendszert;

- szivattyúrendszer;

- mozgófázis keverő (ha szükséges);

- mintabevezető rendszer (injektor), lehet kézi vagy automatikus (autosampler);

- kromatográfiás oszlop (termosztátba szerelhető);

- detektor (egy vagy több különböző kimutatási módszerrel);

- kromatográfos vezérlőrendszer, adatgyűjtés és feldolgozás.

Ezenkívül a kromatográf tartalmazhat: minta-előkészítő rendszert és oszlop előtti reaktort, oszlopkapcsoló rendszert, oszlop utáni reaktort és egyéb berendezéseket.

Szivattyúrendszer

A szivattyúk adott sebességgel szállítják a mozgófázist az oszlopba. A mozgófázis összetétele és áramlási sebessége állandó lehet, vagy változhat az elemzés során. A mobil fázis állandó összetétele esetén a folyamatot izokratikusnak, a másodikban pedig gradiensnek nevezik. A modern folyadékkromatográfos szivattyúrendszer egy vagy több számítógép által vezérelt szivattyúból áll. Ez lehetővé teszi a mozgófázis összetételének egy meghatározott program szerinti megváltoztatását a gradienselúció során. Az analitikai nagyteljesítményű folyadékkromatográfiás szivattyúk lehetővé teszik a mozgófázis áramlási sebességének 0,1-10 ml/perc tartományban tartását az oszlop bemeneténél 40 MPa-ig terjedő nyomáson. A nyomáspulzációkat a szivattyú kialakításában található speciális csillapítórendszerek minimalizálják. A szivattyúk munkarészei korrózióálló anyagokból készülnek, ami lehetővé teszi agresszív alkatrészek alkalmazását a mozgó fázisban.

Keverők

A keverőben a szivattyúk által szállított külön oldószerekből egyetlen mozgófázis jön létre, ha a kívánt keveréket nem készítették el előre. A mozgófázis komponenseinek keverése a keverőben történhet alacsony nyomáson (a szivattyúk előtt) és nagy nyomáson (a szivattyúk után is). A keverő használható mozgófázis-előkészítésre és izokratikus elúcióra.

A keverő térfogata befolyásolhatja a komponensek retenciós idejét a gradiens elúcióban.

Injektorok

Az injektorok lehetnek univerzálisak, a befecskendezett minta térfogatának változtatásával, vagy diszkrétek lehetnek egy bizonyos térfogatú minta befecskendezéséhez. Mindkét típusú injektor lehet automatikus ("automatikus befecskendezők" vagy "automatikus mintavevők"). A minta (oldat) injektor közvetlenül a kromatográfiás oszlop előtt található. Az injektor kialakítása lehetővé teszi a mozgófázis áramlási irányának megváltoztatását és a minta előzetes befecskendezését egy bizonyos térfogatú (általában 10-100 μL) adagolóhurokba vagy egy speciális, változtatható adagolóeszközbe. hangerő. A hurok mérete a címkéjén van feltüntetve. A diszkrét befecskendező kialakítás általában lehetővé teszi a hurok cseréjét. A modern automata befecskendezőknek számos lehet további funkciókat például ellátja a minta-előkészítő állomás funkcióját: keverje össze és hígítsa a mintákat, hajtsa végre az oszlop előtti származékképzési reakciót.

Kromatográfiás oszlop

A kromatográfiás oszlopok általában rozsdamentes acél, üveg vagy műanyag csövek, amelyeket szorbenssel töltenek meg, és mindkét oldalon 2–5 µm pórusátmérőjű szűrőkkel zárják le. Az analitikai oszlop hossza 5-60 cm vagy több, belső átmérője 2-10 mm lehet. A mikrooszlopos kromatográfiában 2 mm-nél kisebb belső átmérőjű oszlopokat használnak. Vannak körülbelül 0,3–0,7 mm belső átmérőjű kapillárisoszlopok is. A preparatív kromatográfiás oszlopok belső átmérője 50 mm vagy több is lehet.

Az analitikai oszlop elé rövid oszlopok (védőoszlopok) helyezhetők el, amelyek különféle segédfunkciókat látnak el, amelyek közül a legfontosabb az analitikai oszlop védelme. Általában az analízist szobahőmérsékleten végzik, azonban az elválasztás hatékonyságának növelése és az elemzési idő csökkentése érdekében az oszlop termosztátja 80-100 ° C-ig használható. Az emelt hőmérséklet alkalmazásának lehetőségét az elválasztás során korlátozza az állófázis stabilitása, mivel at emelkedett hőmérsékletek pusztulása lehetséges.

Állófázis (szorbens)

Általában szorbensként használják:

• szilikagél, alumínium-oxid, normál fázisú kromatográfiában használatos. A retenciós mechanizmus ebben az esetben általában az adszorpció;
• szilikagél, gyanták vagy savas vagy bázikus csoportokkal ojtott polimerek. Alkalmazási terület - ioncsere és ionkromatográfia;
• szilikagél vagy polimerek adott pórusméret-eloszlással (méretkizárásos kromatográfia);
• kémiailag módosított szorbensek (ojtott fázisú szorbensek), leggyakrabban szilikagél alapúak. A retenció mechanizmusa az adszorpció vagy eloszlás a mobil és az állófázis között. A hatókör az oltott funkciós csoportok típusától függ. A szorbensek bizonyos típusai fordított és normál fázisú kromatográfiában is használhatók;
• kémiailag módosított királis szorbensek, például cellulóz és amilóz származékok, fehérjék és peptidek, ciklodextrinek, kitozánok, amelyeket az enantiomerek elválasztására használnak (királis kromatográfia).

Az ojtott szorbensek különböző fokú kémiai módosulással rendelkezhetnek. A leggyakrabban használt oltott fázisok a következők:

- oktadecilcsoportok (oktadecilszilán szorbens (ODS) vagy C 18);

- oktilcsoportok (oktilszilán vagy C8 szorbens);

- fenilcsoportok (fenilszilán szorbens);

- cianopropil-csoportok (CN szorbens);

- aminopropil-csoportok (NH 2 szorbens);

- diolcsoportok (szorbens diol).

Az elemzést leggyakrabban nem poláris oltott fázisokon hajtják végre fordított fázisú üzemmódban, C 18 szorbens segítségével.

A szilikagél alapú ojtott fázisú szorbensek kémiailag stabilak 2,0 és 7,0 közötti pH-értékeken, hacsak a gyártó másként nem rendelkezik. A szorbens részecskék lehetnek gömb alakúak vagy szabálytalan alakúak, és különböző porozitásúak lehetnek. A szorbens részecskemérete analitikai nagy teljesítményű folyadékkromatográfiában általában 3–10 µm, preparatív nagy teljesítményű folyadékkromatográfiában – 50 µm vagy több. Vannak olyan monolit oszlopok is, amelyekben a szorbens átmenő pórusokkal rendelkező monolit, amely kitölti az oszlop teljes térfogatát.

A nagy elválasztási hatékonyságot a szorbens részecskék nagy felülete (ami mikroszkopikus méretükből és a pórusok jelenlétéből adódik), valamint a szorbens összetétel egységessége, sűrű és egyenletes csomagolása biztosítja.

Detektorok

A nagy teljesítményű folyadékkromatográfiában különféle kimutatási módszereket alkalmaznak. Általános esetben a mozgófázis a benne oldott komponensekkel a kromatográfiás oszlop után bejut a detektor cellába, ahol egy-egy tulajdonsága (abszorpció az ultraibolya vagy látható spektrális tartományban, fluoreszcencia, törésmutató, elektromos vezetőképesség, stb.) stb.) folyamatosan mérik. Az így kapott kromatogram a mozgófázis egy bizonyos fizikai vagy fizikai-kémiai paraméterének az időtől való függésének grafikonja.

A nagy teljesítményű folyadékkromatográfiában a leggyakoribb detektorok a spektrofotometriás detektorok. Az anyagok speciálisan kialakított mikroküvettában történő eluálása során az eluátum optikai sűrűségét egy előre kiválasztott hullámhosszon mérik. A detektor széles linearitási tartománya lehetővé teszi a szennyeződések és a keverék fő összetevőinek elemzését egy kromatogramon. A spektrofotometriás detektor működési tartományában (általában 190-600 nm) bármely hullámhosszon lehetővé teszi a detektálást. Használnak több hullámhosszú detektorokat is, amelyek egyszerre több hullámhosszon is detektálást tesznek lehetővé, valamint diódasoron lévő detektorokat, amelyek lehetővé teszik az optikai sűrűség egyidejű regisztrálását a teljes működési hullámhossz-tartományban (általában 190-950 nm). Ez lehetővé teszi a detektorcellán áthaladó komponensek abszorpciós spektrumának rögzítését.

Fluoreszcens vagy nem fluoreszcens vegyületek fluoreszcens származékaik formájában történő kimutatására fluorometrikus detektort használnak. A fluorometrikus detektor működési elve az elnyelt fény fluoreszcens sugárzásának mérésén alapul. Az abszorpció általában a spektrum ultraibolya tartományában történik, a fluoreszcens sugárzás hullámhosszai meghaladják az elnyelt fény hullámhosszait. A fluorometrikus detektorok nagyon nagy érzékenységgel és szelektivitással rendelkeznek. A fluoreszcens detektorok érzékenysége körülbelül 1000-szer nagyobb, mint a spektrofotometriás detektoroké. A modern fluoreszcens detektorok nemcsak kromatogramok készítését teszik lehetővé, hanem a vizsgált vegyületek gerjesztési és fluoreszcencia spektrumának rögzítését is.

A spektrum ultraibolya és látható tartományában gyengén felszívódó vegyületek (például szénhidrátok) meghatározásához használja refraktometriás detektorok (refraktométerek). Ezeknek a detektoroknak a hátránya az alacsony (a spektrofotometriás detektorokhoz képest) érzékenységük és a jelintenzitás jelentős hőmérsékletfüggése (a detektort termosztálni kell), valamint a gradiens elúciós módban való alkalmazásuk lehetetlensége.

Működés elve párolgási lézeres fényszórási detektorok a mozgófázisban lévő kromatográfiás oldószerek és a vizsgált anyagok gőznyomása közötti különbség alapján. Az oszlop kimeneténél a mozgófázis egy porlasztóba kerül, nitrogénnel vagy CO 2 -vel keverve, és finom aeroszol formájában egy fűtött, 30-160 °C hőmérsékletű elpárologtató csőbe kerül, amelyben a mobil fázis elpárolog. A nem illékony analitikus részecskékből álló aeroszol szétszórja a fényáramot a diffúziós kamrában. A fényáram szórásának mértéke alapján meg lehet ítélni a meghatározott vegyület mennyiségét. A detektor érzékenyebb, mint a refraktometriás, jele nem függ a minta optikai tulajdonságaitól, a meghatározott anyagokban lévő funkciós csoportok típusától, a mozgófázis összetételétől és gradiens elúciós módban használható. .

Elektrokémiai detektorok (konduktometriás, amperometrikus, coulometrikus stb.). Amperometrikus detektort használnak a szilárd elektródák felületén oxidálható vagy redukálható elektroaktív vegyületek kimutatására. Az analitikai jel az oxidációs vagy redukciós áram nagysága. A detektorcellának legalább két elektródája van - egy működő és egy referenciaelektróda (ezüst-klorid vagy acél). Az elektródákra munkapotenciált alkalmaznak, amelynek értéke a meghatározandó vegyületek természetétől függ. A mérések végezhetők állandó potenciálon és impulzus üzemmódban is, ha a munkaelektróda potenciálváltozásának profilját egy jelregisztrációs ciklus során beállítják. Az amperometrikus detektor szénanyagból (leggyakrabban üveges szénből vagy grafitból) és fémből (platina, arany, réz, nikkel) készült munkaelektródákat használ.

Konduktometrikus detektort használnak az anionok és kationok kimutatására az ionkromatográfiában. Működési elve a mozgófázis elektromos vezetőképességének mérésén alapul az anyag eluálási folyamatában.

A nagy érzékenységű és szelektivitással rendelkező tömegspektrometriás detektor rendkívül informatív. A folyadékkromatográfiás tömegspektrométerek legújabb modelljei 20 és 4000 amu közötti m/z tömegtartományban működnek.

A nagy teljesítményű folyadékkromatográfiában Fourier-IR detektorokat, radioaktivitást és másokat is használnak.

Adatgyűjtő és -feldolgozó rendszer

A modern adatfeldolgozó rendszer egy kromatográfhoz csatlakoztatott személyi számítógép telepített szoftverrel, amely lehetővé teszi a kromatogram regisztrálását és feldolgozását, valamint a kromatográf működésének vezérlését és a kromatográfiás rendszer főbb paramétereinek figyelését.

Mobil fázis

A nagy teljesítményű folyadékkromatográfiában a mozgófázis kettős funkciót lát el: biztosítja a deszorbeált molekulák átvitelét az oszlopon, és szabályozza az egyensúlyi állandókat, és ebből következően a retenciót az állófázissal (a felületen adszorbeálva) való kölcsönhatás eredményeként, ill. az elválasztandó anyagok molekuláival. Így a nagy teljesítményű folyadékkromatográfiában a mozgófázis összetételének változtatásával a vegyületek retenciós idejét, elválasztásuk szelektivitását és hatékonyságát lehet befolyásolni.

A mozgófázis tartalmazhat egy oldószert, gyakran kettőt, szükség esetén három vagy több oldószert. A mozgófázis összetételét a benne lévő oldószerek térfogatarányaként jelöljük. Egyes esetekben fel lehet tüntetni a tömegarányt, amelyet külön meg kell adni. A mozgófázis komponenseiként meghatározott pH-értékű pufferoldatok, különféle sók, savak és bázisok, valamint egyéb módosítók használhatók.

A normál fázisú kromatográfiánál általában folyékony szénhidrogéneket (hexánt, ciklohexánt, heptánt) és más, viszonylag nem poláros oldószereket használnak, kis mennyiségű poláros szerves vegyülettel, amelyek szabályozzák a mozgófázis eluálási erejét.

A fordított fázisú kromatográfiában mozgófázisként vizet vagy vizes-szerves keveréket használnak. A szerves adalékok általában poláris szerves oldószerek (acetonitril és metanol). Az elválasztás optimalizálására bizonyos pH-értékű vizes oldatok használhatók, különösen pufferoldat, valamint a mozgófázishoz különféle adalékanyagok: foszforsav és ecetsav a savas vegyületek elválasztásánál; ammónia és alifás aminok bázikus vegyületek elválasztásánál, és egyéb módosítók.

A kromatográfiás elemzést nagymértékben befolyásolja a mozgófázis tisztasága, ezért célszerű speciálisan folyadékkromatográfiához előállított oldószereket (beleértve a vizet is) használni.

UV-spektrofotometriás detektor használatakor a mozgófázisnak nem szabad kifejezett abszorpciója lennie a detektálásra kiválasztott hullámhosszon. Az átlátszósági határértéket vagy az optikai sűrűséget egy adott gyártó oldószerének adott hullámhosszán gyakran feltüntetik a csomagoláson.

A mozgófázis és a vizsgált oldatok nem tartalmazhatnak oldatlan részecskéket és gázbuborékokat. A laboratóriumi körülmények között nyert vizet, a vizes oldatokat, a vízzel előkevert szerves oldószereket, valamint a vizsgált oldatokat finomszűrésnek és gáztalanításnak kell alávetni. Erre a célra általában 0,45 μm pórusméretű membránszűrőn keresztül történő vákuum szűrést alkalmaznak, amely az adott oldószerhez vagy oldathoz képest inert.

A feltüntetendő kromatográfiás körülmények listája

A gyógyszerkönyvi monográfiának tartalmaznia kell: az oszlop teljes kereskedelmi nevét a gyártó és a katalógusszám feltüntetésével, az oszlop méreteit (hosszúság és belső átmérő), a szorbens típusát a részecskeméret feltüntetésével, a pórusméretet, az oszlop hőmérsékletét (ha termosztát szükséges). ), a beinjektált minta térfogata (térfogathurkok), a mozgófázis összetétele és elkészítésének módja, a mozgófázis betáplálási sebessége, a detektor típusa és a detektálás körülményei (szükség esetén a használt detektor paraméterei cella), a gradiens mód leírása (ha használják), beleértve a kezdeti feltételekhez való újraegyensúlyozás szakaszát, a kromatográfia időpontját, Részletes leírás számítási módszerek és képletek, standard- és vizsgálati oldatok készítésének leírása.

Ha az oszlop előtti derivatizálást használjuk az automatikus mintavételezőben, akkor az automatikus mintavételező programról információkat biztosítunk. Az oszlop utáni származékképzés alkalmazása esetén a derivatizáló reagens betáplálási sebessége, a keverőkör térfogata és hőmérséklete kerül feltüntetésre.

A nagy teljesítményű folyadékkromatográfia módosított típusai

Ionpár kromatográfia

A fordított fázisú nagy teljesítményű folyadékkromatográfia egyik változata az ionpár kromatográfia - amely lehetővé teszi az ionizált vegyületek meghatározását. Ehhez ionos csoportokat tartalmazó hidrofób szerves vegyületeket (ionpár reagenseket) adnak a mozgófázis hagyományos, fordított fázisú nagy teljesítményű folyadékkromatográfiájának összetételéhez. Bázisok elválasztására általában nátrium-alkil-szulfátokat, savak elválasztására tetraalkil-ammónium-sókat (tetrabutil-ammónium-foszfát, cetil-trimetil-ammónium-bromid stb.) használnak. Ionpár módban a nemionos komponensek szétválasztásának szelektivitását a fordított fázisú retenciós mechanizmus korlátozza, a bázisok és savak visszatartása pedig érezhetően megnő, miközben a kromatográfiás csúcsok alakja javul.

Az ionpáros módban való bezártság az egymással versengő, meglehetősen bonyolult egyensúlyi folyamatoknak köszönhető. Egyrészt a hidrofób kölcsönhatások és a mozgófázis poláris közegének kiszorításának hatása miatt lehetséges a hidrofób ionok szorpciója az alkil-szilikagél felületén oly módon, hogy a töltött csoportok a mozgófázis felé nézzenek. . Ebben az esetben a felület ioncserélő tulajdonságokat kap, a visszatartás pedig az ioncserélő kromatográfia törvényeinek engedelmeskedik. Másrészt lehetséges egy ionpár képződése közvetlenül az eluens térfogatában, majd ennek a fordított fázisú mechanizmus szerint a szorbensre történő szorpciója.

Hidrofil kölcsönhatás kromatográfia ( HILIC kromatográfia)

A hidrofil interakciós kromatográfiát a fordított fázisú, nagy teljesítményű folyadékkromatográfiában gyengén visszatartott poláris vegyületek elkülönítésére használják. Ebben a kromatográfiás változatban mozgófázisként víz-acetonitril elegyeket használnak sók, savak vagy bázisok hozzáadásával. Az állófázisok általában poláris csoportokkal (amino-, diol-, cianopropil-csoportokkal stb.) módosított szilikagélek. A polárisabb kapcsolatokat szorosabban tartják. A mozgófázis eluáló képessége a polaritás növekedésével nő.

Ioncserélő és ionos nagy teljesítményű folyadékkromatográfia

Az ioncserélő kromatográfiát szerves (heterociklusos bázisok, aminosavak, fehérjék stb.) és szervetlen (különféle kationok és anionok) vegyületek elemzésére egyaránt alkalmazzák. A vizsgált keverék komponenseinek ioncserélő kromatográfiás elválasztása a vizsgált anyagok ionjainak reverzibilis kölcsönhatásán alapul a szorbens ioncserélő csoportjaival. Ezek a szorbensek főleg polimer ioncserélő gyanták (általában sztirol és divinil-benzol kopolimerei ojtott ioncserélő csoportokkal), vagy szilikagélek ojtott ioncserélő csoportokkal. Az anionok (anionitok) elválasztására a következő csoportokat tartalmazó szorbenseket használjuk: -NH 3 +, -R 3 N +, -R 2 HN +, -RH 2 N + stb. 3 -, - COOH, -PО 3 - és mások kationok elválasztására (kationcserélők).

A savak, bázisok és sók vizes oldatait mobil fázisként használják az ioncserélő kromatográfiában. Általában pufferoldatokat használnak bizonyos pH-értékek fenntartásához. Vízzel elegyedő szerves oldószerek kis adalékai is használhatók - acetonitril, metanol, etanol, tetrahidrofurán.

Ionkromatográfia - az ioncserélő kromatográfia olyan változata, amelyben konduktometriás detektort alkalmaznak a meghatározandó vegyületek (ionok) kimutatására. A detektoron áthaladó mozgófázis vezetőképességében bekövetkezett változások rendkívül érzékeny meghatározásához a mozgófázis háttérvezetőképességének alacsonynak kell lennie.

Az ionkromatográfiának két fő lehetősége van.

Az első közülük - a kétoszlopos ionkromatográfia - a mozgófázis elektrolitjának elektromos vezetőképességének elnyomásán alapul egy második ioncserélő oszlop vagy egy speciális membránelnyomó rendszer segítségével, amely az analitikai oszlop és a detektor között helyezkedik el. A rendszeren való áthaladáskor a mozgófázis vezetőképessége csökken.

Az ionkromatográfia második lehetősége az egyoszlopos ionkromatográfia. Ez a változat nagyon alacsony elektromos vezetőképességű mobil fázist használ. A gyenge szerves savakat széles körben használják elektrolitként: benzoesav, szalicilsav vagy izoftálsav.

Méretkizárásos nagy teljesítményű folyadékkromatográfia

A méretkizárásos kromatográfia (gélkromatográfia) a nagy teljesítményű folyadékkromatográfia egy speciális változata, amely a molekulák méret szerinti szétválasztásán alapul. A molekulák megoszlása ​​az álló és a mozgó fázis között a molekulák méretén, részben pedig alakján és polaritásán alapul.

A molekulák és a porózus állófázis kölcsönhatásának két korlátozó típusa lehetséges. A maximális pórusátmérőnél nagyobb molekulák egyáltalán nem maradnak vissza, először eluálódnak, a mozgófázissal egyidejűleg mozogva. A szorbens minimális pórusátmérőjénél kisebb méretű molekulák szabadon behatolnak a pórusokba, és utolsóként eluálódnak ki az oszlopról. A többi közepes méretű molekula részben visszamarad a pórusokban, és az elúció során méretüknek megfelelően frakciókra válik szét, és részben formájuk révén méretüktől, részben attól függően behatol a szorbens pórusaiba. alak. Ennek eredményeként az anyagok eltérő retenciós idővel eluálódnak.

Ionkizárásos kromatográfia

Az ionkizárásos kromatográfia mechanizmusa azon a hatáson alapul, hogy az ionizált formában lévő vegyületek nem maradnak vissza a szorbens ioncserélőn, míg a molekuláris formában lévő vegyületek az ioncserélő szorbens pórusaiban oszlanak el az álló és a vizes fázis között. és a szorbens részecskék közötti térben vándorló mozgófázis. Az elválasztás elektrosztatikus taszításon, az oldott vegyületek és a szorbens közötti poláris és hidrofób kölcsönhatásokon alapul.

A szorbens felületén lévő anionos csoportok féligáteresztő "membránként" működnek az álló és a mozgó fázis között. A negatív töltésű komponensek nem jutnak el az álló mozgófázisba, mivel a hasonló töltésű funkciós csoportok taszítják őket, és az oszlop „holt” (szabad) térfogatában eluálódnak. A molekuláris formájú komponenseket a kationcserélő szorbens nem "taszítja el", és eloszlik az álló és a mozgó fázis között. A keverék nemionos komponenseinek visszatartási fokának különbségét a nemionos komponensek és a kationcserélő szorbens funkciós csoportjai közötti poláris kölcsönhatások, valamint a nemionos komponensek és a nem poláris komponensek hidrofób kölcsönhatásainak kombinációja határozza meg. a szorbens mátrixa.

Királis kromatográfia

A királis kromatográfia célja az optikai izomerek szétválasztása. Az elválasztást királis állófázisokon vagy hagyományos akirális állófázisokon hajtjuk végre királis mozgófázisok alkalmazásával. Királis stacionárius fázisként csoportokkal vagy királis centrumokat tartalmazó anyagokkal (kitozánok, ciklodextrinek, poliszacharidok, fehérjék stb.) módosított felületű szorbensek (királis szelektorok) használhatók, ilyenkor ugyanazok a fázisok használhatók mozgófázisként, mint normál esetben. fázisú vagy fordított fázisú kromatográfia Ha akirális állófázisokat használunk az enantiomerek elválasztásának biztosítására, a mozgó fázisokhoz királis módosítókat adnak: királis fémkomplexeket, semleges királis ligandumokat, királis ionpár reagenseket stb.

Ultra Performance Folyadékkromatográfia

Az ultra-teljesítményű folyadékkromatográfia a folyadékkromatográfia egyik változata, amely hatékonyabb, mint a klasszikus nagy teljesítményű folyadékkromatográfia.

Az ultra-teljesítményű folyadékkromatográfia jellemzője 1,5-2 mikron részecskeméretű szorbensek alkalmazása. A kromatográfiás oszlopok jellemzően 50-150 mm hosszúak és 1-4 mm átmérőjűek. A befecskendezett minta térfogata 1-50 μl lehet. Az ilyen kromatográfiás oszlopok használata jelentősen csökkentheti az elemzési időt és növelheti a kromatográfiás elválasztás hatékonyságát. Ebben az esetben azonban az oszlopra nehezedő nyomás elérheti a 80-120 MPa-t, a detektoros adatgyűjtés szükséges frekvenciája akár 40-100 hertzre is emelkedhet, a kromatográfiás rendszer oszlopon kívüli térfogatát minimalizálni kell. Az ultra-teljesítményű folyadékkromatográfiában használt kromatográfiás berendezéseket és oszlopokat kifejezetten az ilyen típusú kromatográfiák követelményeinek kielégítésére alakították ki.

Az ultra-teljesítményű folyadékkromatográfiára tervezett berendezések a nagy teljesítményű folyadékkromatográfia klasszikus változatában is használhatók.

Folyadékkromatográfia

Folyadékkromatográfia A kromatográfia egy olyan típusa, amelyben mobil fázis, amelyet eluensnek neveznek, az folyékony. Állófázis lehet szilárd szorbens, szilárd hordozóanyag a felületére felvitt folyadékkal vagy gél.

Megkülönböztetni oszloposés vékonyréteg folyadékkromatográfia. Az oszlopos változatban az elválasztandó anyagkeverék egy részét egy állófázissal töltött oszlopon vezetik át nyomás alatt vagy gravitáció hatására mozgó eluensáramban. A vékonyréteg-kromatográfiában az eluens kapilláris erők hatására egy üveglapra vagy fémfóliára felvitt lapos szorbens réteg, egy porózus polimer film vagy egy speciális kromatográfiás papírcsík mentén mozog. Kidolgozták a nyomás alatti vékonyréteg-folyadékkromatográfiás módszert is, amikor az eluenst a lemezek közé szendvicsezett szorbens rétegen keresztül pumpálják.

Vannak olyan típusú folyadékkromatográfiák, mint elemző(anyagkeverékek elemzéséhez) és előkészítő(a tiszta komponensek elkülönítésére).

Megkülönböztetni folyadékkromatográfia (LC) klasszikus változatában, amelyet a légköri nyomás, és Magassebesség) időpontban hajtották végre magas vérnyomás... A nagy teljesítményű folyadékkromatográfia (HPLC) legfeljebb 5 mm átmérőjű, kis (3-10 mikron) részecskéket tartalmazó szorbenssel szorosan megtöltött oszlopokat használ. Az eluensnek az oszlopon keresztül történő pumpálásához alkalmazzon legfeljebb 3,107 Pa nyomást. Ezt a fajta kromatográfiát ún nagynyomású kromatográfia... Az eluensnek az oszlopon nagy nyomáson történő átvezetése lehetővé teszi az analízis sebességének drámai növelését és az elválasztási hatékonyság jelentős növelését a finoman diszpergált szorbens alkalmazása révén.

HPLC opciók vannak mikrooszlopos kromatográfia szorbenssel töltött kis átmérőjű oszlopokon és kapilláris kromatográfiaüreges és szorbenssel töltött kapilláris oszlopokon. A HPLC módszer jelenleg lehetővé teszi szerves vegyületek összetett keverékeinek izolálását, mennyiségi és minőségi elemzését.

A folyadékkromatográfia a kémia, a biológia, a biokémia, az orvostudomány és a biotechnológia legfontosabb fizikai-kémiai kutatási módszere. A következőkre használják:

Anyagcsere folyamatok tanulmányozása élő szervezetekben gyógyszerek;

· Diagnosztika az orvostudományban;

· Kémiai és petrolkémiai szintézis termékek, intermedierek, színezékek, üzemanyagok, kenőanyagok, olaj, szennyvíz elemzése;

· Az oldatból történő szorpció izotermáinak, a kémiai folyamatok kinetikájának és szelektivitásának vizsgálata;

Kisülés

· Keverékek elemzése, szétválasztása, tisztításuk és számos biológiai anyag izolálása belőlük, mint amilyenek az aminosavak, fehérjék, enzimek, vírusok, nukleinsavak, szénhidrátok, lipidek, hormonok.

A makromolekuláris vegyületek kémiájában és a polimerek előállítása során folyadékkromatográfiával vizsgálják a monomerek minőségét, tanulmányozzák az oligomerek és polimerek molekulatömeg-eloszlását, funkcionalitás típusok szerinti megoszlását, ami a termékszabályozáshoz szükséges.

A folyadékkromatográfiát az illatszeriparban, az élelmiszeriparban, a környezetszennyezés elemzésére, a törvényszéki tudományban is használják.

A nagy teljesítményű folyadékkromatográfia (HPLC) módszerét a XX. század 70-es éveinek közepén fejlesztették ki és vezették be. Aztán megjelentek az első folyadékkromatográfok.

A folyadékkromatográfia az optimális módszer kémiailag és termikusan instabil molekulák, nagy molekulájú, csökkent illékonyságú anyagok elemzésére. Ez azzal magyarázható, hogy az LC-ben a mozgófázis különleges szerepe van, ellentétben a gázkromatográfiával: az eluens nemcsak transzport funkciót lát el.

2. Folyadékkromatográfiás módszerek alapfogalmai és osztályozása.

Által az állófázis által elválasztandó anyagok visszatartási mechanizmusa LC különbséget tesz:

üledékkromatográfia a csapadékok eltérő oldhatósága alapján, amelyek akkor keletkeznek, amikor az elemzett keverék komponensei kölcsönhatásba lépnek a csapadékkal. A módszer előnye, hogy a szorbens mentén kapott zónák éles határokkal rendelkeznek, csak egy anyag csapadékát tartalmazzák, és gyakran tiszta szorbens zónái választják el őket. Ez a módszer azonban még nem talált széles körben elterjedt alkalmazásra.

· adszorpciós kromatográfia , amelyben az elválasztás az elválasztandó anyaggal való kölcsönhatás eredményeként történik adszorbens például alumínium-oxid vagy szilikagél, amelyek a felszínen vannak aktív poláris központok. Oldószer(eluens) - nem poláris folyadék.

Rizs. Anyagkeverékek elválasztásának sémája adszorpciós kromatográfiával

http:// www. xumuk. ru / biologhim / bio / img014.jpg

A szorpciós mechanizmus a szorbens poláris felülete és a vizsgált komponens molekuláinak poláris (vagy polarizációra képes) régiói közötti specifikus kölcsönhatásból áll (ábra). A kölcsönhatás a donor-akceptor kölcsönhatás vagy hidrogénkötések kialakulása miatt következik be.

Rizs. Adszorpciós folyadékkromatográfiás diagram

https://pandia.ru/text/80/271/images/image006_11.jpg "width =" 219 "height =" 200">

Rizs. ... Ojtott fázisú megoszlási kromatográfia (normál fázisú változat).

http:// www. chemnet. ru / rus / tanítás / olaj / spezprakt-chr. html

Nál nél normál fázisú A megoszlásos folyadékkromatográfia változatában a szilikagél felületének (ojtott fázisainak) módosítójaként poláris csoportokat, például nitril-, aminocsoportokat tartalmazó szubsztituált alkil-klór-szilánokat használnak (ábra). Az ojtott fázisok alkalmazása lehetővé teszi az állófázis felületének szorpciós tulajdonságainak finom szabályozását és magas elválasztási hatékonyság elérését.

Fordított fázis a folyadékkromatográfia a keverék komponenseinek a poláris eluens és a szorbens felületére ojtott nem poláris csoportok (hosszú alkilláncok) közötti eloszlásán alapul (ábra). Ritkábban a folyadékkromatográfia hordozós fázisú változatát alkalmazzák, amikor folyékony állófázisot visznek fel egy álló hordozóra.

Rizs. ... Ojtott fázisú megoszlási kromatográfia (fordított fázisú változat). http:// www. chemnet. ru / rus / tanítás / olaj / spezprakt-chr. html

A megoszlásos folyadékkromatográfia magában foglalja extrakciós folyadék kromatográfia, amelyben az állófázis egy szilárd hordozóra lerakott szerves extrahálószer, a mozgófázis pedig az elválasztandó vegyületek vizes oldata. Extraktálószerként például fenolokat, trialkil-foszfátokat, aminokat, kvaterner ammóniumbázisokat, valamint kéntartalmú szerves foszforvegyületeket alkalmaznak. Az extrakciós folyadékkromatográfiát szervetlen vegyületek, például alkálifém-ionok, aktinidák és más hasonló tulajdonságokkal rendelkező elemek elválasztására és koncentrálására használják a kiégett nukleáris fűtőelemek feldolgozása során.

ioncserélő kromatográfia, amely a vizsgált oldatban lévő ionok reverzibilis sztöchiometrikus cseréjén alapul a ioncserélők. Az ionizáló csoportok töltésének előjelétől függően az ioncserélőket alcsoportokra osztjuk kationcserélőkés anioniták. Vannak még amfoter ioncserélők –amfoliták, amely egyidejűleg képes kationokat és anionokat cserélni. Az ioncserélő kromatográfiát csak töltött részecskék elválasztására használják. Az elválasztás azon alapul, hogy az ioncserélő gyanta különböző erősségű ionokat képes megtartani. Ionit polimer mátrixból és kapcsolódó aktív csoportokból áll, amelyek képesek ioncserére. Kationcserélő savas vagy enyhén savas tulajdonságokkal rendelkezik, mivel olyan csoportokat tartalmaz: - SO3H, -CH2SO3H, - COOH, - PO3H2 és mások, amelyekben a hidrogénionok mozgékonyak. Anioniták bázikus vagy gyengén bázikus tulajdonságokkal rendelkeznek, és a következő csoportokat tartalmazzák: = NH2, -NH2, -NR3 +, -OH és mások. Az ionok elválasztását az eluens optimális pH-értékének és ionerősségének megválasztásával szabályozzuk. Az ioncsere sematikusan a következő reakciókkal ábrázolható:

R-H + Na + + Cl - → R-Na + H + + Cl - (kationcsere)

R-OH + Na + + Сl - → R-Сl + Na + + OH - (anioncsere)

Az ioncserélőknek meg kell felelniük a következő követelményeknek: kémiailag stabilnak kell lenniük különféle környezetben, mechanikailag erősnek kell lenniük szárazon és különösen duzzadt állapotban, nagy abszorpciós képességgel és jól regenerálhatónak kell lenniük.

Az ioncserélő (ion) kromatográfiában az elválasztott anionokat (kationokat) savakként (megfelelő bázisokként) mutatják ki nagy érzékenységű konduktometrikus detektorral, ahol a nagy teljesítményű oszlopokat kis kapacitású felületaktív ioncserélővel töltik meg.

ionpár kromatográfia, amely az adszorpciós és ioncserélő kromatográfia kombinációjának tekinthető. A módszer az ionos anyagok extrakcióján alapul - ionpárok formájában a vizes fázisból a szerves fázisba. Ehhez a mozgófázishoz egy elleniont adnak, amely képes szelektív reakcióba lépni a vizsgált komponensekkel, átalakítva azokat összetett vegyületek ionpár képződésével. Ennek a lehetőségnek az a fő előnye, hogy a savas, bázikus és semleges anyagok egyidejűleg elemezhetők.

ligandumcsere kromatográfia alapján az elválasztott vegyületek eltérő képessége, hogy komplexet képezzenek átmenetifém-kationokkal- Cu + 2, Ni + 2, Zn + 2, Cd + 2, Co + 2 stb. - és az állófázis fixáló csoportjai (ligandumai). A fémionok koordinációs szférájának egy részét vízmolekulák vagy más gyenge ligandumok foglalják el, amelyeket az elválasztott vegyületek molekulái kiszoríthatnak. Ezt a fajta kromatográfiát az optikai izomerek elválasztására használják.

méretkizárásos kromatográfia(szita, gélen áthatoló, gélszűrés), melyben az elválasztás alapja különbségek a molekulaméretben.

https://pandia.ru/text/80/271/images/image009_7.jpg "align =" right "width =" 429 "height =" 319 ">

Rizs. Gélpermeációs kromatográfiás séma

affinitáskromatográfia(biospecifikus), azon a tényen alapul, hogy számos biológiailag aktív makromolekula, például enzimek, specifikusan kötődhetnek egy bizonyos reagenshez. A reagenst hordozón (gyakran agarózon) rögzítjük, majd az elemzett keverékkel mossuk. Csak a szükséges makromolekula marad meg a polimeren (ábra).

Rizs. Affinitáskromatográfiás séma

http:// www. chemnet. ru / rus / tanítás / olaj / spezprakt-chr. html

Ezután a makromolekulához még nagyobb affinitású vegyület oldatát engedve eltávolítják a polimerből. Az ilyen kromatográfia különösen hatékony a biotechnológiában és a biomedicinában enzimek, fehérjék, hormonok izolálására.

Attól függ az anyag szállítása során a következő folyadékkromatográfiás lehetőségeket különböztetjük meg: kifejező, frontálisés elmozdulás.
Leggyakrabban használt kifejező olyan változat, amelyben az elválasztandó keverék egy részét az eluens áramlásában vezetjük be az oszlopba. A keverék komponenseinek hozamát az oszlopról csúcsként rögzítjük a kromatogramon. (rizs.)

https://pandia.ru/text/80/271/images/image012_4.jpg "width =" 291 "height =" 165 ">

Rizs. A kromatográfia fejlesztési változatának vázlata

Magasság vagy csúcsterület jellemzi komponensek koncentrációja, a tartott kötetek – a keverék minőségi összetétele... Az összetevőket általában a retenciós idők standard anyagokkal való egybeesése alapján azonosítják, kémiai vagy fizikai-kémiai módszereket is alkalmaznak.

Nál nél elülső A változatban (ábra) az elválasztandó anyagok keverékét folyamatosan vezetik át a mozgófázis szerepét betöltő oszlopon. Ennek eredményeként csak az az anyag nyerhető tiszta formában, amely a legkevésbé szorbeálódik az oszlopban.

https://pandia.ru/text/80/271/images/image014_2.jpg "width =" 279 "height =" 145 ">

Rizs. Frontális kromatográfiás séma

A kromatogram ebben az esetben olyan lépéseket ábrázol, amelyek magassága arányos a komponensek koncentrációjával; a retenciós térfogatokat a komponensek retenciós ideje határozza meg. Az ilyen kromatogramok megkülönböztetése során az előhívó változathoz hasonló képet kapunk.

V elmozdulás Egy változatban az oszlopba bevitt keverék komponenseit az eluens kiszorítja, amely minden komponensnél erősebben adszorbeálódik. Ennek eredményeként az elválasztandó anyagok egymás melletti frakciói keletkeznek, a komponensek felszabadulási sorrendjét a szorbens felülettel való kölcsönhatásuk ereje határozza meg (ábra).

https://pandia.ru/text/80/271/images/image016_3.jpg "width =" 320 "height =" 175 ">

Rizs. Eltolási kromatográfiás séma

3. Alapvető kromatográfiás mennyiségek és meghatározásuk.

Az anyagok folyadékkromatográfiás elválasztásakor az előhívó, a frontális és a kiszorításos változat használható, amint azt fent jeleztük. Leggyakrabban előhívó változatot alkalmaznak, amelyben az elválasztandó keverék egy részét az eluens áramlásában vezetik be az oszlopba. A keverék komponenseinek hozamát az oszlopról csúcsként rögzítjük a kromatogramon. A kromatogramból (ábra) határozza meg:

a nem felszívódó (t0), elválasztott komponensek retenciós ideje (tR1, tR2, tR3 stb.); a csúcsok alapjának szélessége (tw1, tw2 stb.).

https://pandia.ru/text/80/271/images/image018_12.gif "width =" 61 "height =" 24 src = ">;

b) korrigált alkatrésztartó térfogat ,

ahol t "R - korrigált komponens-visszatartási idő;

c) oszlop kapacitás aránya egy adott komponenshez ;

d) oszlop hatékonysága azzal jellemezve egyenértékű elméleti lemezek száma

https://pandia.ru/text/80/271/images/image022_8.gif "width =" 129 "height =" 51 src = ">;

f) engedély https://pandia.ru/text/80/271/images/image024_9.gif "width =" 203 height = 51 "height =" 51 ">

Kapacitástényező k " jelentős hatással van az értékre R S: Változáson k"0-tól 10-ig (optimális határok) R S erősen növekszik. Jelentése k " a szorbens megkétszerezett felülete és az oszlopban lévő mennyisége, valamint az adszorpciós egyensúly állandója (Henry-állandó) határozza meg.

α szelektivitási együttható a két elválasztott komponens adszorpciós egyensúlyi állandóinak különbsége határozza meg. α növelésével (1-ről ~ 5-re) R S élesen növekszik, további növekedésével α - alig változik. Az oszlopszelektivitás olyan tényezőktől függ, mint pl kémiai szerkezete a szorbens felületek, az eluens összetétele, az oszlop hőmérséklete és az elválasztandó vegyületek szerkezete. Mivel a folyadékkromatográfiában a kromatográfiás anyagok szorpcióját a rendszer három fő komponensének - a szorbensnek, az elválasztandó anyagoknak és az eluensnek - páronkénti kölcsönhatása határozza meg, az eluens összetételének megváltoztatása kényelmes módja a rendszer optimalizálásának. elválasztási folyamat.

Oszlop hatékonysága függ az adszorbens részecskeméretétől és pórusszerkezetétől, az oszlop töltetének egyenletességétől, az eluens viszkozitásától és a tömegátadás sebességétől. Az oszlophosszabbítás nem mindig vezet jobb elválasztáshoz, mivel az oszlop ellenállása nő, az eluens nyomása a bemenetnél és a kísérlet ideje, valamint az analízis érzékenysége és pontossága csökken a vizsgált komponens csúcsának kiszélesedése miatt. . Ha, akkor a két anyag csúcsa a kromatogramon szinte teljesen elválik. A növekedéssel R S az elválasztási idő megnő. Nál nél R S < 1 - az elválasztás nem kielégítő. A preparatív kromatográfiánál viszonylag nagy mennyiségű leválasztott anyag bevezetése kapcsán az oszlopot túlterheléssel üzemeltetik. Ez csökkenti a kapacitásviszonyt, növeli az elméleti lemeznek megfelelő magasságot, ami a felbontás csökkenéséhez vezet.

4. Adszorbensek

A keverék kromatográfiás szétválasztása akkor lesz hatékony, ha az adszorbenst és az oldószert (eluenst) megfelelően választják ki.

Az adszorbens nem léphet kémiai kölcsönhatásba az elválasztott komponensekkel, és nem fejthet ki katalitikus hatást az oldószerre. Az is szükséges, hogy az adszorbens szelektív legyen a keverék komponensei tekintetében. A megfelelően kiválasztott nedvszívó anyagnak a maximális nedvszívó képességgel kell rendelkeznie.

Megkülönböztetni poláris (hidrofil)és nem poláris (hidrofób) adszorbensek... Emlékeztetni kell arra, hogy a poláris anyagok adszorpciós affinitása a poláris szorbensekhez sokkal nagyobb, mint a nem polárisaké.

Adszorbensként alumínium-oxidot, aktív szenet, szilikagélt, zeolitokat, cellulózt és néhány ásványi anyagot használnak.

Alumínium-oxidAl2O3 – amfoter adszorbens(ábra) Rajta keverékek szétválaszthatók polárisban lévő anyagokés nem poláris oldószerekben... A semleges alumínium-oxidot általában telített szénhidrogének, aldehidek, alkoholok, fenolok, ketonok és éterek nemvizes oldatából történő kromatográfiához használják.

Rizs. Alumínium-oxid kromatográfiához

http:// képek. /542857_w200_h200_product5.jpg

Az Al2O3 aktivitása a nedvességtartalmától függ. A vízmentes alumínium-oxid a legmagasabb aktivitással rendelkezik. Hagyományosan egységnek tekintik. Szükség esetén különböző nedvességtartalmú timföldet készíthet frissen elkészített timföld vízzel való összekeverésével (Brockmann skála).

Az alumínium-oxid aktivitásának függése a nedvességtartalomtól

Például 1,5-2 aktivitású Al2O3-at használnak szénhidrogének elválasztására; alkoholok és ketonok elválasztására - 2-3,5.

Alumínium-oxid fajlagos felülete 230-380 m2/g.

Szilikagél(hidroxilált vagy kémiailag módosított) egy szárított kocsonyás szilícium-dioxid, amelyet kovasavak túltelített oldataiból nyernek. n SiO2 m H2O) pH > 5-6. (ábra) Szilárd hidrofil szorbens.

Rizs. Szilikagél

http:// www. szilikagél. /

http:// szilikagel. ru / images / askg. gif

A szilikagél részecskemérete analitikai oszlopokban 3-10 mikron, preparatív oszlopokban - 20-70 mikron. A kis részecskeméret növeli a tömegátadás sebességét és javítja az oszlop hatékonyságát. A modern analitikai oszlopok 10-25 cm hosszúak. 5 mikron részecskeméretű szilikagéllel vannak töltve, és lehetővé teszik 20-30 komponens összetett keverékeinek szétválasztását. A szemcseméret 3-5 mikronra csökkenésével az oszlop hatásfoka, de az ellenállása is nő. Tehát ahhoz, hogy az eluens áramlási sebessége 0,5-2,0 ml/perc legyen, (1-3) · 107 Pa nyomásra van szükség. A szilikagél ellenáll egy ilyen nyomásesésnek, míg a polimer szorbens granulátum rugalmasabb és deformálhatóbb. A közelmúltban olyan mechanikailag erős, sűrű hálózatú makropórusos szerkezetű polimer szorbenseket fejlesztettek ki, amelyek hatékonyságukban közel állnak a szilikagélekhez. A 10 μm-nél nagyobb méretű szorbens részecskék alakja nincs nagy hatással az oszlop hatékonyságára, azonban előnyben részesítik a gömb alakú szorbenseket, amelyek áteresztőbb töltetet biztosítanak (ábra)

Rizs. Gömb alakú szilikagél

http:// képek. / 6450630_w200_h200_silicagelksmg. gif

http://N6_2011/U7/silikagel-2.jpeg

A szilikagél részecske belső szerkezete kommunikációs csatornák rendszere. A folyadékkromatográfiához 6-25 nm pórusátmérőjű szorbenseket használnak. A folyadékkromatográfiás elválasztás elsősorban alkil- és arilklór-szilánok vagy alkil-etoxi-szilánok szilanol felületi csoportokkal való reakciójával módosított szilikagélen történik. Ilyen reakciók segítségével C8H17-, C18H37- vagy C6H5- csoportokat ojtanak be (hidrofobizált felületű szorbensek előállításához), nitril-, hidroxilcsoportokat stb. (ábra).

https://pandia.ru/text/80/271/images/image033_0.jpg "width =" 166 "height =" 116 src = ">

Rizs. Módosított szilikagél szerkezet

Szilikagélek kromatográfiában használják kőolajtermék-keverékek elválasztására magasabb zsírsavak, észtereik, aromás aminok, nitroszármazékok szerves vegyületek. Szilikagél – hidrofil szorbens, vízzel könnyen nedvesíthető. Ezért nem használható vizes oldatokból történő szorpcióra. A szilikagél aktivitása a víztartalmától függ: minél kevesebb vizet tartalmaz, annál nagyobb az aktivitás (Brockmann-skála).

A szilikagél aktivitásának függése a nedvességtartalomtól

A szilikagélek fajlagos felülete 500-600 m2/g.

Aktív szén a szén egyik formája, amely a feldolgozás során rendkívül porózussá válik, és nagyon nagy felületet vesz fel, amely adszorpcióra vagy kémiai reakciókra szolgál. (ábra) Fajlagos felületük 1300-1700 m2/g.

Rizs. Aktív szén

http:// e-katalógus. rusbiz. ru / user_images / ru / prod_picture / 58035161249b9016f64372.jpg

Az aktív szén pórusszerkezetére a fő hatást az előállításukhoz használt kiindulási anyagok fejtik ki. A kókuszdióhéj alapú aktív szenet a mikropórusok nagyobb aránya (2 nm-ig), a szén alapú - a mezopórusok nagyobb aránya (2-50 nm) jellemzi. A makropórusok nagy része a faalapú aktív szénre jellemző (több mint 50 nm). A mikropórusok különösen alkalmasak kis molekulák adszorpciójára, a mezopórusok pedig különösen alkalmasak nagyobb szerves molekulák adszorpciójára.

Zeolitok (molekulasziták)- természetes és szintetikus eredetű alkáli- és alkáliföldfémek porózus kristályos alumínium-szilikátjai. (rizs.)

https://pandia.ru/text/80/271/images/image036_2.jpg "width =" 211 height = 211 "height =" 211 ">

Rizs. Zeolitok

http:// www. zeolit. spb. ru / _img / _36 mm. jpg

http:// kntgroup. ru / hüvelykujj. php? fájl = / feltöltések / termék / 6.jpg & x_width = 250

Négyféle zeolit ​​létezik (A, X, Y, M), eltérő kristályszerkezettel. A kationtól függően a zeolitokat a következőképpen jelöljük: KA, NaA, CaM, NaX, KY, CaY. A zeolitok jellemzői az, hogy a a kristályok pórusai 0,4-1 nm nagyságrendűek, arányosak a molekulák méretével sok folyékony vagy gáznemű anyag. Ha egy anyag molekulái képesek behatolni ezekbe a pórusokba, akkor a zeolitkristályok pórusaiban adszorpció megy végbe. Az anyag nagyobb molekulái nem adszorbeálódnak. A különböző pórusméretű zeolitok kiválasztásával lehetővé válik a különböző anyagok keverékeinek egyértelmű elkülönítése.

A zeolitok fajlagos felülete 750-800 m2/g.

Az adszorbens kiválasztásakor figyelembe kell venni az anyagok szerkezetét és oldhatóságát. Például a telített szénhidrogének rosszul, míg a telítetlenek (kettős kötésekkel rendelkeznek) jobban adszorbeálódnak. A funkcionális csoportok fokozzák az anyag adszorpciós képességét.

5. Eluensek

Az oldószer (eluens) kiválasztásakor figyelembe kell venni az adszorbens jellegét és az elválasztandó keverékben lévő anyagok tulajdonságait. Az eluenseknek jól fel kell oldaniuk a kromatografált keverék minden komponensét, alacsony viszkozitásúnak kell lenniük, biztosítaniuk kell a szükséges szelektivitást, olcsónak, nem toxikusnak, inertnek és a kimutatási módszerekkel kompatibilisnek kell lenniük (például a benzol nem használható eluensként UV detektor).

A normál fázisú kromatográfia általában szénhidrogéneket (hexánt, heptánt, izooktánt, ciklohexánt) használ, kis mennyiségű kloroform CHCl3, izopropanol izo-C3H7OH, diizopropil-éter hozzáadásával; fordított fázisú kromatográfiában - víz és acetonitril CH3CN, metanol CH3OH, etanol C2H5OH, dioxán, tetrahidrofurán, dimetil-formamid keveréke. A kromatográfiás eljárás során elválasztott keverék egyes komponenseinek izolálása érdekében ezeket gyakran egymás után kimossák (eluálják). Erre a célra különböző deszorpciós kapacitású oldószereket használnak. Az oldószerek a deszorpciós kapacitás csökkenő sorrendjében vannak elrendezve a poláris adszorbensekben - eluotróp Trappe sorozat... Ha az elválasztandó keverék komponenseinek értéke közel van k "( oszlopkapacitás aránya egy adott komponensre vonatkoztatva), majd kromatográfiásan egy eluenssel. Ha a keverék egyes komponenseit erősen visszatartja a szorbens, akkor növekvő erősségű eluens-sorozatot használunk.

Eluotróp oldószerek

6. Folyadékkromatográfiás berendezés

A modern folyadékkromatográfiában különböző bonyolultságú eszközöket használnak - a legegyszerűbb rendszerektől a magas osztályú kromatográfokig.
Egy modern folyadékkromatográf tartalmaz: eluenstartályokat, nagynyomású szivattyúkat, adagolót, kromatográfiás oszlopot, detektort, rögzítő készüléket, vezérlőrendszert és az eredmények matematikai feldolgozását.

ábrán. egy folyadékkromatográf blokkdiagramját mutatja be, amely tartalmazza a minimálisan szükséges komponenskészletet, ilyen vagy olyan formában, bármely kromatográfiás rendszerben.

https://pandia.ru/text/80/271/images/image038_2.jpg "width =" 361 "height =" 254 src = ">

Rizs. Folyadékkromatográf rajza: 1- tartály a mozgófázis számára, 2- szivattyú, 3- injektor, 4- oszlop, 5- termosztát, 6- detektorok, 7- rögzítőrendszer, 8- számítógép.

Tároló tartály a mozgófázis esetében elegendő kapacitással kell rendelkeznie az elemzéshez és oldószeres gáztalanító berendezés hogy kizárjuk az eluensben oldott gázbuborékok képződését az oszlopban és a detektorban.

Szivattyú szándékolt hogy állandó oldószeráramlást hozzon létre... Kialakítását elsősorban a rendszerben lévő üzemi nyomás határozza meg. A 10-500 MPa tartományban történő működéshez dugattyús (fecskendős) típusú szivattyúkat használnak. Hátrányuk az, hogy az eluenssel történő feltöltéshez időnként le kell állítani. Az alacsony, 1-5 MPa üzemi nyomású egyszerű rendszerekhez olcsó perisztaltikus szivattyúkat használnak. Az eluensek egy szűrőn keresztül jutnak be a szivattyúba, amely visszatartja a porszemcséket (több mint 0,2 mikron). Néha kis héliumáramot vezetnek át az eluenseken, hogy eltávolítsák az oldott levegőt és megakadályozzák a buborékok képződését a detektorban (különösen vizes és poláris eluensek esetén). Az analitikai kromatográfokban visszacsatoló rendszerrel ellátott dugattyús szivattyúkat használnak az eluens oszlopba juttatására, amelyek lehetővé teszik az áramlási pulzáció 1-2%-on belüli kiegyenlítését és 0,1-25 ml/perc térfogati sebesség elérését 0,1-25 ml/perc közötti nyomáson. ~ 3,107 Pa. Mikrooszlopos kromatográfiában az eluens térfogati áramlási sebessége sokkal alacsonyabb - 10-1000 μl / perc. Gradiens elúció esetén több szivattyút alkalmaznak, melyeket programozó vezérel, és az eluens 2-3 komponensét a keverőkamrába juttatják, a teljes áramlási sebességet állandóan hagyva. A minta nagy nyomású oszlopba történő befecskendezéséhez az áramlás megállítása nélkül használjon speciális mikroadagoló csapokat, amelyek egy ismert térfogatú hurokhoz vannak csatlakoztatva a vizsgált oldatmintához. Automatikus mintavétellel és mikroadagoló szelepekkel vagy fecskendőkkel működő mintainjektálással rendelkező adagolórendszereket fejlesztettek ki.

Injektor biztosítja keverékminta befecskendezése kellően magas reprodukálhatóságú oszlopba kell szétválasztani a komponenseket. Az egyszerű stop-flow mintavevő rendszerek szivattyúleállítást igényelnek, ezért kevésbé kényelmesek, mint a Reodyne hurkos adagolók.

Hangszórók A HPLC-hez leggyakrabban 10-25 cm hosszú és 3-5 mm belső átmérőjű polírozott rozsdamentes acélcsőből készülnek.

Rizs. Folyadékkromatográfiás kromatográfiás oszlopok

Használja is üvegoszlopok fém burkolatba helyezve; mikrooszlopos kromatográfiában - nyomtatott fémoszlopok 1,0-1,5 mm belső átmérővel, nyomtatott üveg mikrooszlopok 70-150 mikron átmérőjű és üreges kapilláris oszlopok 10-100 mikron átmérőjű; preparatív kromatográfiában - 2-10 cm és nagyobb átmérőjű oszlopok. Az oszlopok szorbenssel való egyenletes és sűrű kitöltéséhez szuszpenziós csomagolási módszert alkalmaznak. A szuszpenziót szorbensből és megfelelő szerves folyadékból készítik, amelyet legfeljebb 5 × 107 Pa nyomáson juttatnak az oszlopba. Az oszlopból kilépő elválasztott komponensek meghatározása használat detektorok. A hőmérséklet állandósága biztosítani termosztát.

Detektorok folyadékkromatográfiához rendelkezzen egy áramlási cellával, amelyben folyamatosan mérik az áramló eluens bármely tulajdonságát. Nagyon érzékenynek kell lenniük. A detektor érzékenységének növelésére esetenként a keverék komponenseinek származékképzését alkalmazzák az oszlop után. Ehhez az eluens áramlásával olyan reagenseket vezetnek be, amelyek az elválasztott anyagokkal kölcsönhatásba lépve kifejezettebb tulajdonságú származékokat képeznek, például erősebben abszorbeálnak a spektrum UV vagy látható tartományában, vagy nagyobb a fluoreszcens képességük. képesség. Néha a származékképzést a kromatográfiás analízis előtt hajtják végre, és a származékokat választják el, nem pedig a kiindulási anyagokat. A legnépszerűbb típusok detektorokáltalános céljai vannak refraktométerek mérő törésmutató, és spektrofotometriás detektorok meghatározó az oldószer optikai sűrűsége rögzített hullámhosszon (általában az ultraibolya tartományban). NAK NEK A refraktométer előnyei(és A spektrofotométerek hátrányai) kell tulajdonítani alacsony érzékenység a típusra kapcsolatokat, amely tartalmazhat kromoforcsoportokat vagy nem. Másrészt a refraktométerek alkalmazása izokratikus (állandó eluens-összetételű) rendszerekre korlátozódik, így az oldószer gradiens alkalmazása ebben az esetben nem lehetséges.

Differenciál "href =" / szöveg / kategória / differenciális / "rel =" könyvjelző "> differenciálerősítő és felvevő. integrátor, amely lehetővé teszi a kapott csúcsok relatív területeinek kiszámítását. Komplex kromatográfiás rendszerek használata interfész egységösszekötve a kromatográfot azzal személyi számítógép, amely nemcsak az információgyűjtést és -feldolgozást végzi, hanem vezérli a készüléket, kiszámítja a keverékek mennyiségi jellemzőit és esetenként minőségi összetételét is. Mikroprocesszor biztosítja automatikus mintainjektálás, módosítani az eluens összetételének adott programja gradiens elúcióval, fenntartása oszlop hőmérséklete.

Bruker". Rizs. Folyadékkromatográf Jasco

Önellenőrző kérdések

Felhasznált irodalom jegyzéke

1 "Folyadékkromatográfia az orvostudományban"

Http: // napló. issep. rssi. ru / cikkek / pdf / 0011_035.pdf

2 "Bevezetés a nagy teljesítményű folyadékkromatográfia módszereibe"

Http: // www. chemnet. ru / rus / tanítás / olaj / spezprakt-chr. html

3 "Folyadékkromatográfia"

Http: // e-tudomány. ru / index /? id = 1540

4 "kromatográfia"

Http: // belchem. narod. ru / chromatography1.html

"Természetes és szennyvízszennyező anyagok nagy teljesítményű folyadékkromatográfiája"

Bevezetés

1. fejezet Folyadékkromatográfiás módszerek alapfogalmai és osztályozása

1.1. Folyadékkromatográfiás készülék

2. fejezet A HPLC lényege

2.1 Alkalmazás

3. fejezet Példák a HPLC felhasználására környezeti objektumok elemzésében

4. fejezet HPLC berendezések

Irodalom

Függelék

Bevezetés

Kromatográfiás módszerek gyakran nélkülözhetetlenek a hasonló szerkezetű szerves anyagok azonosításához és mennyiségi meghatározásához. Ugyanakkor a környezetszennyező anyagok rutinelemzésére a legszélesebb körben használt gáz- és nagy teljesítményű folyadékkromatográfia. Az ivó- és szennyvíz szerves szennyezőanyagainak gázkromatográfiás analízise eleinte töltött oszlopok alkalmazásán alapult, később a kvarc kapilláris oszlopok is elterjedtek. A kapillárisoszlopok belső átmérője általában 0,20-0,75 mm, hossza 30-105 m. A vízben lévő szennyeződések elemzésének optimális eredményét leggyakrabban különböző filmvastagságú kapillárisoszlopok alkalmazásával érik el, amelyek metil-fenil-szilikonokból készültek, amelyek fenilcsoportokat tartalmaznak. 5 és 50%... A mintabevezető rendszer gyakran sebezhetővé válik a kapilláris oszlopokat használó kromatográfiás technikákban. A mintabevezető rendszerek két csoportra oszthatók: univerzális és szelektív. A sokoldalú alkalmazások közé tartoznak az osztott és osztott befecskendező rendszerek, a „hideg” oszlopos befecskendezés és a hőmérsékleten programozott elpárologtatás. Szelektív befecskendezéssel, fújás közbenső csapdával, fejtér elemzéssel stb. Univerzális befecskendező rendszerek használatakor a teljes mintát az oszlopba juttatjuk, szelektív injektálásnál csak egy bizonyos frakciót injektálunk. A szelektív befecskendezéssel kapott eredmények sokkal pontosabbak, mivel az oszlopba kerülő frakció csak illékony anyagokat tartalmaz, és a technika ebben az esetben teljesen automatizálható.

A szennyező anyagok nyomon követésére használt gázkromatográfiás detektorokat gyakran osztják univerzális detektorokra, amelyek a mozgófázis egyes komponenseire reagálnak, és szelektív detektorokra, amelyek egy bizonyos, hasonló kémiai jellemzőkkel rendelkező anyagcsoport jelenlétére reagálnak a mozgófázisban. Az univerzálisak közé tartozik a lángionizáció, az atomemisszió, a tömegspektrometriás detektorok és az infravörös spektrometria. A vízanalízisben használt szelektív detektorok az elektronbefogás (szelektív a halogénatomokat tartalmazó anyagokra), a termoionos (szelektív a nitrogén- és a foszfortartalmú vegyületekre), a fotoionizáció (szelektív az aromás szénhidrogénekre), az elektrolitikus vezetőképesség-detektor (szelektív a halogénatomokat tartalmazó vegyületekre) , kén és nitrogén). A minimálisan kimutatható anyagok mennyisége nanogrammtól pikogrammig terjed másodpercenként.

Nagy teljesítményű folyadékkromatográfia(HPLC) ideális módszer nagyszámú, gázkromatográfiával nem elemezhető, hőre labilis vegyület meghatározására. A modern mezőgazdasági vegyszerek, beleértve a metil-karbonátokat és szerves foszfátos rovarirtó szereket, és más nem illékony anyagokat, gyakran a folyadékkromatográfiás elemzés tárgyát képezik. A nagy teljesítményű folyadékkromatográfia egyre népszerűbb a környezeti monitorozásban alkalmazott egyéb módszerek között, azért is, mert fényes kilátásokkal rendelkezik a minta-előkészítés automatizálása terén.

1. FEJEZET A FOLYADÉKKROMATOGRÁFIAI MÓDSZEREK ALAPVETŐ FOGALMAI ÉS OSZTÁLYOZÁSA

A folyadékkromatográfiát az állófázisú hordozó típusától függően több osztályba sorolják. A papír és a vékonyréteg-kromatográfia egyszerű hardvertervezése e módszerek széleskörű alkalmazásához vezetett az analitikai gyakorlatban. A folyadékoszlop-kromatográfia nagy lehetőségei azonban ösztönözték e klasszikus módszer berendezésének fejlesztését, és a HPLC gyors bevezetéséhez vezettek. Az eluens nagy nyomású oszlopon való átvezetése lehetővé tette az analízis sebességének drámai növelését és az elválasztási hatékonyság jelentős növelését a finoman diszpergált szorbens alkalmazása révén. A HPLC módszer jelenleg lehetővé teszi szerves vegyületek összetett keverékeinek izolálását, mennyiségi és minőségi elemzését.

Az elválasztandó (eluátum) anyag és az állófázis kölcsönhatásának mechanizmusa szerint megkülönböztetünk adszorpciót, eloszlást, ioncserét, méretkizárást, ionpárt, ligandumcserét és affinitáskromatográfiát.

Adszorpciós kromatográfia... Az adszorpciós kromatográfiás elválasztás az elválasztandó anyag és a felületén aktív poláris centrumokat tartalmazó adszorbenssel, például alumínium-oxiddal vagy szilikagéllel való kölcsönhatás eredményeként történik. Az oldószer (eluens) nem poláris folyadék. A szorpciós mechanizmus a szorbens poláris felülete és a vizsgált komponens molekuláinak poláris (vagy polarizációra képes) régiói közötti specifikus kölcsönhatásból áll (1. ábra).

Rizs. 1. Adszorpciós folyadékkromatográfia.

Megoszlási kromatográfia... A folyadékkromatográfia eloszlási változatában az anyagok keverékének elválasztását a két nem elegyedő fázis - az eluens (mozgófázis) és a szorbens fázisa (stacionárius) - közötti eloszlási együtthatójuk különbsége miatt hajtják végre.

Nál nél normál fázis Az eloszlásos folyadékkromatográfia egyik változatában nem poláris eluenst és poláris csoportokat használnak, amelyeket a szorbens (leggyakrabban szilikagél) felületére ojtanak. A szilikagél felületének módosítójaként (ojtott fázisok) poláris csoportokat, például nitrilt, aminocsoportokat, stb. tartalmazó helyettesített alkilklór-szilánokat használnak (2. ábra). Az ojtott fázisok alkalmazása lehetővé teszi az állófázis felületének szorpciós tulajdonságainak finom szabályozását és magas elválasztási hatékonyság elérését.

Rizs. 2. Megoszlási kromatográfia ojtott fázissal (normál fázisú változat).

Fordított fázis A folyadékkromatográfia a keverék komponenseinek a poláris eluens és a szorbens felületére ojtott nem poláris csoportok (hosszú alkilláncok) közötti eloszlásán alapul (3. ábra).

Rizs. 3. Ojtott fázisú megoszlási kromatográfia (fordított fázisú változat).

A hordozós fázisokkal végzett folyadékkromatográfia kevésbé elterjedt változata az, amikor egy folyékony állófázis egy álló hordozóra kerül.

Exkluzív (gélen áthatoló) A kromatográfia a folyadékkromatográfia egyik változata, amelyben az anyagok szétválása a szorbens pórusaiban lévő oldószer és a részecskéi között áramló oldószer közötti molekulák eloszlása ​​miatt következik be.

Affin A kromatográfia az elválasztott fehérjék (antitestek) és a szorbens (szintetikus gyanta) felületére oltott anyagok (antigének) specifikus kölcsönhatásán alapul, amely szelektíven komplexeket (konjugátumokat) képez a fehérjékkel.

Az ioncserét, ionpárt, ligandumcserélő kromatográfiát főként szervetlen analízisben alkalmazzák.

A kromatográfiás elválasztás alapvető paraméterei.

A kromatográfiás elválasztás fő paraméterei a keverékkomponens retenciós térfogata és retenciós ideje (4. ábra).

A tR retenciós idő az az idő, amely a mintának az oszlopba való befecskendezésétől a megfelelő csúcs maximumának megjelenéséig eltelik. A retenciós időt megszorozva az eluens térfogati sebességével F, megkapjuk a VR retenciós térfogatot:

Korrigált retenciós idő - a nem szorbeált komponens maximális csúcsának megjelenésétől a megfelelő vegyület csúcsáig eltelt idő:

tR "= tR - t0 ;

A csökkentett vagy korrigált retenciós térfogat a V0 oszlop holttérfogatára korrigált retenciós térfogat, azaz a fel nem szorbeált komponens retenciós térfogata:

VR "= VR - V0;

A visszatartási jellemző egyben a k " kapacitási együttható, amelyet az állófázisban lévő anyag tömegének a mozgófázisban lévő anyag tömegéhez viszonyított arányaként határoznak meg: k" = mn / mp;

A k "érték könnyen meghatározható a kromatogramból:

A kromatográfiás elválasztás legfontosabb paraméterei a hatékonyság és a szelektivitás.

Az oszlop hatékonysága az elméleti tányérok magasságával (HETT) mérve, számukkal fordítottan arányos (N), minél szűkebb az azonos retenciós idővel kilépő anyag csúcsa. A hatékonysági érték a kromatogramból a következő képlet segítségével számítható ki:

N=5,54. (tR / 1/2) 2,

ahol tR- késleltetési idő,

w 1/2 - csúcsszélesség félmagasságnál

Ismerve az oszloponkénti elméleti tányérok számát, az L oszlophosszt és az átlagos nedvszívó szemcseátmérőt dc, könnyen meghatározható az elméleti lemezzel egyenértékű magasság (HETT) és a csökkentett magasság (PVETT):

VETT = L / N PVETT = VETT / d c

Ezek a jellemzők lehetővé teszik a különböző típusú oszlopok hatékonyságának összehasonlítását, a szorbens minőségének és az oszlopok kitöltésének minőségét.

Két anyag szétválasztásának szelektivitását a következő egyenlet határozza meg:

Két komponens keverékének szétválasztásánál fontos paraméter az RS elválasztás mértéke is:

;

A csúcsok akkor tekinthetők megengedettnek, ha az RS-érték nagyobb vagy egyenlő, mint 1,5.

A fő kromatográfiás paramétereket a következő felbontási egyenlet kapcsolja össze:

;

Az elválasztási szelektivitást meghatározó tényezők a következők:

1) a szorbens kémiai természete;

2) az oldószer és módosító szerek összetétele;

3) az elválasztandó keverék összetevőinek kémiai szerkezete és tulajdonságai;

4) oszlophőmérséklet

1.1. Folyadékkromatográfiás készülék

A modern folyadékkromatográfiában különböző bonyolultságú eszközöket használnak - a legegyszerűbb rendszerektől a kiváló minőségű kromatográfokig, amelyek különféle kiegészítő eszközökkel vannak felszerelve.

ábrán. 4. egy folyadékkromatográf blokkdiagramja, amely tartalmazza a minimálisan szükséges komponenskészletet, ilyen vagy olyan formában, bármely kromatográfiás rendszerben.

Rizs. 4. Folyadékkromatográf blokkvázlata.

A szivattyú (2) állandó oldószeráramlást biztosít. Kialakítását elsősorban a rendszerben lévő üzemi nyomás határozza meg. A 10-500 MPa tartományban történő működéshez dugattyús (fecskendős) vagy dugattyús szivattyúkat használnak. Előbbi hátránya, hogy az eluenssel történő feltöltéshez időnként le kell állítani, az utóbbinak pedig a tervezés nagy bonyolultsága és ennek következtében a magas ár. Az egyszerű, alacsony, 1-5 MPa üzemi nyomású rendszereknél sikeresen alkalmazzák az olcsó perisztaltikus szivattyúkat, de mivel nehéz állandó nyomást és áramlási sebességet elérni, ezek felhasználása az előkészítő feladatokra korlátozódik.

Az injektor (3) biztosítja, hogy a szétválasztandó komponensek keverékéből mintát kellően nagy reprodukálhatósággal injektáljanak az oszlopba. Az egyszerű stop-flow mintavevő rendszerek szivattyúleállítást igényelnek, ezért kevésbé kényelmesek, mint a Reodyne hurkos adagolók.

A HPLC oszlopok (4) vastag falú rozsdamentes acél csövek, amelyek ellenállnak a nagy nyomásnak. Fontos szerepet játszik az oszlop szorbenssel való feltöltésének sűrűsége és egyenletessége. Folyadékkromatográfiához alacsony nyomás vastag falú üvegoszlopokat sikerrel alkalmaznak. A hőmérséklet állandóságát termosztát (5) biztosítja.

A folyadékkromatográfiás detektorok (6) áramlási cellával rendelkeznek, amelyben folyamatosan mérik az áramló eluens valamilyen tulajdonságát. Az általános célú detektorok legnépszerűbb típusai a refraktométerek, amelyek a törésmutatót mérik, és a spektrofotometriás detektorok, amelyek rögzített hullámhosszon (általában az ultraibolya tartományban) mérik az oldószer abszorbanciáját. A refraktométerek előnyei (és a spektrofotométerek hátrányai) közé tartozik az alacsony érzékenység a meghatározandó vegyület típusára, amely nem tartalmazhat kromoforcsoportokat. Másrészt a refraktométerek alkalmazása izokratikus (állandó eluens-összetételű) rendszerekre korlátozódik, így az oldószer gradiens alkalmazása ebben az esetben nem lehetséges.

A környezetszennyező anyagok elemzésére leggyakrabban használt HPLC oszlopok 25 cm hosszúak és 4,6 mm belső átmérőjűek, 5-10 µm méretű gömb alakú szilikagél részecskékkel töltve, ojtott oktadecilcsoportokkal. Az utóbbi években megjelentek a kisebb belső átmérőjű, kisebb szemcsékkel feltöltött oszlopok. Az ilyen oszlopok használata az oldószerek fogyasztásának és az analízis időtartamának csökkenéséhez, az elválasztás érzékenységének és hatékonyságának növekedéséhez vezet, valamint megkönnyíti az oszlopok spektrális detektorokhoz való csatlakoztatásának problémáját. A 3,1 mm belső átmérőjű oszlopok biztonsági patronnal (előoszlop) vannak felszerelve az élettartam növelése és az elemzések reprodukálhatóságának javítása érdekében.

A modern HPLC-műszerek detektoraiként általában diódamátrixon, fluoreszcens és elektrokémiai UV-detektort használnak.

Nem szabad megfeledkezni arról, hogy a gyakorlati munkában az elválasztás gyakran nem egyenként, hanem egyszerre több mechanizmuson keresztül történik. Tehát a kizárásos elválasztást bonyolítják az adszorpciós hatások, az adszorpciós eloszlás és fordítva. Ezenkívül minél nagyobb a különbség a mintában lévő anyagok között az ionizáció foka, bázikusság vagy savasság, molekulatömeg, polarizálhatóság és egyéb paraméterek tekintetében, annál nagyobb a valószínűsége annak, hogy az ilyen anyagok elválasztási mechanizmusa eltérő lesz.

A gyakorlatban a legelterjedtebb a "fordított fázisú" (eloszlásos) kromatográfia, amelyben az állófázis nem poláris, hanem a mozgófázis poláris (vagyis a "direkt fázisú" kromatográfia fordítottja).

A világ legtöbb laboratóriumában 16 prioritást élvező PAH-csoportot elemeznek HPLC-vel vagy CMS-sel.

2. FEJEZET A HPLC LÉNYEGE

A nagy teljesítményű folyadékkromatográfiában (HPLC) a kromatográfiás oszlopban végbemenő folyamatok jellege általában megegyezik a gázkromatográfiás eljárásokkal. Az egyetlen különbség a folyadék használata állófázisként. A folyékony mozgófázisok nagy sűrűsége és a nagy oszlopellenállás miatt a gáz- és folyadékkromatográfia nagymértékben különbözik a hardver kialakításában.

A HPLC-ben általában tiszta oldószereket vagy ezek keverékeit használják mozgófázisként.

A folyadékkromatográfiában eluensnek nevezett tiszta oldószer (vagy oldószerkeverék) áramának létrehozásához a kromatográf hidraulikus rendszerében szivattyúkat használnak.

Az adszorpciós kromatográfiát egy anyagnak a felületen aktív centrumokkal rendelkező adszorbensekkel, például szilikagéllel vagy alumínium-oxiddal való kölcsönhatásának eredményeként végzik. A különböző mintamolekulák adszorpciós központjaival való kölcsönhatás képességének különbsége ahhoz vezet, hogy az oszlop mentén mozgó fázissal történő mozgás során zónákra osztódnak. A komponensek zónáinak ebben az esetben elért elválasztása az oldószerrel és az adszorbenssel való kölcsönhatástól függ.

A HPLC-ben legszélesebb körben a különböző térfogatú, felületű és pórusátmérőjű szilikagél adszorbenseket használják. A timföldet és más adszorbenseket sokkal ritkábban használják. Ennek fő oka:

Nem megfelelő mechanikai szilárdság, ami nem teszi lehetővé a csomagolást és a felhasználást, amikor magas nyomások jellemző a HPLC-re;

a szilikagél az alumínium-oxiddal összehasonlítva szélesebb porozitással, felülettel és pórusátmérővel rendelkezik; az alumínium-oxid szignifikánsan magasabb katalitikus aktivitása az elemzési eredmények torzulásához vezet a mintakomponensek bomlása vagy irreverzibilis kemiszorpciója miatt.

HPLC detektorok

A nagy teljesítményű folyadékkromatográfiát (HPLC) olyan poláris, nem illékony anyagok kimutatására használják, amelyek bármilyen okból nem alakíthatók át gázkromatográfiás célra alkalmas formává, még származékok formájában sem. Ezen anyagok közé tartoznak különösen a szulfonsavak, vízoldható színezékek és egyes peszticidek, például fenil-karbamid származékok.

Érzékelők:

UV - diódasoros detektor. A fotodiódákból álló "mátrix" (több mint kétszáz darab van) folyamatosan regisztrálja a jeleket az UV és a látható spektrális tartományban, így pásztázó módban biztosítja az UV-B spektrumok rögzítését. Ez lehetővé teszi a speciális cellán gyorsan áthaladó komponensek torzításmentes spektrumának folyamatos felvételét nagy érzékenységgel.

Az egyetlen hullámhosszon végzett detektáláshoz képest, amely nem ad információt a csúcs "tisztaságáról", a diódatömb teljes spektrumának összehasonlításának lehetősége sokkal nagyobb megbízhatóságú azonosítási eredményt ad.

Fluoreszkáló detektor. A fluoreszcens detektorok nagy népszerűsége a nagyon nagy szelektivitásnak és érzékenységnek, valamint annak a ténynek köszönhető, hogy számos környezeti szennyező anyag fluoreszkál (például poliaromás szénhidrogének).

A könnyen oxidálódó vagy redukálódó anyagok kimutatására elektrokémiai detektort használnak: fenolok, merkaptánok, aminok, aromás nitro- és halogénszármazékok, ketonaldehidek, benzidinek.

A keverék kromatográfiás szétválasztása az oszlopon a PP lassú előrehaladása miatt sokáig tart. A folyamat felgyorsítása érdekében nyomás alatti kromatográfiát végzünk. Ezt a módszert nagy teljesítményű folyadékkromatográfiának (HPLC) nevezik.

A klasszikus folyadékoszlop-kromatográfiában használt berendezések modernizálása az egyik legígéretesebb és legmodernebb elemzési módszerré tette. A nagy teljesítményű folyadékkromatográfia kényelmes módszer kis és nagy molekulatömegű nem illékony, hőre labilis vegyületek elválasztására, preparatív izolálására, valamint kvalitatív és kvantitatív elemzésére.

Az ennél a módszernél használt szorbens típusától függően 2 kromatográfiás lehetőséget alkalmazunk: poláros szorbensen, nem poláris eluenssel (közvetlen fázisú opció), és nem poláris szorbensen poláris eluenssel - az ún. fázisú nagy teljesítményű folyadékkromatográfia (HPLC).

Amikor az eluens átmegy az eluensbe, az egyensúly a HPLC körülményei között sokszor gyorsabban jön létre, mint poláris szorbensek és nem vizes PP-k körülményei között. Ennek, valamint a vizes és vizes-alkoholos eluensekkel való munkavégzés kényelmének köszönhetően az Off-HPLC manapság nagy népszerűségre tett szert. A legtöbb HPLC elemzést ezzel a módszerrel végzik.

Detektorok. A különálló komponens oszlopából való kilépés regisztrálása detektor segítségével történik. A regisztrációhoz felhasználhatja a mozgófázisból érkező és a keverék komponensének természetéhez és mennyiségéhez kapcsolódó bármely analitikai jel változását. A folyadékkromatográfiában olyan analitikai jeleket használnak, mint a kimeneti oldat fényelnyelése vagy fényemissziója (fotometriás és fluorometrikus detektorok), törésmutató (refraktometriás detektorok), potenciál és elektromos vezetőképesség (elektrokémiai detektorok) stb.

A folyamatosan érzékelt jelet egy felvevő rögzíti. A kromatogram a felvevő szalagra rögzített detektorjelek sorozata, amely akkor jön létre, amikor a keverék egyes komponensei elhagyják az oszlopot. A keverék szétválasztása esetén a külső kromatogramon egyedi csúcsok láthatók. A csúcs helyzetét a kromatogramon azonosítási célokra, a csúcs magasságát vagy területét pedig mennyiségi meghatározásra használjuk.

2.1 Alkalmazás

A HPLC-t legszélesebb körben a kémiai elemzés alábbi területein alkalmazzák (az elemzési objektumok kiemelve, ahol a HPLC-nek gyakorlatilag nincs versenytársa):

Élelmiszer minőségellenőrzés - tonik és ízesítő adalékok, aldehidek, ketonok, vitaminok, cukrok, színezékek, tartósítószerek, hormonális gyógyszerek, antibiotikumok, triazin, karbamát és egyéb peszticidek, mikotoxinok, nitrozaminok, policiklusos aromás szénhidrogének stb.

· Környezetvédelem - fenolok, szerves nitrovegyületek, mono- és policiklusos aromás szénhidrogének, számos peszticid, fő anionok és kationok.

· Törvényszéki tudomány - gyógyszerek, szerves robbanóanyagok és színezékek, erős gyógyszerek.

· Gyógyszeripar - szteroid hormonok, szinte minden szerves szintézis termék, antibiotikumok, polimer készítmények, vitaminok, fehérje készítmények.

Gyógyszer - felsorolt ​​biokémiai és gyógyászati ​​anyagokés metabolitjaik biológiai folyadékokban (aminosavak, purinok és pirimidinek, szteroid hormonok, lipidek) a betegségek diagnosztizálásában, a gyógyszerek szervezetből történő kiürülési sebességének meghatározásában egyéni adagolásuk céljából.

· Mezőgazdaság- nitrát és foszfát meghatározása a talajban a szükséges műtrágya mennyiség meghatározásához, takarmány tápértékének meghatározása (aminosavak és vitaminok), növényvédő szerek vizsgálata talajban, vízben és mezőgazdasági termékekben.

Biokémia, bioorganikus kémia, géntechnológia, biotechnológia - cukrok, lipidek, szteroidok, fehérjék, aminosavak, nukleozidok és származékaik, vitaminok, peptidek, oligonukleotidok, porfirinek stb.

· Szerves kémia - a szerves szintézis összes stabil terméke, színezékek, hőre labilis vegyületek, nem illékony vegyületek; szervetlen kémia(majdnem minden oldható vegyület ionok és komplex vegyületek formájában).

· Élelmiszerek, alkoholos és alkoholmentes italok, ivóvíz, háztartási vegyszerek, parfümök minőségellenőrzése és biztonsága a gyártás minden szakaszában;

· A szennyezés természetének meghatározása ember okozta katasztrófa vagy veszélyhelyzet helyszínén;

· Narkotikus, erős, mérgező és robbanásveszélyes anyagok felderítése és elemzése;

· Káros anyagok (policiklusos és egyéb aromás szénhidrogének, fenolok, növényvédő szerek, szerves színezékek, nehéz-, alkáli- és alkáliföldfém-ionok) jelenlétének meghatározása a folyékony szennyvizekben, a légi kibocsátásokban és a vállalkozásokból származó szilárd hulladékokban és az élő szervezetekben;

· Szerves szintézis folyamatok, olaj- és szénfinomítás, biokémiai és mikrobiológiai ipar monitorozása;

a műtrágyázandó talaj minőségének, a talajban, a vízben és a termékekben lévő peszticidek és gyomirtó szerek jelenlétének, valamint a takarmány tápértékének elemzése; komplex kutatáselemző feladatok; nyomnyi mennyiségű ultratiszta anyag beszerzése.

3. FEJEZET PÉLDÁK A HPLC ALKALMAZÁSÁRA KÖRNYEZETI OBJEKTUMOK ELEMZÉSÉBEN

HPLC - egy módszer a PAH-ok megfigyelésére a környezeti objektumokban

A policiklusos aromás szénhidrogének (PAH), az 1. veszélyességi osztályba tartozó ökotoxikus anyagok esetében a természeti objektumokban rendkívül alacsony maximális megengedett koncentrációt (MPC) állapítottak meg. A PAH-ok MPC-szintű és az alatti meghatározása az egyik nagyon összetett analitikai feladat, melynek megoldására high-tech elemzési módszereket (GC-MS, GC, HPLC) alkalmaznak. A monitorozási módszer kiválasztásakor a főbb figyelembe vett jellemzőkhöz - az érzékenység és a szelektivitás, a gyorsaság és a gazdaságosság - hozzáadódik, mivel a monitorozás sorozatos elemzést foglal magában. A HPLC opció rövid, kis furatú oszlopokon nagymértékben megfelel ezeknek a követelményeknek. Ezzel a módszerrel a szerzők módszereket dolgoztak ki és tanúsítottak a benzo [a] pirén monitorozására három természetes környezetben: aeroszolban, hótakaróban és felszíni vizekben. A technikák jellemzői: egyszerű egységes minta-előkészítés, beleértve a PAH-ok szerves oldószerekkel történő extrakcióját és az extraktum töményítését, a koncentrált kivonat kromatográfiás oszlopba történő közvetlen bejuttatását, több hullámhosszú fotometriás detektálást az UV tartományban. spektrum, PAH-csúcsok azonosítása kromatogramokon két paraméter, retenciós idő és spektrális arány segítségével... A teljes hiba nem haladja meg a 10%-ot a benzo [a] pirén meghatározásakor aeroszolban 0,3-450 ng / m 3 koncentrációtartományban, felszíni vizekben 10-1000 ng / L koncentráció tartományban, hótakaróban. a felületi sűrűség 0,5-től 50 μg/m2-ig terjed. A prioritást élvező PAH-ok (legfeljebb 12 vegyület) egyidejű meghatározása és az analitok inhomogén csúcsainak regisztrálása esetén a kivonat újbóli elválasztása javasolt a mozgófázis szelektivitásának, a detektálási hullámhossznak és az oszlop hőmérsékletének megváltoztatásával, figyelembe véve a meghatározott PAH egyedi tulajdonságait.

1 ... Környezeti levegő minősége. A benzo [a] pirén tömegkoncentrációja. HPLC méréstechnika. MVI 01-2000 sz. tanúsítvány.

2 ... A felszíni és tisztított szennyvíz minősége. A benzo [a] pirén tömegkoncentrációja. HPLC méréstechnika. MVI 01-2001 sz. tanúsítvány.

3 ... A hó minősége. A benzo [a] pirén tömegkoncentrációja. HPLC méréstechnika. MVI 02-2001 sz. tanúsítvány.

Anilin eltávolítása vizes oldatokból hengerelt rézlerakódás hulladék alumotermikus redukciójával

A szénhidrogének szennyvízből való eltávolításának problémája sürgető feladat. Számos vegyipari, petrolkémiai és egyéb iparágban keletkeznek anilin és származékai, amelyek mérgező anyagok. Az anilin erősen mérgező anyag, maximális koncentrációja 0,1 mg/m3. Az anilin és származékai vízben oldódnak, ezért gravitációs ülepítéssel nem távolíthatók el.

A szennyvíz szerves szennyező anyagoktól való megtisztításának egyik legjobb módszere a regenerálódásra képes szervetlen és szerves adszorbensek (alumínium-szilikátok, módosított agyagok, fa, rostok stb.) és nem regenerálódni (aktív szén, makropórusos polimer anyagok stb.) alkalmazása. . ).

A regenerált adszorbensek különböző polaritású szerves anyagokat tudnak eltávolítani a vízből. A hatékony adszorbensek felkutatása sürgető feladat.

Ez a jelentés a jereváni kábelgyár (OPMOERKZ) hengerelt rézlerakódásának anilinszorbensként való alkalmazására vonatkozó tanulmány eredményeit mutatja be.

A kromatográfiás vizsgálatokat HPLC kromatográfon / nagy teljesítményű folyadékkromatográfián / rendszereken (Waters 486 - detektor, Waters 600S - kontroller, Waters 626 - Pump) végeztük, a vizsgált szorbensekkel töltött 250 x 4 mm-es oszlopon, a mobil. fázissebesség 1 ml / m / mobil fázis az általunk vizsgált oldószerek /, a detektor UV-254. Az UV spektroszkópiai analízist Specord-50 spektrofotométeren végeztük, a spektrumokat az ASPECT PLUS számítógépes programmal vettük fel.

A szorbenseket pontosan kimért adagokban adtuk bizonyos térfogatú vízben lévő anilinhez, amelynek kezdeti koncentrációját változtattuk. A keveréket 6 órán át alaposan rázattuk, majd a mintát hagytuk ülepedni. Az adszorpció gyakorlatilag 48 órán belül befejeződik, a kivált anilin mennyiségét UV spektrofotometriás és refraktometriás analízissel határoztuk meg.

Először az OPMOErKZ adszorpciós tulajdonságait vizsgálták, amikor az anilint eltávolították egy szén-tetrakloridos oldatból. Kiderült, hogy az anilin a 3-as szorbenst szívja fel a legjobban (táblázat).

A méréseket 0,01-0,0001 mol/l koncentrációjú anilin vizes oldataira is végeztük. A táblázat egy 0,01 M oldat adatait mutatja.

Anilin abszorpciója különböző szorbensekkel anilin 0,01 M vizes oldatából 20 °C-on

Korábban azt találták, hogy az adszorpció növekszik a megadott koncentrációtartományon belül, és lineárisan függ a törésmutatótól. Az anilin mennyiségét a „törésmutató – moláris koncentráció” grafikus összefüggésből határoztuk meg, és mind a folyadékkromatográfiás, mind az UV spektrális analízis adataival korrigáltuk.

Vizes oldatok esetén a 3. szorbens a legaktívabb, az adszorbeált szennyezőanyag mennyiségét a kiindulási oldathoz hozzáadott szennyezőanyag teljes mennyisége és a végső oldatban maradó mennyiség különbségeként számítottuk ki.

Módszerek a PAH-k meghatározására környezeti objektumokban

Jellemzően gázkromatográfiás (GC) és nagy teljesítményű folyadékkromatográfiás (HPLC) módszereket használnak a PAH meghatározására. a 16 fő PAH elválasztása, amely elegendő a kvantitatív analízishez, vagy gázkromatográfiás kapilláris oszlopok, vagy HPLC-ben használt nagy teljesítményű oszlopok használatával érhető el. Emlékeztetni kell arra, hogy a tizenhat PAH kalibrációs keverékét jól elkülönítő oszlop nem garantálja, hogy azok is jól elkülönülnek a vizsgálati mintákban lévő kísérő szerves vegyületek hátterében.

Az elemzés egyszerűsítése, valamint a kapott eredmények magas minőségének elérése érdekében a legtöbb analitikai eljárás tartalmazza a PAH-k előzetes izolálását (leválasztását) a mintákban lévő rokon vegyületcsoportoktól. Erre a célra leggyakrabban alacsony nyomású folyadék-szilárd vagy folyadék-folyadék-folyadék kromatográfiás technikákat alkalmaznak adszorpciós mechanizmusok, például szilikagél vagy alumínium-oxid alkalmazásával, néha vegyes mechanizmusokat is alkalmaznak, például adszorpciót és Sephadex-el történő eliminációt.

A minták előzetes tisztítása lehetővé teszi a következők hatásának elkerülését:

Teljesen nem poláris vegyületek, például alifás szénhidrogének;

Közepesen vagy erősen poláros vegyületek, például ftalánok, fenolok, többértékű alkoholok, savak;

Nagy molekulatömegű vegyületek, például gyanták.

A nagy teljesítményű folyadékkromatográfia (HPLC) főként kétféle detektort használ: fluorometrikus detektort vagy fotodiódasoros spektrofotometriás detektort. A PAH-ok kimutatási határa a fluorometriás kimutatásban nagyon alacsony, ezért ez a módszer különösen alkalmas poliaromás vegyületek nyomnyi mennyiségének meghatározására. A klasszikus fluorometrikus detektorok azonban gyakorlatilag nem adnak információt a vizsgált vegyület szerkezetéről. A modern kialakítások lehetővé teszik az egyes vegyületekre jellemző fluoreszcencia spektrumok rögzítését, de a rutin mérések gyakorlatában még nem terjedtek el. A fotodióda vonalzóval (PDL) ellátott spektrofotometriás detektor lehetővé teszi az abszorpciós spektrumok regisztrálását UV és látható spektrum tartományban, ezek a spektrumok azonosításra használhatók. Hasonló információk érhetők el a gyors pásztázó detektorok használatával.

Az említett PAH-ok elkülönítésére, azonosítására és mennyiségi elemzésére szolgáló analitikai technika kiválasztásakor a következő feltételeket kell figyelembe venni:

A meghatározott tartalom szintje a vizsgálati mintákban;

a kapcsolódó anyagok száma;

Alkalmazott analitikai eljárás (mérési technika);

A soros berendezések képességei.

Alkáliföldfém elemek és magnézium meghatározására szolgáló módszer kidolgozása ionos nagy teljesítményű folyadékkromatográfiával

Az analitikai kémia egyik fontos problémája a vízanalízis problémáinak megoldását lehetővé tevő módszerek kidolgozása és tökéletesítése. A nagynyomású, nagy teljesítményű folyadékkromatográfia fejlődése az ioncserélő kromatográfia új irányának, az ún. ionkromatográfiának a kialakulását ösztönözte. Az ionkromatográfiás szorbensek szintézise nehéz, mivel sok követelmény van rájuk. A kereskedelemben kapható rendkívül hatékony kationcserélők hiánya miatt dinamikusan módosított fordított fázist alkalmaztak, amelyhez módosítót szintetizáltak: N-hexadecil-N-dekanoil-paraminobenoilszulfonsav-etil-diizopropil-ammóniumot (DHDASK), ahol egy hidrofób amint tartalmaz. SO 3 - csoport, képes kationcserére. A módosítóoldat áthaladása után az abszorpció l = 260 nm-en elérte a 6,4 egységnyi optikai sűrűséget (° E) egy platóval. A számított ioncserélő kapacitás 15,65 μmol. Mivel az alkáliföldfém elemek és a magnézium kationjai nem abszorbeálódnak a spektrum UV tartományában, indirekt UV detektálást alkalmaztunk a szintetizált UV-elnyelő 1,4-dipiridinium-bután-bromid (DPB-bromid) eluens alkalmazásával. Mivel a halogénionok tönkreteszik az oszlop acél részeit, az 1,4-dipiridiniumbután bromidionját acetátionra cseréltük. Amikor az oszlopot az eluenssel mossuk, a módosító elleniont, az etil-diizopropil-ammóniumot az UV-elnyelő 1,4-dipiridiniumbután ion helyettesíti. A kationok szétválasztása az optimális l = 260 nm hullámhosszon, 0,4 A-es skálán, „skálázási” módban történt; a felvevő polaritása megfordult. Az összes vizsgált kation elválasztását komplexképző adalék, az oxálsav bejuttatásával sikerült elérni. A Mg 2+, Ca 2+, Sr 2+, Ba 2+ kimutatási határa 8 μg / L; 16 μg/L; 34 μg/L; 72 μg / l, ill. A kiválasztott körülmények között csapvizet elemeztünk, melynek Ca 2+ tartalma 10,6 +1,9 mg-ion / l, Mg 2+ -2,5 + mg-ion / l. A reprodukálhatósági hiba Ca 2+ esetén nem haladja meg a -2,2%-ot, Mg 2+ esetén az 1,4%-ot.

Kadmium komplexek elemzése a környezetben

A nehézfémek bioszférában való migrációs mechanizmusainak tanulmányozásához adatokra van szükség a fémek természetben való létezésének kémiai formáiról. Az egyik legmérgezőbb fém - a kadmium - vegyületeinek elemzési nehézségei azzal a ténnyel járnak, hogy törékeny komplexeket képez, és amikor megpróbálják elkülöníteni őket, a természetes egyensúlyok torzulnak. Ebben a munkában a talajban és a növényekben előforduló kadmiumvegyületeket vizsgálták a kivonatok kromatográfiás elválasztásán alapuló technikával, majd a komponensek kémiai elemzéssel történő azonosításával. Ez a megközelítés lehetővé tette nemcsak a kadmium kémiai formáinak azonosítását, hanem azok átalakulásának nyomon követését is a környezeti tárgyakban.

A szénhidrátok és polifenolok OH-csoportjai (beleértve a flavonoidokat is), C = O, foszfátok, NH 2, NO 2, SH-csoportok a kadmiummal koordinálódnak a bioszféra tárgyaiban. E tanulmány céljaira összeállítottuk a vegyület ezen osztályait képviselő modell ligandumokat. A modell ligandumok és a vízoldható kadmiumsó kölcsönhatását UV spektroszkópiával és HPLC-vel vizsgáltuk.

A kadmiumvegyületek izolálására speciálisan kiválasztott (Cd-vel komplexet nem képező) oldószerekkel extraháltunk. Így a kadmium minden nehézfémtől elkülöníthető, kivéve közeli kémiai analógját - a cinket. A kapott kivonatok kromatogramján a kadmiumot és a cinket tartalmazó csúcsokat fémek megkötésével, ditizonátjaik formájában mutattuk ki. A cinktől való elválasztáshoz a Cd és Zn komplexek stabilitásbeli különbségét használtuk 6-8 pH-értéken. Az izolált Cd-vegyületeket HPLC-vel azonosítottuk az elúció során megváltozott pH-val. Megvizsgálták a kadmium vegyületeit a talaj és a növényi szövetek összetevőivel, és azonosították azokat az anyagokat, amelyeket a növények a talajból történő kadmiumfelvétel növekedése következtében termelnek. Kimutatták, hogy a flavonoidok, különösen a tricin védőszerek a gabonafélékben, a cisztein alkoxi-származékai a hüvelyesekben, valamint polifenolok és tiolok a keresztes virágú növényekben.

4. FEJEZET. HPLC BERENDEZÉS

SOROZAT ACCELA

Az új ACCELA ultra-nagy teljesítményű folyadékkromatográf a legszélesebb áramlási sebesség- és nyomástartományban képes működni, így a hagyományos oszlopokon tipikus HPLC-elválasztást, valamint 2-nél kisebb szorbens részecskeméretű oszlopokon ultragyors és hatékony elválasztást biztosít. μm ultramagas nyomáson (1000 atm felett).

A rendszer tartalmaz egy negyedéves gradiens bemeneti szivattyút, amely 1000 bar feletti nyomásra képes, és csak 65 µl-es tartási térfogattal rendelkezik a nagy sebességű kromatográfiás elválasztáshoz. Automatikus mintavevő ACCELA 30 másodperces mintainjektálási ciklusban képes működni, és a legmagasabb injektálási reprodukálhatóságot biztosítja. Diódasoros detektor Accela PDA minimális áramlási cella térfogattal (2 μL) nagy sebességű kromatográfiás módra optimalizálva, a szabadalmaztatott LightPipe technológiát használja és megtartja a szimmetrikus csúcsformát, ami a hibátlan kromatográfiás rendszer és oszlopok használatából adódik.

A rendszer tökéletesen integrálható a tömegspektrométerekkel, hogy a világ legerősebb és legjobb HPLC/MS rendszereit hozza létre.

1,9 μm szemcseméretű UHP oszlopok kaphatók a Thermo Electrontól bármilyen alkalmazáshoz

SOROZAT TSP

A HPLC készülékek moduláris felépítési elve lehetővé teszi a megrendelő számára, hogy bármilyen analitikai feladat megoldásához szükséges berendezést rugalmasan kompenzálja, és ha azok változnak, gyorsan és gazdaságosan módosíthatóak. A modulok széles választéka magában foglalja az izokratikustól a négykomponensű gradiensig, a mikrooszloptól a félpreparatívig terjedő szivattyúkat, az összes rendelkezésre álló detektort, a mintainjektáló rendszereket a kézi injektoroktól az automatikus mintavevőkig bármilyen mintakezelési képességgel, a mérési eredmények feldolgozására és az összes vezérlésére alkalmas hatékony szoftvert. rendszermodulok. Minden modul rendelkezik CSA, TUF / GS, FCC (EMI), VDE (EMI), ISO-9000 tanúsítvánnyal, kompakt, modern kialakítású, könnyen kezelhető, beépített kijelzővel és önálló -diagnosztikai rendszer, lehetővé teszi a feladatmódszer-paraméterek létrehozását és mentését. Megfelelnek a "Good Laboratory Practice" (GLP) kritériumainak, és szerepelnek az Orosz Föderáció mérőeszköz-nyilvántartásában. A mérési jelentéseket az angol, az USA, a német és a francia gyógyszerkönyvnek megfelelően adják ki.

A TSP moduláris rendszereket a legnagyobb megbízhatóság és működési stabilitás jellemzi.

A modulok kombinációja biztosítja az elemző számára egyrészt az integrált rendszer minden előnyét, másrészt a moduláris rendszer rugalmasságát. A nagyhatékonyságú folyadékkromatográfia (HPLC) bármely alkalmazási területén - farmakológia, biotechnológia, környezetanalízis, klinikai elemzés, elemzés élelmiszer termékekés italok, petrolkémiai és vegyipari termékek elemzése - ezt a készüléket nem használták, mindig optimálisan van beállítva, hogy megfeleljen a legmagasabb követelményeknek.

Mind a kutatási, mind a nagy teljesítményű rutinrendszerek a következőket nyújtják:

Rendkívül hatékony oldószeres gáztalanítás

Kis és ultrakis mintamennyiségek kezelésére való képesség

Legnagyobb érzékenység UV / VIS detektorral és diódasorral (a híres LightPipe technológiával, opcionálisan 1 vagy 5 cm optikai úthosszal)

Munka különböző oszlopokkal

Legnagyobb mennyiségi pontosság

Automatikus munkavégzés lehetősége különböző mintamennyiséggel

Retenciós idők effektív hiba kevesebb, mint 0,3%

Minimális rendszer lábnyom

A paraméterek legnagyobb megbízhatósága és stabilitása.

Surveyor LC szivattyú- HPLC szivattyú a legjobb retenciós idő reprodukálhatósággal a világon elérhető összes négyutas gradiens szivattyú közül. A beépített négycsatornás vákuumgáztalanító és a pulzációs csillapító kiváló alapvonali stabilitást biztosít a maximális mennyiségi érzékenység és pontosság érdekében.

Az automatikus mintavevő biztosítja a legmagasabb elemzési teljesítményt és rugalmasságot. A mintatálcák széles választéka – a szabványos fioláktól a 96-os és 384-lyukú mikrolemezekig – gyakorlatilag minden alkalmazási igényt kielégít. Az új technológia gyakorlatilag veszteségmentes mintainjektálást tesz lehetővé, 5 μL teljes mintatérfogatból közel 5 μL mintát injektálnak be automata mintavevővel.

FELÜGYELŐ

UV/Vis detektor és PDA (diódasoros detektor)

Surveyor UV / Vis- a változtatható hullámhosszú UV / látható fény detektor a gazdaságosság és a megbízhatóság kombinációja a LightPipe technológia legmagasabb érzékenységével. Az áramlási cellák széles választéka teszi ezt a detektort sokoldalúvá minden alkalmazáshoz a kapilláris- vagy mikrooszlopos kromatográfiától a félpreparatív és preparatív kromatográfiáig.

Surveyor PDA a detektor a legérzékenyebb az összes diódasoros HPLC detektor közül. A kétlámpás forrású optika zökkenőmentesen lefedi a teljes 190-800 nm hullámhossz-tartományt. A száloptikai fénysugár-formáló kiváló optikai felbontást biztosít az érzékenység feláldozása nélkül.

Földmérő RI refraktometriás detektor minimális térfogatú termosztált küvettával, számítógépről teljes elektronikus vezérléssel.

Földmérő FL Fluorometrikus pásztázó detektor a legnagyobb érzékenységgel és képes fluoreszcencia, kemilumineszcencia és foszforeszcencia kimutatására.

Az automatikus mintavevők széles választéka lehetővé teszi, hogy hagyományos fiolákkal és 96 pozíciós lemezekkel is dolgozzon, amelyeket széles körben használnak a biokémiában és klinikai gyakorlat... A velük való munkát megkönnyíti a hasonló lemezek használata a minták szilárdfázisú extrakciós módszerével történő előkészítéséhez.

400 Elektromos aktuátor, Valco hurok (20 µl - standard) részleges utántöltési lehetőséggel.

Carousel 96 minták.

Elektromos hajtás, oszlopsütő, Valco hurok (100 μL - standard) részleges feltöltési lehetőséggel AutoMix mód a minta előkészítéséhez. Mintakarusszel: 84 x 2 ml (minták) + 3 x 10 ml (reagensek). Beépített oszloptermosztát. 420

Hurokautomata mintavevő kutatómunkához, teljes, részleges töltési és mikroliteres minta befecskendezési módban történő munkavégzéssel. Karusszelek széles választéka (standard - 96 minta).

Tabletta automatikus mintavevő 96 és 384 pozíciós táblagépekkel való munkavégzéshez. A minta befecskendezése a hurokba nyomás alatt, 1 μL-nél kisebb minták befecskendezésének lehetősége. Lehetőség síkágyas adagoló beépítésére. HPLC

A HPLC berendezések jelentős gyártói

· Waters - szuper teljesítmény kromatográfia, tömegspektrometria, oszlopok, szilárd fázisú extrakció;

Varian, Inc. - kromatográfok és oszlopok, tartozékok szilárd fázisú extrakcióhoz;

Agilent Technologies - kromatográfok és oszlopok;

· Hypersil - oszlopok és szorbensek.

Merck KGaA - TLC lemezek és tartozékok TLC-hez, oszlopok, szorbensek, mobil fázisok HPLC-hez, tartozékok szilárd fázisú extrakcióhoz

· Dionex - berendezés és oszlopok HPLC-hez, különösen ionkromatográfiához.

Irodalom

1. Pilipenko A.T., Pjatnyickij I.V. Analitikai kémia. Két könyvben: 1. könyv - M .: Kémia, 1990, -480-as évek.

1. Pilipenko A.T., Pjatnyickij I.V. Analitikai kémia. Két könyvben: 2. könyv - M .: Kémia, 1990, -480-as évek.

2. Vasziljev V.P. Analitikai kémia. 2 órában, 2. rész Fizikokémiai elemzési módszerek: Tankönyv. Khimko számára - technol. szakember. egyetemek. - M .: Magasabb. shk., 1989. - 384p.

3. Hidrokémiai anyagok. 100. évfolyam. A felszíni vizek minőségének operatív ellenőrzésének módszerei és technikai eszközei. L .: Gidrometeo-Izdat, 1991 .-- 200-as évek.

4. Lurie Yu.Yu. Ipari szennyvíz analitikai kémiája / Yu.Yu. Lurie; M .: Khimiya, 1984 .-- 448p.

5. Ewing G. A kémiai elemzés műszeres módszerei / Per. angolról M .: Mir, 1989 .-- 348 p.

6. Gorelik D.O., Konopelko L.A., Pankov E.D. Környezeti megfigyelés. 2 kötetben SPb .: Karácsony. 2000 .-- 260 p.

7. Aivazov B.V. Bevezetés a kromatográfiába. M .: Magasabb. shk., 1983 .-- 450 p.

8. Goldberg K.A., Vigdergauz M.S. Bevezetés a gázkromatográfiába. M .: Kémia, 1990 .-- 329 p.

9. Stolyarov B.V. et al. // Gyakorlati gáz- és folyadékkromatográfia. SPb .: SPbGU, 1998. - 81. o.

11. Gorshkov A.G., Marinaite I.I. HPLC - egy módszer a PAH-ok megfigyelésére a környezeti objektumokban

12. Torosyan G.O., Martirosyan V.A., Aleksanyan A.R., Zakaryan M.O. Anilin eltávolítása vizes oldatokból a hengerelt rézlerakódás hulladékaluminoterm redukciójával

13. L.A. Turkina, G.N. Koroleva Alkáliföldfém-elemek és magnézium meghatározására szolgáló módszer kidolgozása ionos nagy teljesítményű folyadékkromatográfiával

14. Dultseva G.G., Dubtsova Yu.Yu., Skubnevskaya G.I. Kadmium komplexek elemzése a környezetben

Függelék

A KLOMAZON MEGHATÁROZÁSA VÍZBEN KROMATOGRÁFIÁS MÓDSZEREKKEL

MÓDSZERTANI UTASÍTÁSOK MUK 4.1.1415-03

1. Készítette: Szövetségi tudományos központ higiéniázni őket. F.F.

Erisman; Moszkvai Mezőgazdasági Akadémia. K.A.

Timirjazev; az Orosz Egészségügyi Minisztérium Állami Egészségügyi és Járványügyi Felügyeleti Osztályának részvételével. A módszer fejlesztői a végén találhatók.

3. Jóváhagyta az állami egészségügyi főorvos

Az Orosz Föderációból az Orosz Föderáció egészségügyi miniszterének első helyettese, akad. RAMS G.G. Oniscsenko 2003. június 24

5. Először vezették be.

1. Bevezető rész

Gyártó: FMS (USA).

Kereskedelmi név: COMMAND.

Hatóanyag: klomazon.

2-(2-klór-benzil)-4,4-dimetil-3-izoxalidin-3-on (IUPAC)

Világosbarna viszkózus folyadék.

Olvadáspont: 25 °C.

Forráspont: 275 °C.

Gőznyomás 25 -C-on: 19,2 MPa.

Megoszlási hányados n-oktanol/víz: K logP = 2,5.

Jól oldjuk fel acetonban, hexánban, etanolban, metanolban,

kloroform, diklór-metán és acetonitril; vízben oldhatóság -

1,10 g / cc dm. Szobahőmérsékleten legalább 2 évig, 50 -C-on - legalább 3 hónapig stabil.

Rövid toxikológiai jellemzők: Akut orális

toxicitás (LD) patkányoknál - 1369 - 2077 mg / kg; akut dermális

toxicitás (LD) patkányoknál - több mint 2000 mg / kg; éles

inhalációs toxicitás (LC) patkányoknál - 4,8 mg / cu. dm (4 óra).

Higiéniai előírások. MPC vízben - 0,02 mg / cu. dm.

A gyógyszer hatálya. A Clomazone egy szelektív gyomirtó szer, amelyet a szójababban és rizsben előforduló gabona- és kétszikű gyomok elleni küzdelemben alkalmaznak kelés előtt vagy vetés előtt.

2. Módszer a klomazon meghatározására vízben

kromatográfiás módszerek

2.1. Alapvető rendelkezések

2.1.1. A módszer elve

A technika a klomazonnak az elemzett mintából hexánnal történő extrakcióján, a kivonat koncentrálásán és az ezt követő alternatív módszerekkel történő kvantitatív meghatározásán alapul:

nagy teljesítményű folyadékkromatográfia (HPLC) a

UV-detektor, gáz-folyadékkromatográfia (GLC) állandó rekombinációs sebességű detektorral vagy vékonyréteg-kromatográfia (TLC). A számszerűsítés abszolút kalibrációs módszerrel történik.

2.1.2. A módszer szelektivitása

A javasolt körülmények között a módszer specifikus globális környezetszennyező anyagok jelenlétében: cikloparaffinok klórszármazékai (HCH izomerek), difenilvegyületek (DDT és származékai), ezek metabolitjai - poliklórozott benzolok és fenolok, valamint nátrium-triklór-acetát, amely haszonnövényeken használható gyomirtó szerként.

2.1.3. A módszer metrológiai jellemzői (P = 0,95)

Reagensek, oldatok és anyagok

Clomazone d.v. tartalommal. 99,8%

(FMS, USA)

Nitrogén, és GOST 9293-79

Ammónia víz, 25%, h GOST 1277-81

Aceton, h GOST 2603-79

n-hexán, h GOST 2603-79

Hidrogén-peroxid, 30%-os vizes oldat GOST 10929-77

Izopropil-alkohol, reagens minőségű TU 6-09-402-75

Kénsav, vegytiszta GOST 4203-77

Sósav (sósav), reagens minőségű GOST 3118-77

Metil-alkohol, reagens minőségű GOST

Nátrium-hidroxid, reagens minőségű, 25%-os vizes oldat GOST 4323-77

Vízmentes nátrium-szulfát, reagens minőségű GOST 1277-81

Ezüst-nitrát, reagensminőség GOST 1277-81

2-Fenoxi-metanol, h TU 6-09-3688-76

Chromaton N-AW-DMCS (0,16–0,20 mm)

5%-os SE-30-zal, Hemapol, Csehország

Chromaton N-AW-DMCS (0,16–0,20 mm) s 1,5

ОV-17 + 1,95% QF-1, Hemapol, Csehország

Lemezek HPTLC-hez (USSR)

"Kieselgel 60 F-254" lemezek (Németország)

Records "Silufol" Csehországban

Fehér szalagos papírszűrők, hamumentesek és hexánnal előmosva TU 6-09-2678-77

2.3. Eszközök, készülékek, edények

Milichrom folyadékkromatográf

ultraibolya detektorral

acél kromatográfiás oszlop,

hossza 64 mm, belső átmérője 2 mm,

Silasorb 600-zal töltve, szemcseméret 5 mikron

Gázkromatográf sorozat „Színes” ill

hasonló, állandó detektorral felszerelt

rekombinációs ráta (RPR) korláttal

lindán kimutatása 4 x 10 g/cc. cm

Üvegkromatográfiás oszlop, hossza

1 vagy 2 m, belső átmérője 2 - 3 mm

MSh-10 típusú mikrofecskendő, 10 μl űrtartalommal TU 5E2-833-024

Rázókészülék, AVU-6s TU 64-1-2851-78 típusú

Fürdővíz TU 64-1-2850-76

Analitikai mérleg, VLA-200 GOST 34104-80E típusú

Kromatográfiás kamra GOST 10565-74

Vízsugárszivattyú GOST 10696-75

Higany-kvarc besugárzó OKN-11 TU 64-1-1618-77

Üvegpermetezőgépek GOST 10391-74

Rotációs vákuum elpárologtató IR-1M

vagy hasonló TU 25-11-917-76

Kompresszor beépítése TU 64-1-2985-78

Szárítószekrény TU 64-1-1411-76E

Elválasztó tölcsérek GOST 3613-75

Mérőlombik, 100 ml űrtartalommal, GOST 1770-74

10,50 ml űrtartalmú mérőhengerek GOST 1770-74E

Vékony metszetű körte alakú lombik,

100 ml űrtartalommal GOST 10394-72

Erlenmeyer-lombik, 100 ml űrtartalommal, GOST 22524-77

Centrifuga csövek, volumetrikus GOST 25336-82E

Pipetták 0,1, 1, 2, 5 és 10 ml-es GOST 20292-74

Tölcsérek, vegyi, kúpos, átmérőjű

34 - 40 mm GOST 25336-82E

2.4. Mintaválasztás

A mintavételt, tárolást és a minták előkészítését a

"A mezőgazdasági termékekből, élelmiszerekből és környezetvédelmi tárgyakból származó mintavétel egységes szabályai a peszticidek nyomelemeinek meghatározására", jóváhagyva az N 2051-79, 79.21.08.

Az összegyűjtött minták hűtőszekrényben legfeljebb 5 napig tárolhatók. Az elemzés előtt a vizet (ha szuszpendált) laza papírszűrőn átszűrjük.

2.5. Felkészülés az elhatározásra

2.5.1. HPLC módszer

2.5.1.1. Mobil fázis előkészítése HPLC-hez

Egy 100 ml-es mérőlombikba pipettával 5 ml izopopanolt és 5 ml metanolt mérünk, hexánt adunk a jelig, keverjük, szűrjük.

2.5.1.2. Oszlop kondicionálás

A HPLC oszlopot hexán-metanol-izopropanol (90:5:5 v/v) eleggyel 30 percig mossuk. 100 μl / perc oldószer adagolási sebességgel.

2.5.2. GLC módszer. Oszlop előkészítés és kondicionálás

A kész tölteléket (5% SE-30 Chromaton N-AW-DMCS-en) üvegoszlopba öntjük, vákuum alatt lezárjuk, az oszlopot kromatográf termosztátba helyezzük anélkül, hogy detektorhoz csatlakoznánk, és nitrogénáramban stabilizáljuk. 250 -C hőmérsékleten 10-12 órán keresztül.

2.5.3. TLC módszer

2.5.3.1. Előhívó reagensek elkészítése

2.5.3.1.1. N 1 előhívó reagens

1 g ezüst-nitrátot feloldunk 1 ml desztillált vízben, 10 ml 2-fenoxi-metanolt, 190 ml acetont, 1-2 csepp hidrogén-peroxidot adunk hozzá, az oldatot keverjük és egy sötét üvegpalackba töltjük.

2.5.3.2.2. N 2 előhívó reagens

0,5 g ezüst-nitrátot feloldunk 5 ml desztillált vízben egy 100 ml-es mérőlombikban, hozzáadunk 10 ml 25%-os vizes ammóniaoldatot, az oldatot acetonnal 100 ml-re melegítjük, keverjük és sötét üvegpalackba töltjük.

2.5.3.2. A mobil fázis előkészítése vékonyréteg-kromatográfiához

Egy 100 ml-es mérőlombikba öntsünk 20 ml acetont, adjunk hozzá hexánt a jelig, keverjük össze. A keveréket legfeljebb 6-8 mm vastagságú réteggel 30 perc alatt a kromatográfiás kamrába öntjük. A kromatográfia előtt.

2.5.4. Standard oldatok készítése

A klomazon 100 μg/ml tartalmú bázikus standard oldatát úgy állítjuk elő, hogy 0,010 g 99,8% ai-t tartalmazó készítményt feloldunk hexánban egy 100 ml-es mérőlombikban. Az oldatot egy hónapig hűtőszekrényben tárolják.

0,4 koncentrációjú standard munkaoldatok; 1,0; 2,0; 4,0; 10,0; 20 és 40,0 μg/ml-t készítünk standard klomazon törzsoldatból hexános megfelelő sorozathígítással.

A munkaoldatokat legfeljebb egy hónapig tárolják hűtőszekrényben.

2.5.5. Kalibrációs grafikon készítése

2.5.5.1. A kalibrációs táblázat (mérés a 2.7.1. pont szerint, HPLC)

Kalibrációs grafikon felépítéséhez 5 μl 4,0 koncentrációjú standard klomazon oldatot fecskendezünk a kromatográf injektorba; 10,0; 20,0 és 40 μg/ml.

2.5.5.2. B kalibrációs grafikon (mérés a 2.7.2. pont szerint, GLC)

Kalibrációs grafikon felépítéséhez 5 μl 0,4 koncentrációjú standard klomazon oldatot fecskendezünk a kromatográf bepárlójába; 1,0; 2,0; 4.0 és 10.0.

Legalább 5 párhuzamos mérést kell végezni. Határozza meg a kromatográfiás csúcs magasságának átlagos értékét az egyes koncentrációkhoz. Kalibrációs grafikonon (A vagy B) ábrázoljuk a kromatográfiás csúcs magasságának mm-ben való függését az oldatban lévő klomazon koncentrációjától μg/ml-ben.

2.6. Definíció leírása

A vizsgált vízmintából 100 ml-t 250 ml-es választótölcsérbe helyezünk, 10 ml 25%-os vizes nátrium-hidroxid-oldatot öntünk hozzá, keverjük és 20 ml n-hexánt adunk hozzá. A tölcsért 3 percig rázzuk, majd a fázisok szétválása után a hexános réteget egy 100 ml-es körte alakú lombikba öntjük, majd hajtogatott papíron átengedjük egy kúpos tölcsérbe helyezett vízmentes nátrium-szulfát rétegen. szűrő. A hatóanyag extrakcióját a vizes mintából még kétszer megismételjük, egyenként 20 ml n-hexán felhasználásával. Az egyesített hexános extraktumot forgó vákuumbepárlón 40 °C hőmérsékleten majdnem szárazra pároljuk, a maradékot nagy tisztaságú levegő- vagy nitrogénárammal lefújjuk. A száraz maradékot 0,1 (HPLC, TLC) vagy 0,25 ml (GLC) n-hexánban oldjuk, és a kromatográfiás módszerek valamelyikével analizáljuk.

2.7. Kromatográfiás körülmények

Milichrom folyadékkromatográf ultraibolya detektorral (Oroszország).

Acéloszlop 64 mm hosszú, 2 mm belső átmérő,

Silasorb 600-zal töltve, szemcseméret 5 mikron.

Oszlop hőmérséklet: szobahőmérséklet.

Mozgófázis: hexán-izopropanol-metanol (90:5:5 térfogatarány).

Eluens áramlási sebesség: 100 μl / perc.

Működési hullámhossz: 240 nm.

Érzékenység: 0,4 egység felszívódás a skálán.

Befecskendezett minta térfogata: 5 μl.

A klomazon felszabadulási ideje: körülbelül 6 perc.

Lineáris érzékelési tartomány: 20 - 200 ng.

A 40 μg/ml standard oldatnál nagyobb csúcsokat adó mintákat HPLC mozgófázissal hígítjuk.

"Tsvet-570" gázkromatográf állandó ionrekombinációs sebességű detektorral.

1 m hosszú, 3 mm belső átmérőjű üvegoszlop, 5% SE-30 (0,16-0,20 mm) tartalmú Chromaton N-AW-DMCS-sel.

Az elektrométer működési skálája 64 x 10 10 Ohm.

A magnó sebessége 200 mm/h.

Oszlopos sütő hőmérséklete - 190 -C

detektor - 300 -C

párologtató - 220 -C

A vivőgáz (nitrogén) áramlási sebessége - 60 ml / perc.

A befecskendezett minta térfogata 5 μl.

A klomazon felszabadulási ideje 2,5 perc.

Lineáris érzékelési tartomány: 2-50 ng.

A 10 μg/ml standardoldatnál nagyobb csúcsokat adó mintákat hexánnal hígítjuk.

A klomazon azonosítás pontosságának javítása érdekében a mintában szoros retenciós idejű gamma-HCH jelenlétében a klomazont tömény kénsavval történő kezeléssel távolítják el a mintából. A minta újraelemzése lehetővé teszi a klomazonnak az elsődleges kromatográfiás jelhez való hozzájárulásának megállapítását.

A 2.6. pont szerint előállított lombikban lévő hexán oldat mennyiségileg

(vagy annak alikvot részét) a „Silufol”, „Kieselgel 60F-254” vagy „Plates for HPTLC” kromatográfiás lemezekre visszük fel. A standard oldatokat egymás mellett, 1, 2, 5 és 10 μg klomazontartalomnak megfelelő térfogatban alkalmazzuk. A lemezt n-hexán-aceton (4:1, v/v) keveréket tartalmazó kromatográfiás kamrába helyezzük. A kromatogram előhívása után a lemezt kivesszük a kamrából, huzat alá helyezzük, amíg az oldószerek elpárolognak, majd az előhívó reagensek egyikével kezeljük és 5 percre ultraibolya lámpa alá helyezzük. A gyógyszer lokalizációs zónája a Silufol, HPTLC és Kizelgel 60F-254 lemezeken szürkésbarna foltokként jelenik meg 0,35, 0,85 és 0,43 Rf értékekkel. A klomazon vékonyréteg-kromatográfiával történő meghatározásához használhatja az "Alugram" és a "Polygram" (Németországban gyártott) lemezeket. A klomazon Rf értéke ezeken a lemezeken 0,37 és 0,38.

3. Biztonsági követelmények

Szerves oldószerekkel, mérgező anyagokkal, elektromos fűtőberendezésekkel végzett munka során be kell tartani az általánosan elfogadott biztonsági szabályokat.

4. Mérési hiba ellenőrzése

A mérési hiba és a reprodukálhatóság működési ellenőrzése az MI 2335-95 ajánlásai szerint történik. GSI "Kvantitatív kémiai elemzés eredményeinek belső minőségellenőrzése".

5. Fejlesztők

Yudina T.V., Fedorova N.E. (F.F. Erismanról elnevezett FNTSG).

E. I. Davidyuk (UkrNIIGINTOKS, Kijev); Kisenko M.A., Demchenko V.F. (A Tudományos Akadémia és az Ukrán Orvostudományi Akadémia Foglalkozási Orvostudományi Intézete, Kijev).

Folyadékkromatográfia Ez egy olyan módszer, amely olyan összetett anyagkeverékek szétválasztására és elemzésére szolgál, amelyekben a folyadék mozgófázisként szolgál. Az anyagok szélesebb körének elválasztására alkalmazható, mint a gázkromatográfiás módszer. Ennek az az oka, hogy a legtöbb anyag nem illékony, sok közülük instabil magas hőmérsékleten (főleg a nagy molekulatömegű vegyületek), és gáz halmazállapotúvá alakulva lebomlik. Az anyagok folyadékkromatográfiás elválasztása leggyakrabban szobahőmérsékleten történik.

A folyadékkromatográfia minden típusának sajátosságai abból fakadnak, hogy a benne lévő mozgófázis folyadék, és a komponensek szorpciója gáznemű és folyékony eluensből eltérő módon megy végbe. Ha a gázkromatográfiában a vivőgáz csak transzport funkciót lát el és az állófázis nem adszorbeálja, akkor a folyadékkromatográfiában a folyékony mozgófázis aktív eluens, molekuláit az állófázis adszorbeálhatja. Amikor az oszlopon áthaladnak, az eluensben lévő elemzett keverék komponenseinek molekuláinak ki kell szorítaniuk az eluens molekuláit a szorbens felületi rétegéből, ami az analit molekuláinak és a kölcsönhatási energiájának csökkenéséhez vezet. a szorbens felülete. Ezért a megtartott kötetek értékei V R, amelyek arányosak a rendszer szabadenergiájának változásával, folyadékkromatográfiában kisebbek, mint gázkromatográfiában, és a szorpciós izoterma linearitási tartománya folyadékkromatográfiában szélesebb.

Különböző eluensek használatával lehetőség nyílik a kromatográfiás rendszer retenciós paramétereinek és szelektivitásának megváltoztatására. A folyadékkromatográfiás szelektivitást, ellentétben a gázkromatográfiával, nem egy, hanem két tényező határozza meg - a mobil (eluens) és az állófázis jellege.

A folyékony mozgófázis sűrűsége és viszkozitása nagyobb, mint a gáznemű, diffúziós együtthatók D f 3-4 nagyságrenddel alacsonyabb, mint a gázban. Ez a folyadékkromatográfiában a gázkromatográfiához képest a tömegtranszfer lelassulásához vezet. Van Deemter egyenlete annak a ténynek köszönhető, hogy a kifejezés V folyadékkromatográfiában nem játszik szerepet ( D f  D G), módosul a hatékonyság grafikus függősége is N A mozgófázis áramlásának lineáris sebességén az ábrán látható alakja van. 1.9.

A folyadékoszlop-kromatográfia klasszikus változatában az eluensben oldott elemzett mintát 1-2 m magas üvegoszlopba vezetik, amelyet 100 µm szemcseméretű szorbenssel és eluenssel töltenek meg, majd az eluenst átengedik. , az eluátum egy részét kiveszi az oszlopról. A folyadékkromatográfiának ezt a változatát még mindig használják a laboratóriumi gyakorlatban, de mivel az eluens gravitációs hatása alatti áthaladási sebessége alacsony, az elemzés hosszadalmas.

A folyadékkromatográfia modern változata, az úgynevezett nagy teljesítményű folyadékkromatográfiás HPLC 5-10 µm szemcseméretű térfogati és felületi porózus szorbenseket, injektáló pumpákat használ, amelyek akár 400 atm nyomást biztosítanak a rendszerben, Nagyon érzékeny detektorok. A gyors tömegátadás és a nagy elválasztási hatékonyság lehetővé teszi a HPLC alkalmazását molekuláris elválasztásra (folyadék-adszorpciós és folyadék-folyadék megoszlási kromatográfia), ionleválasztásra (ioncserélő, ionos, ionpáros kromatográfia), makromolekulák szétválasztására (méretkizárás) kromatográfia).

1.3. AZ OLDÓSZER TARTÁSA ÉS ERŐSSÉGE

Ahhoz, hogy az analitok szétválasszanak az oszlopon, mint fentebb említettük, a k "kapacitási tényezőnek 0-nál nagyobbnak kell lennie, vagyis az anyagokat az állófázisnak, a szorbensnek meg kell tartania. A kapacitástényező azonban nem túl nagy ahhoz, hogy elfogadható elúciós időt kapjunk. Ha egy adott anyagkeverékhez álló fázist választunk, amely azokat megtartja, akkor az analitikai módszer fejlesztésének további munkája abból áll, hogy olyan oldószert kell kiválasztani, amely ideális esetben eltérő minden komponens, de elfogadhatóan nem túl nagy k ". Ezt az oldószer eluálóerejének megváltoztatásával érik el.

Szilikagélen vagy alumínium-oxidon végzett adszorpciós kromatográfia esetén általában a kétkomponensű oldószer (például hexán izopropanol hozzáadásával) erősségét a poláris komponens (izopropanol) tartalmának növelésével növelik, ill. csökkent az izopropanoltartalom csökkentésével. Ha a poláris komponens tartalma túl alacsony lesz (kevesebb, mint 0,1%), akkor azt gyengébb eluálószilárdságúra kell cserélni. Ugyanezt kell megtenni, akár a poláris, akár a nem poláris komponenst másokkal helyettesítve, és abban az esetben, ha ez a rendszer nem biztosítja a kívánt szelektivitást a keverékben lévő érdekes komponensek tekintetében. Az oldószerrendszerek kiválasztásakor mind a keverékkomponensek oldhatóságát, mind az oldószerek különböző szerzők által összeállított eluotróp sorozatát figyelembe veszik.

Körülbelül hasonló módon az oldószer erősségét ojtott poláris fázisok (nitril, amino, diol, nitro stb.) alkalmazása esetén is megválasztjuk, figyelembe véve a lehetséges kémiai reakciókés a fázisveszélyes oldószerek (pl. aldehidek és ketonok az amin fázishoz) kizárásával.

Fordított fázisú kromatográfia esetén az oldószer erősségét növeljük az eluens szerves komponensének (metanol, acetonitril vagy THF) tartalmának növelésével, és csökkentjük további víz hozzáadásával. Ha a kívánt szelektivitás nem érhető el, használjon más szerves komponenst, vagy próbálja meg más adalékanyagokkal (savak, ionpáros reagensek stb.) megváltoztatni.

Az ioncserélő kromatográfiás elválasztásnál az oldószer erősségét a pufferoldat koncentrációjának növelésével vagy csökkentésével, illetve a pH változtatásával változtatják, egyes esetekben szerves anyagokkal történő módosítást alkalmaznak.

Azonban különösen összetett természetes és biológiai keverékek esetén gyakran nem lehet úgy kiválasztani az oldószer erősségét, hogy a minta minden komponense ésszerű időn belül eluálódjon. Ekkor gradiens elúcióhoz kell folyamodni, azaz. olyan oldószert használjunk, amelynek eluálóereje az elemzés során úgy változik, hogy az előre meghatározott program szerint folyamatosan növekszik. Ez a technika lehetővé teszi a komplex keverékek összes komponensének viszonylag rövid időn belüli eluálását és komponensekre való szétválasztását keskeny csúcsok formájában.

1.6.1. Adszorpciós folyadékkromatográfia... Az adszorpciós folyadékkromatográfia az álló és mozgó fázis polaritásától függően normál fázisú (NPC) és fordított fázisú (RPC) kromatográfiára oszlik. Az NPH-ban poláris adszorbens és nem poláris mozgófázisok, RP-nem poláris adszorbens és poláris mozgófázisok használatosak, de mindkét változatnál a mozgófázis kiválasztása gyakran fontosabb, mint az állófázis. Az állófázisnak meg kell tartania az elválasztandó anyagokat. A mozgófázisnak, vagyis az oldószernek változó oszlopkapacitást és hatékony elválasztást kell biztosítania ésszerű időn belül.

Állófázisként az adszorpciós folyadékkromatográfiában poláris és nem poláris finoman diszpergált porózus anyagokat használnak, amelyek fajlagos felülete meghaladja az 50 m 2 / g-t. A poláris adszorbensek (SiO 2, Al 2 O 3, Florisil stb.) felületén gyengén savas csoportok találhatók, amelyek képesek megtartani a bázikus tulajdonságú anyagokat. Ezeket az adszorbenseket elsősorban nem poláris és közepes poláris vegyületek elválasztására használják. Hátrányuk az alkalmazott eluensek víztartalmára való nagy érzékenységük. Ennek a hátránynak a kiküszöbölése érdekében a poláris szorbenseket aminokkal, diolokkal és más reagensekkel kezelik, ami ezeknek a reagenseknek a felületi ojtását, a felület módosulását és a szelektivitás megváltozását eredményezi az analitok tekintetében.

A nem poláris adszorbensek (grafitizált korom, kovaföld, kovaföld) nem szelektívek a poláris molekulákkal szemben. A nem poláris adszorbensek előállításához gyakran nem poláris csoportokat, például alkil-szilil-SiR3-at, ahol R jelentése 2-22 szénatomos alkilcsoport, gyakran ojtanak fel például a szilikagél felületére.

A mozgófázisnak teljesen fel kell oldania a vizsgált mintát, alacsony viszkozitásúnak kell lennie (hogy a diffúziós együtthatók kellően nagyok legyenek), kívánatos, hogy a leválasztott komponenseket le lehessen izolálni tőle. Inertnek kell lennie a kromatográf minden alkatrészéhez képest, biztonságosnak, olcsónak, alkalmasnak kell lennie a detektorhoz.

A folyadékkromatográfiában használt mozgófázisok eluálóerejükben különböznek. Egy oldószer eluálóereje azt mutatja meg, hogy egy adott eluens szorpciós energiája egy adott adszorbensen hányszorosa nagyobb, mint egy standardként kiválasztott eluens, például n-heptán szorpciós energiája. A gyenge oldószereket az állófázis rosszul adszorbeálja, ezért a szorbeált anyagok (szorbát) eloszlási együtthatói magasak. Ezzel szemben az erős oldószerek jól adszorbeálódnak, így a szorbát eloszlási együtthatói alacsonyak. Minél erősebb az oldószer, minél jobban oldódik benne a vizsgált minta, annál erősebb a kölcsönhatás az oldószer és a szorbát között.

A magas elválasztási hatékonyság biztosítása érdekében az oszlopon olyan mozgó fázist kell kiválasztani, amelynek polaritása optimális a keverék elválasztásához a kiválasztott elválasztási körülmények között. Jellemzően először egy állófázis kerül kiválasztásra, amelynek polaritása közel van a szétválasztandó komponensek polaritásához. Ezután a mozgófázis kiválasztásra kerül, biztosítva, hogy a kapacitástényező k" Ha a mozgó fázis polaritása túl közel van az állófázis polaritásához, akkor a komponensek retenciós ideje túl rövid lesz, és ha a mozgó és állófázis polaritása a fázisok túlságosan különböznek, a retenciós idő túl hosszú lesz.

A mozgófázisok kiválasztásánál a polaritási indexeken alapuló ún. eluotróp sorozatot kell figyelembe venni. Snyder R", amely az összes oldószert erős (poláris) és gyenge (gyengén poláris és nem poláris) részekre osztja. A polaritásskála a mozgófázisként használt anyagok dioxánban, nitro-metánban és etanolban való oldhatóságán alapul.

Az 1.2. táblázat mutatja a polaritás és az eluálóerő indexének értékeit (SiO 2-re vonatkoztatva) a folyadékkromatográfiában leggyakrabban mobilfázisként használt oldószerek esetében. Itt ezeknek az oldószereknek a rövid hullámhosszú átlátszósági határértékei vannak feltüntetve, ami megkönnyíti a keverékkomponensek kimutatására vonatkozó feltételek kiválasztását.

1.2. táblázat

A folyadékkromatográfiában használt oldószerek jellemzői

A folyadékkromatográfia gyakran nem egyedi oldószereket, hanem ezek keverékét alkalmazza. Gyakran egy másik oldószer, különösen víz kismértékű hozzáadása jelentősen növeli az eluens eluálóerejét.

Többkomponensű keverékek szétválasztásakor előfordulhat, hogy eluensként egy mozgófázis nem választja el ésszerű időn belül az összes mintakomponenst. Ebben az esetben a lépcsőzetes, vagy gradiens elúciós módszert alkalmazzuk, amelyben a kromatográfia során egymás után egyre több erős eluenst használunk, ami lehetővé teszi a nagy retenciós képességű anyagok rövidebb idő alatti eluálását.

A folyadékkromatográfiában van néhány empirikus szabályok, amelyek nagyon hasznosak az eluens kiválasztásakor:

 egy vegyület szorpciója általában növekszik a benne lévő kettős kötések és OH-csoportok számának növekedésével;

 a szorpció csökken a szerves vegyületek sorában: savak  alkoholok aldehidek ketonok észterek telítetlen szénhidrogének telített szénhidrogének;

 Normálfázisú kromatográfiával különböző polaritású és különböző osztályú anyagokat választanak szét: a vizsgált mintát nem poláris eluenssel oldják és eluálják, a különböző osztályokba tartozó vegyületek különböző időre poláris adszorbenssel hagyják el az oszlopot, míg a különböző funkciós csoportokat tartalmazó vegyületek retenciós ideje megnő, amikor a nem poláris kapcsolatokról gyengén polárisra váltanak. Nagyon poláris molekulák esetében a retenciós idők olyan hosszúak, hogy az elemzés nem lehetséges nem poláris eluenssel. A poláris komponensek retenciós idejének csökkentése érdekében átváltanak poláris eluensekre;

 a fordított fázisú változatban az állófázis (nem poláris adszorbens) erősebben adszorbeálja a nem poláris komponenst poláris eluensekből, például vízből;

 Az eluens polaritásának csökkentésével kevésbé poláris oldószer hozzáadásával csökkenthető a komponensek visszatartása.

1.6.2. Eloszlásos folyadékkromatográfia. Az eloszlási vagy folyadék-folyadék kromatográfiában az elemzett minta komponenseinek elválasztása a két egymással nem elegyedő folyadékfázis közötti eloszlási együtthatók eltéréseiből adódik, amelyek közül az egyik stacioner és a felületén vagy pórusaiban helyezkedik el. szilárd álló hordozó, a második pedig mobil.

A kölcsönhatási erők természeténél fogva, amelyek a kémiai szerkezetükben eltérő anyagok két fázisa közötti eltérő eloszlást határozzák meg, az eloszláskromatográfia hasonló az adszorpcióhoz, vagyis itt is az erők különbségén alapul az elválasztás. a vizsgált minta komponenseinek intermolekuláris kölcsönhatása az álló és mozgó folyadékfázisokkal.

A technikától függően az eloszláskromatográfia, mint például az adszorpciós kromatográfia, lehet oszlopos vagy lapos (papír vagy vékonyréteg).

Szilárd hordozóként olyan anyagokat használnak, amelyek a mozgó oldószer és a vizsgált minta komponensei szempontjából közömbösek, de képesek megtartani az állófázist a felületen és a pórusokban. Leggyakrabban poláris anyagokat (cellulóz, szilikagél, keményítő) használnak hordozóként. Állófázis  poláris oldószert, leggyakrabban vizet vagy alkoholt visznek fel rájuk. Ebben az esetben kevésbé poláris vagy nem poláris anyagokat (alkoholok, aminok, ketonok, szénhidrogének stb.) használnak mozgófázisként. A megoszlási kromatográfia ezen változatát ún normál fázis... Poláris anyagok elkülönítésére szolgál.

A megoszlási kromatográfia második változata abban különbözik, hogy álló szilárd fázisként nem poláris hordozóanyagokat (gumi, fluoroplasztikus, hidrofóbizált szilikagél), álló folyékony fázisként apoláros oldószereket (szénhidrogéneket) és poláris oldószereket (alkoholokat) használnak. , aldehidek , ketonok stb., gyakran víz). A megoszlási kromatográfia ezen változatát ún fordított fázisés nem poláris anyagok elkülönítésére szolgál.

A vizsgált minta komponenseinek optimális elválasztásához nagyon fontos a mozgófázis kiválasztása. Az oldószereket (mozgó és álló folyadékfázisok) úgy kell megválasztani, hogy a keverék komponenseinek eloszlási együtthatói kellően eltérőek legyenek. A következőkben a folyékony fázisokat mutatjuk be követelményeknek:

1) a felhasznált oldószerek jól oldják az elválasztandó anyagokat, és oldhatóságuk az állófázisban nagyobb legyen, mint a mozgófázisban;

2) a mozgó- és állófázisként használt oldószereknek kölcsönösen telíthetőnek kell lenniük, azaz az oldószer összetételének állandónak kell lennie az oszlopon való áthaladás során;

3) a mobil fázisként használt oldószerek és az állófázis kölcsönhatása minimális legyen.

A megoszlásos folyadékkromatográfiában leggyakrabban nem egyedi anyagokat használnak mozgó folyadékfázisként, hanem ezek keverékét különböző arányban. Ez lehetővé teszi a mozgófázis polaritásának szabályozását, a mozgó és állófázis polaritásának arányának megváltoztatását, valamint optimális elválasztási feltételek elérését egy adott vizsgált keverék komponensei számára.

Ennek a kromatográfiás eljárásnak jelentős hátránya, hogy az alkalmazott stacioner folyadékfázis meglehetősen gyorsan lemosódik a hordozóról. Ennek kiküszöbölésére a mozgófázisként használt oldószert az álló folyadékfázisként használt anyaggal telítik, vagy az álló folyékony fázist a hordozóra ojtással stabilizálják.

A megoszlásos folyadékkromatográfia egy széles körben használt HPLC módszer.

A legelterjedtebb kromatográfiás rendszerek a moduláris összeállítási elvű rendszerek. A szivattyúk, gáztalanító készülékek, detektorok, adagolók (automatikus mintavevők), oszloptermosztátok, frakciógyűjtők, kromatográfiás rendszervezérlők és rögzítő eszközök külön modulként készülnek. A modulok széles választéka lehetővé teszi a különféle elemzési feladatok rugalmas megoldását, szükség esetén a rendszerkonfiguráció gyors megváltoztatását minimális költséggel. Ezzel párhuzamosan monomoduláris (integrált) LC-k is készülnek, amelyek fő előnye az egyes blokkok miniatürizálása és a készülék kompaktsága.

Az elúciós módszertől függően a folyadékkromatográfokat izokratikus és gradiens kromatográfokra osztják.

Izokratikus kromatográf sematikus diagramja

A tartályból (1) a mozgó fázist a bemeneti szűrőn (9) keresztül egy precíziós nagynyomású szivattyú (2) juttatja a mintabevezető rendszerbe (3) - egy kézi injektor vagy egy automatikus mintavevő, és ott injektálják a mintát. . Ezután a beépített szűrőn (8) keresztül a mozgófázisú árammal rendelkező minta belép a leválasztó elem(ek)be (4) - a védőoszlopon keresztül az elválasztó oszlopba. Ezután az eluátum belép a detektorba (5), és kikerül a leeresztő tartályba (7). Amikor az eluátum átfolyik a detektor mérőáramkörén, a kromatogram regisztrálásra kerül, és az adatokat egy analóg rögzítőre (rögzítőre) (6) vagy más kromatográfiás adatok gyűjtésére és feldolgozására szolgáló rendszerre (integrátor vagy számítógép) továbbítják. A funkcionális modulok kialakításától függően a rendszer vezérelhető a vezérlőmodul billentyűzetéről (általában szivattyú vagy rendszervezérlő), az egyes rendszermodulok billentyűzetéről, vagy a vezérlőprogrammal személyi számítógépről.

Gradiens elúció esetén két alapvetően eltérő típusú folyadékkromatográfot alkalmaznak. A mozgófázis összetételének gradiensének kialakulásának pontjában különböznek egymástól.

Gradiens kromatográf vázlata a mozgófázis összetételének gradiensének kialakításával az alacsony nyomású vezetéken.

A mozgó fázist a tartályokból (1) a bemeneti szűrőkön (9) és a gradiens programozón (10) keresztül egy precíziós nagynyomású szivattyú (2) táplálja a mintabevezető rendszerbe (3) - egy kézi injektor vagy egy automatikus mintavevő, és oda fecskendezik a mintát. A gradiens programozó szelepeket vagy a rendszervezérlő egység (szivattyú vagy vezérlő), vagy egy PC vezérlőprogram vezérli. Az ilyen típusú rendszerek bináris, háromdimenziós és négydimenziós gradienseket alkotnak. A gradiens feldolgozási funkció formája az adott vezérlőmodultól vagy vezérlőprogramtól, valamint a vezérelt és vezérlőmodulok funkcionalitásától függ. Ezután a beépített szűrőn (8) keresztül a mozgófázisú árammal rendelkező minta belép a leválasztó elem(ek)be (4) - a védőoszlopon keresztül az elválasztó oszlopba. Ezután az eluátum belép a detektorba (5), és kikerül a túlfolyó tartályba (7). Amikor az eluátum átfolyik a detektor mérőáramkörén, a kromatogram regisztrálásra kerül, és az adatokat egy analóg rögzítőre (rögzítőre) (6) vagy más kromatográfiás adatok gyűjtésére és feldolgozására szolgáló rendszerre (integrátor vagy számítógép) továbbítják. A funkcionális modulok kialakításától függően a rendszer vezérelhető a vezérlőmodul billentyűzetéről (általában szivattyú vagy rendszervezérlő), vagy a vezérlőprogrammal személyi számítógépről. Ha a vezérlőegység vezérelt, az érzékelő önállóan vezérelhető a saját billentyűzetéről.

Az ilyen rendszerek látszólagos vonzereje ellenére (csak egy nagynyomású precíziós szivattyút használnak), ezeknek a rendszereknek számos hátránya van, amelyek közül a legfontosabb talán az, hogy szigorúan szükség van a mozgófázis összetevőinek alapos gáztalanítására. az alacsony nyomású keverő (gradiens programozó kamra) előtt. Ezt speciális átfolyó gáztalanítókkal hajtják végre. Emiatt költségük összehasonlíthatóvá válik egy másik típusú gradiens rendszerrel - a nagynyomású vezetéken a mozgófázis gradiensének összetételét kialakító rendszerekkel.

A nagynyomású vezetéken a mozgófázis gradiens összetételének kialakításával járó rendszerek közötti alapvető különbség a nagynyomású vezetékben a komponensek keveredése, természetesen ennél a megközelítésnél a precíziós szivattyúk számát a a mozgófázis keverésére szolgáló tartályok száma. Ezzel a megközelítéssel jelentősen csökkennek az alkatrészek gáztalanításának alaposságára vonatkozó követelmények.

Gradiens kromatográf vázlata a mozgófázis összetételének gradiensének kialakításával a nagynyomású vezetéken.

A mozgó fázist a tartályokból (1) a bemeneti szűrőkön (9) keresztül nagynyomású precíziós szivattyúk (2 és 11) szállítják egy statikus vagy dinamikus áramlási keverőn (10) keresztül a mintabevezető rendszerbe (3) - kézi injektor vagy automatikus mintavevő, ahová a mintát befecskendezik. A vezérelt szivattyúk működését vagy a rendszer vezérlőegysége („főszivattyú” szivattyú vagy vezérlő), vagy a PC vezérlőprogramja vezérli. Ebben az esetben minden szivattyú vezérelt. Az ilyen típusú rendszerek bináris vagy háromdimenziós gradienst alkotnak. A gradiens feldolgozási funkció formája az adott vezérlőmodultól vagy vezérlőprogramtól, valamint a vezérelt és vezérlőmodulok funkcionalitásától függ. Ezután a beépített szűrőn (8) keresztül a minta a mozgófázis áramával belép a leválasztó elem(ek)be (4) - a védőoszlopon keresztül az elválasztó oszlopba. Ezután az eluátum belép a detektorba (5), és kikerül a túlfolyó tartályba (7). Amikor az eluátum átfolyik a detektor mérőáramkörén, a kromatogramot regisztrálják, és az adatokat egy analóg rögzítőre (rögzítőre) (6) vagy más kromatográfiás adatok gyűjtésére és feldolgozására szolgáló rendszerre (integrátor vagy számítógép) továbbítják. A funkcionális modulok kialakításától függően a rendszer vezérelhető a vezérlőmodul billentyűzetéről (általában szivattyú vagy rendszervezérlő), vagy a vezérlőprogrammal személyi számítógépről. Ha a vezérlőegység vezérelt, az érzékelő önállóan vezérelhető a saját billentyűzetéről.

A javasolt rendszerek meglehetősen egyszerűsítettek. A rendszerek tartalmazhatnak további eszközöket - oszloptermosztátot, oszlop utáni származékképző rendszereket, minta-előkészítő és mintakoncentráló rendszereket, oldószer-visszaforgatót, membránrendszereket a háttérvezetőképesség elnyomására (ionkromatográfiához), további védőrendszereket (szűrők, oszlopok) stb. Az ábrákon a mérőmodulok szintén nincsenek külön feltüntetve. Általában ezek az eszközök szivattyúegységekbe vannak beépítve. Ezek az egységek több szivattyút, egy gradiens programozóval ellátott szivattyút és egy közös rendszervezérlőt kombinálhatnak. A rendszer felépítése a konfigurációtól és az egyes gyártóktól függ.

A kromatográfiás eljárás technikai támogatásának ilyen radikális bonyodalma a mozgófázis tulajdonságaira vonatkozó számos követelmény kialakulásához vezet, amelyek hiányoznak a klasszikus oszlop- és planáris kromatográfiából. A folyékony fázisnak alkalmasnak kell lennie a detektálásra (adott spektrumtartományban átlátszónak kell lennie, vagy alacsony törésmutatójú, meghatározott elektromos vezetőképességgel vagy dielektromos állandóval, stb.), inertnek kell lennie a kromatográfiás traktus részei anyagaival szemben, nem képezhet gázbuborékokat a szivattyú szelepeiben és az érzékelő cellában mechanikai szennyeződések vannak.

Folyadékkromatográfiában sokféle szivattyút használnak. A perisztaltikus szivattyúkat gyakran használják alacsony nyomású LC-hez (1. ábra).

1. ábra Programozható MasterFlex perisztaltikus szivattyú.

A HPLC-ben nagynyomású szivattyúkkal biztosítják a mozgófázis áramlási sebességét az oszlopon keresztül a megadott paraméterekkel.

A HPLC szivattyúk legfontosabb műszaki jellemzői: áramlási tartomány; maximális üzemi nyomás; áramlási reprodukálhatóság; az oldószerellátás pulzációinak tartománya.

Az oldószerellátás jellegéből adódóan a szivattyúk lehetnek állandó tápellátásúak (áramlási) és állandó nyomásúak. Alapvetően az analitikai munkához állandó áramlási sebességet használnak, oszlopok töltésekor - állandó nyomást.

A működési elv szerint a HPLC szivattyúk fel vannak osztva fecskendő és tovább dugattyú viszonzó .

Fecskendős szivattyúk

Ezeknek a szivattyúknak a fő megkülönböztető jellemzője működésük ciklikussága, amihez kapcsolódóan a kromatográfok, amelyekben ezeket a szivattyúkat használják, a ciklikus működésben is különböznek.

Rizs. 2. A fecskendős pumpa alapfelépítése HPLC-hez.

Rizs. 2A. Fecskendős pumpa.

A CU vezérlőegység feszültséggel látja el a D motort, amely meghatározza annak sebességét és forgásirányát. A motor forgása a P sebességváltó segítségével a P dugattyú mozgásává alakul át a D hengeren belül. A szivattyú 2 ciklusban működik. A töltési ciklus alatt a K2 szelep zárva van, a K1 nyitva, az oldószer a tartályból a C hengerbe jut. Betáplálási üzemmódban a K1 szelep zárva van, és a K2 szelepen keresztül a mozgófázis az adagolókészülékbe jut.

Az ilyen típusú szivattyúkat az jellemzi, hogy működés közben szinte teljesen hiányzik a mozgófázis áramlásának pulzációja.

A szivattyú hátrányai:

a) nagy idő- és oldószerfelhasználás az öblítéshez az oldószer cseréjekor;

b) a PF térfogata, amelyet a fecskendő térfogata korlátoz, és ezáltal a korlátozott elválasztási idő;

c) az elválasztás felfüggesztése a szivattyútöltés során;

d) nagy méretek és tömeg, miközben nagy áramlást és nyomást biztosítanak (erős motorra és nagy dugattyúerőre van szükség a nagy területtel együtt).

Dugattyús dugattyús szivattyúk.

Rizs. 3. A dugattyús szivattyú alapfelépítése.

Működési elve.

A D motor az R sebességváltón keresztül a P dugattyút oda-vissza mozgatja, és a szivattyú munkafejében mozog. A K1 és K2 szelepek kinyílnak, amikor a szivattyú szívó- és szállítási fázisban van. A térfogatáramot három paraméter határozza meg: a dugattyú átmérője (általában 3,13; 5,0; 7,0 mm), az amplitúdója (12-18 mm) és a frekvencia (amely a motor és a sebességváltó forgási sebességétől függ).

Az ilyen típusú szivattyúk a mozgófázis állandó térfogatáramát biztosítják hosszú ideig. A maximális üzemi nyomás 300-500 atm, az áramlási sebesség 0,01-10 ml / perc. A térfogati betáplálás reprodukálhatósága -0,5%. Legfőbb hátránya, hogy az oldószert egymást követő impulzusok sorozataként táplálják be a rendszerbe, ezért nyomás- és áramlási pulzációk lépnek fel (4. ábra). Ez a fő oka az LC-ben használt szinte valamennyi detektor, különösen az elektrokémiai detektorok megnövekedett zajának és csökkent érzékenységének.

4. ábra. A dugattyús szivattyú hullámzása.

A pulzáció kezelésének módjai.

1. Csillapító berendezések alkalmazása.

Ezek rozsdamentes acélból készült speciális profilú spirálcsövek, amelyek sorosan vagy párhuzamosan kapcsolódnak a rendszerhez a szivattyú és az adagoló egység között.

Rizs. 5. Spirális lengéscsillapító.

A csappantyú forog, amikor a nyomás nő (a szivattyú löketének felgyorsulása). A nyomás csökkenésekor csavarodik, térfogata csökken, az oldószer egy részét kipréseli, állandó áramlási sebességet tartva és csökkentve a pulzációt. Egy ilyen csappantyú jól működik 50 atm és annál nagyobb nyomáson.

5-30 atm nyomáson jobban kisimítja a lüktetéseket légcsappantyú oszlopból készült (6. kép). A tompa oszlopban (6x200 mm) a levegő összenyomódik, és a lüktetéseket csillapítják. A benne lévő levegő 24 óra alatt feloldódik.

Rizs. 6. Légcsappantyú.

2. Elektronikus eszközök használata.

Elektronikus nyomásérzékelő használata esetén az érzékelő leolvasott értéke a szivattyú működésének szabályozására használható. A nyomás csökkenésével a motor fordulatszáma nő, és kompenzálja a nyomásesést. A szelepek és részben a mandzsetták szivárgását is kompenzálhatja. Az elektronikus csillapító (BPZh-80, KhPZh-1 stb.) használata lehetővé teszi a nyomás pulzációjának 1 atm-re történő csökkentését 100-150 kgf / cm2 nyomáson.

1.6.3. Ioncsere, ionos, ionpár kromatográfia. Az ioncserélő, ionos és ionpáros kromatográfia módszerei azon a dinamikus folyamaton alapulnak, amely során az állófázishoz kapcsolódó ionokat az oszlopba belépő eluens ionjaival helyettesítik. A kromatográfiás eljárás fő célja az azonos előjelű szervetlen vagy szerves ionok elválasztása. Az ilyen típusú kromatográfiákban a retenciót az ioncsere-reakció szabadenergiájának változása határozza meg. A kicserélt ionok koncentrációjának arányát az oldatban és a szorbens fázisban az ioncsere egyensúly jellemzi. Az ioncsere abból áll, hogy egyes anyagok (ioncserélők) elektrolitoldatba merítve abból kationokat vagy anionokat abszorbeálnak, és ezzel egyenértékű mennyiségű, azonos előjelű töltéssel rendelkező iont bocsátanak ki az oldatba. Kationcsere történik a kationcserélő és az oldat között, az anioncserélő és az oldat között pedig - anioncsere.

A kationcserélők leggyakrabban speciálisan szintetizált oldhatatlan polimer anyagok, amelyek szerkezetükben ionogén savas csoportokat tartalmaznak: –SO 3 H; –COOH; –OH; –PO 3H 2; – AsO 3 H 2.

A kationcserélők kémiai képlete vázlatosan R-SO 3 H; R — SO 3 Na. Az első esetben a kationcserélő H-alakban, a másodikban Na-formában van. R jelentése polimer mátrix.

A kationcsere reakciókat szokásos heterogén kémiai reakcióknak nevezzük:

RН + Na + RNa + H +

Az anioncserélők szerkezetükben bázikus ionogén csoportokat tartalmaznak: –N (CH 3) 3 +; = NH2+; = NH + stb. Kémiai képleteiket RNH 3 OH és RNH 3 Cl vagy ROH, RCl formában ábrázolhatjuk. Az első esetben az anioncserélő OH-formájú, a másodikban - Cl-formában. Az anioncsere reakciója a következőképpen írható fel:

R – OH + Cl - RCl + OH -

Ismert amfoter ioncserélők, amelyek szerkezetükben savas és bázikus csoportokat is tartalmaznak. Az azonos típusú (például SO 3 H) savas (bázisos) csoportokat tartalmazó ioncserélőket monofunkcionálisnak nevezzük; különböző típusú (például SO 3 H, OH) savas (bázisos) csoportokat tartalmazó ioncserélők többfunkciós.

A monofunkciós ioncserélőket polimerizációs reakcióval állítják elő. A polikondenzációs reakció lehetővé teszi többfunkciós ioncserélők előállítását. Ahhoz, hogy az így létrejövő ioncserélők kellően jó működési jellemzőkkel rendelkezzenek, oldhatatlannak, de megfelelő oldószerben duzzadónak kell lenniük, és elegendő mennyiségűnek kell lenniük. nagyszámú ionogén csoportok, amelyek képesek kicserélődni a vizsgált minta ionogén csoportjaival. Ez akkor érhető el, ha a létrejövő polimer láncok kellően elágazóak és "keresztkötő hidakkal" kapcsolódnak egymáshoz. Például a polimerizációs típusú sztirol alapú kationcserélők gyártásánál térhálósító szerként leggyakrabban divinil-benzolt használnak, amelynek akár 16%-os mennyiségben történő bevezetése biztosítja a különböző duzzadási fokú, ill. , ezért lehetővé teszi az ioncserélő porozitásának szabályozását. Az ioncserélő duzzadási foka, milliliter/grammban kifejezve, egy oszlopba csomagolt 1 g-os légszáraz ioncserélő térfogata.

Az ioncserélő rendszerint a mozgófázisban lévő ionok egyik ellenionját nyeli el, azaz bizonyos szelektivitást mutat. Az ionok ioncserélőkkel szembeni affinitásának vagy szelektivitásának sorozatát kísérletileg megállapították különböző típusok... Például alacsony koncentrációjú oldatnál erősen savas kationcserélőkön az azonos töltésű ionok a következő sorrendben szorbeálódnak:

Li +  Na +  K +  Rb +  Cs +

Mg 2+  Ca 2+  Sr 2+  Ba 2+.

A különböző töltésű ionok szorpciós kapacitása a töltés növekedésével nő:

Na + Ca 2+

Az ioncserélő reakció lebonyolítási körülményeinek megváltozása azonban a sorozat megfordulásához vezethet. Az anioncserélők esetében is affinitási rangokat állapítottak meg. Például az erősen bázikus anioncserélők anionjainak szorpciós kapacitása a következő sorrendben nő:

F -  OH -  Cl -  Br -  NO 3 -  J -  SCN -  ClO 4 -.

A szerkezetükben erősen savas vagy erősen bázikus csoportokat tartalmazó ioncserélők ioncserélő reakcióba lépnek minden olyan oldatban lévő ionnal, amelynek töltése az ellenionéval azonos előjelű. Az ilyen ioncserélőket univerzálisnak nevezik.

Az analit és az ioncserélő közötti ioncsere folyamata háromféleképpen hajtható végre: statikusan, dinamikusan (ioncserélő szűrőmódszer) és kromatográfiásan.

Statikus módszer Az ioncsere abból áll, hogy az ioncserélő egy mintáját egy bizonyos térfogatú oldattal érintkezésbe hozzuk, és egy bizonyos ideig keverjük vagy rázzuk, amíg az egyensúly létre nem jön. Ez egy gyors és egyszerű ioncsere módszer, amely híg oldatokból ionok koncentrálására, szükségtelen szennyeződések eltávolítására szolgál, de nem biztosítja az ionok teljes abszorpcióját, mivel az ioncsere nem egyensúlyi folyamat, ezért nem garantálja a teljes folyamatot. ionok elválasztása.

Ioncsere végrehajtásakor dinamikus módon oldatot vezetnek át az oszlopon az ioncserélővel, amely az oszlop mentén haladva érintkezésbe kerül az ioncserélő új szemcséivel. Ez a folyamat teljesebb cserét biztosít, mint a statikus módszer, mivel a csere termékeit az oldatáram eltávolítja. Képesek ionokat koncentrálni híg oldatokból, és nagyon eltérő tulajdonságú ionokat különíteni, például különböző töltésű ionokat (kationok elkülönítésére az anionoktól), de az azonos töltésjelű ionok szétválasztása gyakorlatilag lehetetlen. Az ilyen ionok mennyiségi elválasztása csak a szorpciós-deszorpciós elemi aktusok ismételt megismétlésével lehetséges dinamikus körülmények között, pl. kromatográfiás módszer ... Ezzel a módszerrel dolgozva magas rétegeket használnak ioncserélőt, és ebbe a rétegbe vezetik be az elválasztandó keveréket az oszlop kapacitásánál jóval kisebb mennyiségben, aminek köszönhetően az elemi ioncsere műveletek többszöri megismétlődése biztosított.

Az analízistechnikát tekintve az ioncserélő kromatográfia hasonló a molekuláris kromatográfiához, és az eluens (fejlesztő), frontális és kiszorítós változat szerint végezhető. A molekuláris és az ioncserélő kromatográfia között az a különbség, hogy a molekuláris kromatográfiában a keverék elválasztott komponenseit tiszta eluenssel eluáljuk az oszlopról, ioncserénél pedig elektrolit oldatot használunk eluensként. Ebben az esetben az eluens kicserélt ionjának kevésbé szelektíven kell szorbeálódnia, mint az elválasztandó keverékben lévő bármely ionnak.

A leggyakrabban alkalmazott előhívó ioncserélő kromatográfia során az ioncserélővel megtöltött oszlopot először elektrolitoldattal mossuk, amíg az ioncserélő az összes ionját teljesen kicseréli az eluensben lévő ionokkal. Ezután egy kis térfogatú analit oldatot vezetünk be az oszlopba, amely az ioncserélő kapacitásának körülbelül 1%-ában tartalmaz elválasztható ionokat. Ezután az oszlopot az eluens oldatával mossuk, kivesszük az eluátum frakcióit és elemezzük azokat.

A Cl -, Br -, J - ionok keveréke erősen bázikus anioncserélőn (térhálósított polisztirol, amely kvaterner ammóniumbázisok N (CH 3) 3 + csoportjait tartalmazza) szétválasztható, például AB-17, amely szelektivitás sorozata (szelektivitás): NO 3 - Cl - Br - J -. Ennek eredményeként NaNO 3 oldatot használnak eluensként. Először ezt az oldatot vezetjük át az ioncserélőn, amíg teljesen telítődik NO 3 - ionokkal. Amikor az elválasztandó keveréket bevezetjük az oszlopba, a Cl -, Br -, J - ionokat az anioncserélő abszorbeálja, kiszorítva az NO 3 - ionokat. Az oszlop ezt követő NaNO 3 oldatos mosása során az anioncserélő felső rétegeiben lévő Cl -, Br -, J - ionokat fokozatosan NO 3 - ionok váltják fel. A Cl - ionok kiszorulnak a leggyorsabban, a J - ionok maradnak legtovább az oszlopban. Az ioncserélő szelektivitásának különbsége a keverék ionjaihoz képest az adszorbeált Cl -, Br - és J - ionok különálló zónáinak kialakulásához vezet az oszlopban, amelyek az oszlop mentén különböző sebességgel mozognak. Ahogy mozog az oszlopon, a zónák közötti távolság növekszik. Minden zónában csak az elválasztandó keverék anionja és az eluens anionja van, a zónák közötti intervallumban csak az eluens anionja. Így az elválasztandó keverék egyes komponenseit tartalmazó frakciók megjelennek az eluensben az oszlopból való kilépésnél.

A gyakorlati problémák megoldása érdekében az ionleválasztás feltételeit a megfelelő mozgófázis kiválasztásával (összetétel, koncentráció, pH, ionerősség) vagy az ioncserélő polimer mátrixának porozitásának, azaz a láncközi kötések számának változtatásával változtatják. a mátrixot, és olyan ioncserélő sziták létrehozását, amelyek egyes ionok számára áteresztőek, és képesek kicserélni azokat, és áthatolhatatlanok mások számára. Lehetőség van az ionogén csoportok jellegének és kölcsönös elrendeződésének megváltoztatására is, valamint olyan szorbensek beszerzésére, amelyek a komplexképződés miatt szelektív kémiai reakciókra képesek. Nagy szelektivitást mutatnak például a komplexképző ioncserélők, amelyek szerkezetükben dimetil-glioxim, ditizon, 8-hidroxi-kinolin stb. szerves reagensek kelátképző csoportjait, valamint koronaétereket tartalmaznak.

Az ioncserélő, ionos és ionpáros kromatográfiában a legnagyobb alkalmazási területet a nagy cserekapacitású (3-7 mmol/g) szintetikus makro- és mikroretikuláris szerves ioncserélők, valamint a szervetlen ioncserélő anyagok jelentik. A mikroretikuláris ioncserélők csak duzzadt állapotban, a makroretikulárisak - duzzadt és nem duzzadt állapotban - képesek ioncserére. Az ioncserélők másik szerkezeti típusa a felületfilmes ioncserélő, amelynek szilárd magja sztirol és divinilbenzol nem porózus kopolimeréből, üvegből vagy szilikagélből készül, és az ioncserélő vékony filmje veszi körül. Egy ilyen részecske teljes átmérője körülbelül 40 mikron, az ioncserélő film vastagsága 1 mikron. Az ilyen ioncserélők hátránya a viszonylag nagy részecskeátmérő és az alacsony fajlagos felület miatti alacsony cserekapacitás, aminek következtében kis mintákkal kell dolgozni, és ennek megfelelően nagyon érzékeny detektorokat kell alkalmazni. Ezenkívül az ilyen ioncserélők meglehetősen gyorsan mérgeződnek, és nem képesek regenerálódni.

A nagyteljesítményű ioncserélő és ionkromatográfia volumetrikus porózus polisztirol ioncserélőket, körülbelül 10 μm szemcseátmérőjű térfogati porózus szilícium-dioxidot, valamint sztirol és divinilbenzol ionogén szulfo-tartalmú, gyakorlatilag nem duzzadó felületi porózus és felületmódosított kopolimereit alkalmazzák. és aminocsoportok.

Az ionpáros kromatográfiában "kefe" szorbenseket használnak - ojtott C 2, C 8, C 18 reverz fázisú szilikagéleket, amelyek könnyen kationcserélővé alakulnak át a mozgófázisból ionos felületaktív anyagok, például alkil, abszorpciójával. szulfátok vagy kvaterner ammóniumbázisok sói.

Ioncserélőkkel végzett kromatográfiás elválasztáskor leggyakrabban a sók vizes oldatát használják mozgófázisként. Ennek oka az a tény, hogy a víz kiváló oldó és ionizáló tulajdonságokkal rendelkezik, aminek köszönhetően a vizsgált minta molekulái azonnal ionokká disszociálnak, az ioncserélő ioncserélő csoportjai hidratálódnak, és teljesen vagy részben disszociált formába is mennek. . Ez biztosítja az ellenionok gyors cseréjét. A mozgófázis eluálóerejét elsősorban a pH, az ionerősség, a pufferoldat jellege, valamint a szerves oldószer vagy felületaktív anyag tartalma befolyásolja (ionpár kromatográfia).

A pH-értéket az ioncsoportok, a szétválasztott ionok és a mátrix jellegétől függően választjuk meg. Erősen savas és erősen bázikus ioncserélőkkel pH = 2-12, gyengén savasakkal pH = 5-12, gyengén bázikus ioncserélőkkel pH = 2-6 között lehet dolgozni. Szilícium-dioxid alapú szorbensek pH 9 értéken nem használhatók. A mozgófázis ionerőssége befolyásolja az ioncserélő kapacitását. Az ionerősség növekedésével az ionok szorpciója általában csökken, mivel a mozgófázis eluálóereje nő. Ezért az elválasztás kezdetén a mozgófázisnak alacsony ionerősségűnek (0,05-0,1) kell lennie, és ennek a karakterisztikának a végső értéke nem haladhatja meg a 2-t. Gradiens elúciónál gyakran használnak növekvő ionerősségű puffereket.

Az ioncserélő által elnyelt ionok szelektív elúciójához használhat vizet, pufferoldatokat (foszfát, acetát, borát, hidrokarbonát stb.) meghatározott pH-értékkel és ionerősséggel, ásványi anyagok (só, nitrogén, kén, foszforsav) oldatait. ) és szerves (fenol-, citrom-, tej-, borkő-, oxál-, EDTA) savak. Az eluens kiválasztását megkönnyíti, hogy a legtöbb komplexképző és standard típusú ioncserélő vizes (vizes-szerves) oldata között a legtöbb elem limitáló eloszlási együtthatói táblázatokban vannak meghatározva és bemutatva.

1.6.4. Méretkizárásos kromatográfia. A méretkizárásos kromatográfia a folyadékkromatográfia olyan fajtája, amelyben a komponensek szétválasztása a molekulák méretük szerinti eloszlásán alapul a szorbens pórusaiban lévő oldószer és a részecskéi között áramló oldószer között. Az elválasztási folyamat során kis molekulák jutnak be a polimer hálózatba, amelyek pórusaiban az oldószer állófázisként szolgál, és ott tartják őket. A nagy molekulák nem tudnak áthatolni a polimer hálózaton, és a mozgófázis kimossa őket az oszlopból. Először a legnagyobb molekulák eluálódnak, majd a közepes és végül a legkisebb molekulák.

A méretkizárásos kromatográfia gélpermeációra és gélszűrésre oszlik. A gélpermeációs kromatográfiában az elválasztás a szerves oldószerekben megduzzad polimereken megy végbe. A méretkizárásos kromatográfia gélszűréses változata vízben duzzadó polimerek alkalmazását foglalja magában állófázisként.

A vizsgált minta komponenseinek méretkizárásos oszlopban való tartózkodásának időtartama molekuláik méretétől és a szorbens pórusaiba való diffúziójától, valamint az állófázis pórusainak méretétől függ.

Az ilyen típusú folyadékkromatográfiában az eloszlási együttható az D a vizsgált minta legkisebb molekuláira, amelyek a kromatográfiás oszlopban a legkisebb sebességgel mozognak, áthatolva az állófázis rácsán, egyenlő 1-gyel, mivel az állófázis pórusaiban a mozgófázis és az oldószer azonos. fogalmazás. Ebben az esetben az oszlopkromatográfia alapegyenlete ölt formát

Az állófázis pórusaiba be nem jutó nagy molekulák a mozgófázissal együtt eluálódnak az oszlopról. Nekik D= 0, a V R =V m... Ez az eloszlási együttható értéktartománya (0-tól 1-ig) csak a méretkizárásos kromatográfiára jellemző.

Az elemzett többkomponensű anyag összes molekuláját ki kell mosni az oszlopból, amikor kis mennyiségű oldószert engedünk át az oszlopból. V m előtt V m +V sés az elválasztás az oldószercsúcs megjelenése előtt véget ér. Ezért az ilyen típusú kromatográfiáknál kellően hosszú, nagy szabad térfogatú oszlopokat kell használni. V més nagyszámú pórus a szorbensben.

A méretkizárásos elválasztásban a kromatográfiás csúcsok felbontása javítható oldószerkeverékes gradiens eluálással.

A méretkizárásos kromatográfiában használt minden szorbenst egy bizonyos pórustérfogat jellemez, és ezért bizonyos elválasztott molekulatömeg-tartományokkal és egy bizonyos kalibrációs görbével rendelkezik. Ebben az esetben a kalibrációs grafikon, amely a retenciós térfogat molekulatömegtől vagy a molekulák méretétől való függőségét jellemzi, általában összetett formájú.

A méretkizárásos kromatográfiában az állófázisokat az adott analitikai feladatok alapján választjuk ki. Kezdetben meg kell határozni, hogy milyen oldószerrendszer használható az elemzéshez (vizes vagy vizes-szerves). Ennek függvényében határozzák meg a szorbens típusát. Ha vízoldható minták elkülönítésére van szükség, például vízben duzzadó térhálós dextránokat (Sephadexes) vagy poliakrilamidokat (Biogel R) használnak állófázisként. A szerves oldószerekben oldódó anyagok szétválasztása különböző fokú térhálósodással, szerves oldószerekben duzzadó polisztirolokon végezhető el (sztirogél, porragel, biobid C). Az ilyen duzzadt gélek általában nem stabilak a nyomással szemben, és nagyon alacsony áramlási sebességet tesznek lehetővé a mozgófázis számára, ami megnöveli az elemzési időt. A méretkizárásos kromatográfia rendkívül hatékony változatának megvalósításához merev mátrixú szilikagél állófázisok alkalmazása szükséges, amelyek nagy adszorpciós aktivitásának hátránya - a felület szilanizálásával vagy a polaritásnak megfelelő eluens kiválasztásával kiküszöbölhető.

Méretkizárásos kromatográfiában mozgófázisként használható anyagok:

 teljesen feloldja a vizsgált mintát;

 jól nedvesítse meg a szorbenst;

 ellensúlyozza a minta komponenseinek adszorpcióját a szorbensen;

 alacsony viszkozitású és toxicitású.

1.6.5. Síkkromatográfia... A síkkromatográfia vékonyréteg- és papírkromatográfiát foglal magában. Az ilyen típusú folyadékkromatográfiák technikájukban egyszerűek, kifejezettek, nem igényelnek drága berendezéseket, ami vitathatatlan előnyük.

Anyagkeverékek elválasztása ezekkel a módszerekkel különféle kromatográfiás rendszerekkel végezhető el. Ezért létezik adszorpciós, eloszlási, normál és fordított fázisú, ioncserélő stb. papír- és vékonyréteg-kromatográfia. Napjainkban a vékonyréteg-kromatográfia a legelterjedtebb.

A papírkromatográfia és a vékonyréteg-kromatográfia technikájában hasonló. A papírkromatográfiában a papír cellulózrostját állófázisként használják, a vékonyréteg-kromatográfiában a különféle szorbenseket (Al 2 O 3, szilikagél stb.) egyenletes vékony (100 - 300 μm) rétegben viszik fel üvegre. , fém vagy műanyag hordozó (hordozó) ... A hordozón lévő adszorbens réteg lehet rögzített vagy nem.

A kromatográfiás elválasztás a síkbeli eljárásoknál, akárcsak az oszlopnál, az analitikus komponensek mozgófázis által az állófázisú réteg mentén történő, az elválasztandó anyagok eloszlási együtthatóinak megfelelően eltérő sebességgel történő átviteléből adódik. Mindkét esetben folyadék-szilárd szorbens (adszorpciós elválasztási mechanizmus), folyadék-folyadék-szilárd hordozó (eloszlási, ioncserélő és egyéb mechanizmusok) kromatográfiás rendszereket alkalmaznak.

Mozgófázisként különféle oldószereket vagy ezek keverékeit, szerves vagy szervetlen savakat használnak.

A síkkromatogramok gyakorlati előállítása a következő.

Egy kromatográfiás papírcsíkon vagy egy vékony szorbens rétegen jelölje meg ceruzával a kezdővonalat a csík vagy a lemez alsó szélétől 1 cm-re. Mikropipetta segítségével vigyen fel egy mintát a startvonalra legfeljebb 2-3 mm átmérőjű folt formájában. Ezután a szalag vagy lemez szélét leengedik egy edénybe, amelynek mozgófázisa egy zárt kamrában van elhelyezve. Ahogy a mozgófázis egy csík vagy lemez mentén felemelkedik, és a kromatográfiában szokásos szorpciós-deszorpciós, két folyadékfázis közötti eloszlás, ioncsere stb. többszörös elemi mozzanata következik be, az elemzett keverék komponensei szétválnak. A folyamatot általában addig folytatjuk, amíg az oldószer el nem száll a 10 cm-es kezdővonaltól, majd a csíkot vagy lemezt kivesszük a kamrából és megszárítjuk. Ha az analit komponensei elszíneződnek, megfelelő színes foltokat adnak a kromatogramon. A kromatogramot úgy kell kidolgozni, hogy az analit festetlen komponenseit kimutathassa. A kromatogram kidolgozása és a minta komponenseinek kimutatása többféle módszerrel történhet, és az elemzett keverékek összetételétől függ. A megnyilvánulás végrehajtható:

 UV világítás használatával. A módszer olyan anyagok kimutatására alkalmazható, amelyek UV sugárzás hatására képesek saját sugárzást (lumineszcens) kibocsátani a látható hullámhossz-tartományban;

 előhívó reagensek segítségével. Például ninhidrin segítségével kimutatható az aminosavak jelenléte az elemzett keverékben. A szárított kromatogramot 0,2%-os ninhidrin acetonos oldatába merítjük, majd szárítjuk. A keverék különböző összetevőinek megfelelő foltok vizuális és általában az egyes anyagokra jellemző színt kapnak;

 jód használata. Ebben az esetben a detektált kromatogramot egy edénybe visszük, amelynek alján jódkristályok találhatók. A jódgőzök erősebben adszorbeálódnak a foltokon, aminek köszönhetően a foltok láthatóvá válnak. A jód egy nem specifikus előhívó reagens. Speciális reagensekkel nemcsak a keverék komponenseinek mennyiségét lehet meghatározni, hanem a foltok színe alapján is azonosítani lehet a szétválasztott anyagokat.

A papírkromatográfiát és a vékonyréteg-kromatográfiát leggyakrabban a fent leírt, úgynevezett alulról felfelé irányuló formában végzik. A kromatogramok minőségének javítása érdekében gyakran a síkkromatográfia bonyolultabb változatait kell alkalmazni, például felülről lefelé, körkörös, kétdimenziós. Felülről lefelé haladó papír vagy vékonyréteg-kromatográfia esetén az analitot a lemez vagy felül lévő papírcsík kezdővonalára visszük fel, és az eluenst felülről adagoljuk, nem pedig alulról. A jobb elválasztás pozitív hatása annak köszönhető, hogy a gravitáció hozzájárul az elválasztási folyamathoz.

Mind a felszálló, mind a leszálló kromatográfia elvégezhető egy- és kétdimenziós változatban. A kétdimenziós kromatográfiás elválasztásnál a fent leírt síkrétegű egydimenziós elválasztási eljárással ellentétben a vizsgált minta elválasztása először egy oldószerben történik, majd az elsőre merőleges irányban. , más oldószert használva, az első kromatogramot 90 °C-kal elforgatva.

A körkörös kromatográfiánál az analitot cseppként alkalmazzák egy lemez vagy kromatográfiás papírlap közepére. Ide egy vagy több oldószert cseppentve szállítanak. Ez azt eredményezi, hogy a kapott kromatogram sugárirányú foltok halmaza.

Az analit különálló komponenseit alkotó foltok (zónák) helyzetét egy lapos kromatogramon a komponensek relatív mozgási sebességének értékei jellemzik vékony rétegben. R fi... Kísérletileg a mennyiség R fi a távolság arányaként határozzuk meg L énátment én komponens, a távolságra L az oldószer által a startvonaltól a frontvonalig haladva (1.10. ábra):

Nagysága R fi függ a vizsgált minta megfelelő komponensének természetétől, az állófázis jellegétől, vastagságától, a mozgófázis jellegétől és minőségétől, a mintafelvitel módjától és egyéb tényezőktől, de mindig R fi 1.

Nagysága R fi ténylegesen megegyezik az anyag retenciós idejével vagy retenciós térfogatával, amely az anyag kromatográfiás oszlopon való áthaladásának sebességét jellemzi, és felhasználható a vizsgált minta összetevőinek minőségi azonosítására, valamint a folt átmérője azonos a kromatográfiás csúcs magasságához vagy területéhez, és ezért bizonyos mértékig tükrözi az anyag mennyiségi tartalmát.

A legegyszerűbb esetben a vizsgált minta összetételének kvantitatív meghatározása vizuálisan értékelhető a foltok belső színének intenzitásával vagy a kapott foltok fluoreszcens fényének intenzitásával UV-detektálás során. E célokra széles körben alkalmazzák a kromatográfiás foltelúciót. Ebben az esetben a kromatogramon kapott foltot óvatosan kivágjuk vagy lekaparjuk, megfelelő oldószerrel kezeljük, és a keletkezett oldatot a megfelelő fizikai-kémiai módszerrel megvizsgáljuk. Használható a gravimetriás módszer is, melynek során a kromatogramból kivágjuk a megfelelő foltot és lemérjük. Az anyag mennyiségét az azonos területű üres papír és az anyagot tartalmazó papír tömegének különbsége határozza meg.

Papír (BH ) és vékonyréteg-kromatográfia (TLC ) az elválasztási mechanizmus szerint megoszlási kromatográfia ... A BH módszerben a hordozó egy speciális kromatográfiás papír bizonyos tulajdonságokkal. Állófázis papír felületén és pórusaiban adszorbeált vízként szolgál (max. 20%), mozgékony  szerves oldószer, vízzel, vízzel vagy elektrolitoldatokkal elegyedő vagy nem elegyedő.

Gépezet papíron elég bonyolult. Állófázisban egy anyag nem csak a papír által adszorbeált vízben való oldódás miatt maradhat vissza, hanem adszorbeálják közvetlenül cellulózzal. Papírra nyomtatva megosztott összetevők átmennek a mozgófázisba, és a papírkapillárisok különböző sebességgel mozognak ennek megfelelően fázisközi eloszlási együttható mindegyikük. Az elején kromatográfia a papír anyagának egy része bemegy mobil fázis és lépj tovább. Amikor a szerves oldószer eléri a papír oldottanyag-mentes területét, ez újra megtörténik újraelosztás : a szerves fázisból az anyag a vizesbe jut, papíron szorbeálódik. Mivel az összetevők különbözőek affinitás a szorbenshez , amikor az eluens mozog, szétválás következik be: egyes anyagok késik az út elején, mások továbbhaladnak. Itt vannak kombinálva termodinamikai (az anyagok fázisok közötti egyensúlyi eloszlásának kialakítása) és kinetikus (az alkatrészek különböző sebességű mozgása) az elválasztás szempontjai. Ennek eredményeként minden komponens a papírlap egy meghatározott területére koncentrálódik: egyes komponensek területei a kromatogram ... A papíron végzett kromatográfia használatának számos jelentős hátránya van: az elválasztási folyamat függése a papír összetételétől és tulajdonságaitól, a papír pórusaiban a víztartalom változása a tárolási körülmények változásával, nagyon alacsony kromatográfia. arány (akár több napig), és az eredmények alacsony reprodukálhatósága. Ezek a hátrányok súlyosan befolyásolják a papírkromatográfia mint kromatográfiás módszer elterjedését.

V TLC módszer az anyagok keverékének elválasztási folyamatát vékony rétegben hajtják végre szorbens inert szilárd hordozóra felhordva, és mozgás biztosítja mobil fázis (oldószer) a hatás alatti szorbensen keresztül kapilláris erők . Általelválasztó mechanizmus megkülönböztetni eloszlási, adszorpciós és ioncserélő kromatográfia ... A komponensek szétválása ezekben az esetekben vagy a két folyadékfázis közötti eltérő eloszlási együttható miatt következik be ( megoszlási kromatográfia ), vagy a vegyületek eltérő adszorbeálhatósága miatt a szorbens ( adszorpciós kromatográfia ). Az adszorpciós módszer az elválasztott komponensek állófázison történő különböző fokú szorpció-deszorpcióján alapul. Adszorpció költségén hajtják végre van der Waals erők ami az alapja fizikai adszorpció , polimolekuláris (az adszorbens felületén több réteg adszorbátum kialakulása) ill kemiszorpció (adszorbens és adszorbátum kémiai kölcsönhatása).

TLC-hez való felhasználás esetén szorbensek, mint pl timföld vagy szilikagél az osztályban szerepet játszanak terjesztés és adszorpció a szorbens kifejlesztett aktív felületén (150 - 750 m2 / g). terjesztés a keverék összetevői a hordozó felületén lévő víz között fordulnak elő (pl adszorbensek , hogyan timföld , keményítő , cellulóz , kovaföld - és víz forma állófázis ), és ezen az állófázison áthaladó oldószer ( mobil fázis ). A keverék vízben jobban oldódó komponense lassabban mozog, mint az, amelyik a mozgófázisban jobban oldódik.

Adszorpció abban nyilvánul meg, hogy között hordozó például alumínium-oxidot, és a keverék összetevőit beállítjuk adszorpciós egyensúlyok - minden komponensnek sajátja, melynek eredménye az eltérő mozgási sebesség keverék komponensei. Két szélsőséges esetet különböztethetünk meg:

a) az anyag koncentrációja az adszorbensen nulla. Az anyag teljesen feloldódik a mozgófázisban, és elszállítja (együtt mozog oldószer front ).

b) az anyag teljesen adszorbeálódott, nem lép kölcsönhatásba az oldószerrel, és az elején marad.

A gyakorlatban az oldószer és adszorbens ügyes kiválasztásával terjesztés kapcsolatok helyezkednek el ezen szélsőséges esetek és az anyag között fokozatosan átvitte az egyidejű folyamatok miatt egyik szorbens rétegből a másikba szorpció és deszorpció .

A szorbensen áthaladó oldószert ún eluens , az anyag mozgatásának folyamata az eluenssel  elúció . Ahogy a folyadék mozog a lemezen, az anyagok keveréke az erők hatására szétválik adszorpció , terjesztés , ioncsere vagy az összes fenti tényező hatásának kombinációja. Ennek eredményeként külön kromatográfiás zónák keverékkomponensek, pl. kiderül kromatogram .

Helyes kiválasztás szorbens és eluens meghatározza a keverék elválasztási hatékonyságát. A vizsgált anyag mobilitása függ a szorbenshez való affinitásától és eluáló erő az eluens (polaritása). Egy vegyület polaritásának növekedésével a poláris szorbenshez való affinitása is nő. Az adszorpció fokának növelésével szilikagél a szerves vegyületek sorba rendeződnek: szénhidrogének<алкилгалогенидыарены<нитросоединения<простые эфиры <сложные эфиры<альдегиды<спирты<амины<карбоновые кислоты. В свою очередь szilikagélhez Az eluensek a "polaritás" növekvő sorrendjében rendezhetők ( eluáló képesség ) és oldószerek sorozatát képezik ( eluotróp sorozat ) a kísérleti adatok szerint: alkánok> benzol> kloroform> dietil-éter> etil-acetát> alkoholok C 2 -C 4> víz> aceton> ecetsav> metanol. Így a poláris vegyület, az alkohol, meglehetősen erősen adszorbeálódik a szilikagélen, ezért gyengén mozog egy olyan nem poláros oldószer hatására, mint a hexán, és a startvonal közelében marad. A nem poláris aromás szénhidrogén-bifenil viszont észrevehetően mozgékonyabb a hexánban, de még itt is R f körülbelül 0,5, polárosabb aprotikus eluensre, metilén-kloridra van szükség. Eluens ereje szabályozza oldószerek keverékével - szomszédok eluotróp sorozat eltérő polaritással.

Jelenleg elsősorban a következőket használják a vékonyréteg-kromatográfiában. szorbensek : megosztani lipofil anyagok  szilikagél , timföld , acetilezett cellulóz , poliamidok ; megosztani hidrofil anyagok  cellulóz , cellulóz ioncserélők , kovaföld , poliamidok ... A szorbens legfontosabb jellemzője az tevékenység , azaz képesség berkenye (tartsa) az elválasztandó keverék összetevőit. Külföldön számos cég gyárt szilikagél , kovaföld és timföld 5% gipsz hozzáadásával, amely a szorbens réteg rögzítésére szolgál a lemezek öngyártásánál.

A leggyakoribb szorbens az szilikagél - hidratált kovasav, amely ásványi savak Na 2 SiO 3-on történő hatására és a kapott szol szárításával keletkezik. A szol őrlése után egy bizonyos szemcseméretű frakciót használnak fel (a lemezen feltüntetve, általában 5-20 µm). Szilikagél egy poláris szorbens ОН csoportokkal mint aktív központokkal. Könnyen megköti a vizet a felszínen és hidrogénkötéseket képez.

Alumínium-oxid gyengén bázikus adszorbens, és főként gyengén bázikus és semleges jellegű vegyületek elválasztására szolgál. A timföldön lévő lemezek hátránya, hogy a felületet kötelező aktiválni a szárítószekrényben történő felhasználás előtt magas hőmérsékleten (100-150 ° C), valamint a réteg adszorpciós képessége a szilikagélhez képest alacsony.

Kieselguhr  természetes ásványokból nyert adszorbens  kovaföld. A szorbens hidrofil tulajdonságokkal rendelkezik, és a réteg adszorpciós kapacitása kisebb, mint a szilikagél.

Cellulóz: A cellulóz bevonatú vékonyrétegű lemezek nagyon hatékonyak az összetett szerves molekulák szétválasztására. Az adszorbens főként legfeljebb 50 mikron átmérőjű cellulózgolyók, amelyek keményítővel vannak rögzítve. A papírkromatográfiához hasonlóan az oldószerfront emelkedése nagyon lassú.

Kromatográfiás elemzés cseh gyártású ipari lemezeken hajtják végre" Silufol » (« Silufol ") Alumíniumfóliából készült, néha kartonnal megerősítve, és" Siluplast »Szorbens réteggel bevont műanyagból készült - LS 5-40 szilikagél keményítővel vagy gipsszel kötőanyagként (10%-ig), vagy alumínium-oxidból fluoreszcens indikátorokkal és anélkül. Tányérok " Silufol »Magas elúciós sebességgel rendelkeznek, ugyanakkor alacsony elválasztóképességük és alacsony érzékenységük jellemzi őket. A tárolás során érzékenyek a körülményekre (nedvesség, hőmérséklet, agresszív környezet stb.). Egyéni cégek szállítanak kromatográfiás lemezek különböző (általában 0,25 mm-ig), de szigorúan állandó vastagságú (szilikagél, cellulóz, ioncserélő gyanta) nedvszívó réteggel, üvegre és alufóliából, műanyagból, impregnált üvegszálból készült alapfelületekre.

Tányérok " Sorbfil "(TU 26-11-17-89) gyártják Oroszországban polimer alapú (polietilén-tereftalát, P osztály) vagy alumínium szubsztrátumon (AF minőség), felvitt munkaréteggel mikrofrakcionált szilikagél szorbens STKH-1A és STKH-1VE osztályok (a Szovjetunióban gyártott frakcionált szilikagél KSKG), 90-120 mikron vastagságú (legfeljebb 200 mikron), speciális kötőanyaggal rögzítve - szilikaszol ... Ha szilíciumsav kötőanyagként használjuk (szilikaszol), amely hevítés után szilikagéllel alakul, a kapott TLC lemezek két komponensből állnak: egy szilikagél rétegből és egy szubsztrátumból. A szorbens réteg vastagságának egyenletessége egy lemezen ± 5 mikron. Példa a jelölésre: "Sorbfil-PTSKh-AF-V-UV (10x10)" - nagy teljesítményű TLC lemezek alumínium hordozón, foszforral, 10x10 cm.

Ha üveghordozót (C osztály) használnak, akkor az ilyen lemezek újrafelhasználhatók és vegyszerállóak. Kémiai ellenállásukat a szilikagél vegyszerállósága határozza meg. Ennek eredményeként a vékonyréteg-kromatográfiás lemezek ismételten kezelhetők agresszív reagensekkel, például forró krómkeverékkel, amely megszünteti a korrelációs reagensek foltok detektálására és a szorbens módosítására vonatkozó felhasználására vonatkozó korlátozásokat, és lehetővé teszi többszörös (legfeljebb 30-szoros) regenerálást. lemezek króm keverékével. Az üveglapok a kívánt méretre vághatók. A nedvszívó réteg mechanikai szilárdsága állítható, ami egyrészt biztosítja a lemezek szállítását és ismétlődő feldolgozását, másrészt lehetőséget biztosít az adszorbens rétegek elkülönített anyagokkal történő extrahálására az egyes vegyületek későbbi kimosásához. a szorbens és további vizsgálata műszeres módszerekkel (IR és UV spektrometria, röntgen szerkezeti módszerek, NMR stb.).

A lemezek a réteget alkotó szilikagél frakcióinak méretében (részecskeeloszlásában) különböznek egymástól. Az analitikai lemezeken (A fokozat) a frakció 5-17 mikron, a nagy teljesítményű (B fokozat) - 8-12 mikron. A szűkebb eloszlás növeli a betétek hatékonyságát, pl. az elválasztandó anyagok foltjai tömörebbé (kisebb méretűvé) válnak, ezért jobban elkülönülnek, ha az eluensfront rövidebb úton halad át. Az orosz lemezeken az analitikai és a nagy teljesítményű rétegek nem nagyon különböznek egymástól, ellentétben a Merck (Németország) lemezeivel. Használjon nagy teljesítményű lemezeket, ha az anyagok nincsenek szétválasztva a vizsgálati lemezeken. Valamennyi módosítás lemezei 254 nm-es gerjesztésű (UV fokozatú) foszforral készülnek. Az eltarthatóság nem korlátozott, tányérok " Sorbfil »Széles körben tesztelték aminosav-származékok, peszticidek, lipidek, antibiotikumok elemzésében.

TLC módszert alkalmazunk minőségi azonosítás alkatrészek. mennyiségi meghatározása vékonyréteg-kromatográfiához is lehetséges, ehhez az anyag pontos mennyiségének és további adagolásának szükséges denzitometriás vizsgálatok a foltok intenzitásának egyértelmű rögzítésével. A leggyakoribb az félkvantitatív módszer ... Azon alapul vizuális összehasonlítás egy komponens foltjának mérete és intenzitása ugyanazon anyag különböző koncentrációjú foltjainak megfelelő jellemzőivel ( standard referencia megoldások ). Ha egy ilyen egyszerű módszerrel 1-5 μg-os mintát használunk, a komponenstartalom meghatározásának pontossága körülbelül 5-10%. A mintában lévő komponensek meghatározásához gyakran minta-előkészítést kell végezni, hogy az elemzett vegyületeket tartalmazó keveréket kapjunk. A minta-előkészítés alapja a gyógyszerek szerves oldószerekkel történő kivonása a mintából ( n-hexán, petroléter, dietil-éter, kloroform), az extraktum tisztítása és az azt követő kromatográfia vékony alumínium-oxid- vagy szilikagélrétegen.

A TLC-hez és a BH-hoz több lehetőség is létezik, amelyek módjukban különböznek egymástól oldószerellátás ... A mozgófázis mozgási irányától függően vannak:

a)felszálló kromatográfia  a mobil fázist az elválasztókamra aljára öntjük, a papírt (tányért) függőlegesen helyezzük el;

b)top-down kromatográfia  a mozgó fázist felülről táplálják, és lefelé mozognak a tányér vagy papír nedvszívó rétege mentén;

v)radiális kromatográfia  oldószerfront vízszintes előretolása: a mozgófázis a papírkorong (tányér) közepére kerül, ahol az elválasztandó keveréket felvisszük.

A leggyakoribb az felfelé irányuló elúció (kromatográfia). Elülső eluens miközben alulról felfelé halad. Az oldószer (mozgófázis) kiválasztását a szorbens jellege és az elválasztandó anyagok tulajdonságai határozzák meg.

Kromatográfiás elválasztás A BC és TLC módszereket a elválasztó kamra átlapolt fedéllel. Egy anyag átviteli sebességének kvantitatív mértéke egy adott adszorbens és oldószer használata esetén R érték f (angolból. visszatartás tényező A késleltetési együttható, ez a paraméter analóg a retenciós idővel). Pozíció a kromatografált komponens zónáit nagyságrendben beállítva együttható R f , egyenlő a zónája mozgási sebességének és az oldószerfront mozgási sebességének arányával. Nagysága R f mindig kisebb egynél, és nem függ a kromatogram hosszától. Az összeg szerint R f különféle tényezők befolyásolják. Tehát alacsony hőmérsékleten az anyagok lassabban mozognak; oldószerek szennyeződése, az adszorbens inhomogenitása, idegen ionok a vizsgált oldatban megváltoztathatják az értéket R f akár 10%. A kiválasztott rendszerben az analitoknak eltérő jelentéssel kell rendelkezniük. R f és eloszlik a kromatogram teljes hosszán. Kívánatos, hogy az értékek R f 0,05-0,85 tartományban feküdt.

A gyakorlatban az érték R f távolság arányaként számítjuk ki l áthaladva az anyag a távolba L áthaladt az oldószer:

R f = l / L (6.1 )

Általában választanak a számításhoz pont középpontja (1. ábra). Nagysága R f sok tényezőtől függ: típus kromatográfiás papír (porozitása, sűrűsége, vastagsága, hidratáltsági foka) ill szorbens (szemcsenagyság, felületi csoportok jellege, rétegvastagság, nedvességtartalma, az anyag jellege, a mozgófázis összetétele), kísérleti körülmények (hőmérséklet, kromatográfia ideje stb.). Az összes kromatográfiás paraméter állandósága mellett az érték R f csak az egyes komponensek egyedi tulajdonságai határozzák meg.

Rizs. 1. Az értékek meghatározása a kromatogramon Rf alkatrészekhez Aés V,

szétválásuk mértéke Rs és az elméleti táblák száma N .

A BC és a TLC hatékonysága attól is függ szelektivitás és érzékenység az elemzett keverék összetevőinek kimutatására használt reakciók. Általában olyan reagenseket használnak, amelyek színes vegyületeket képeznek  előhívók a meghatározandó komponensekkel. A megbízhatóbbakért megosztott összetevők azonosítása alkalmaz " tanúk »Megoldások standard anyagok (ugyanabban az oldószerben, mint a minta), amely várhatóan jelen lesz a mintában. Standard anyag az elemzett minta melletti kiindulási vonalra helyezzük, és azonos körülmények között kromatografáljuk. A gyakorlatban gyakran használnak relatív értéket:

R f rel = R f x / R f állvány (6.2)

ahol R f állvány szintén a (6.1) képlettel számítjuk. Hatékonyság kromatográfiás elválasztás jellemez egyenértékű elméleti lemezek száma és ők magasság ... Így a vékonyréteg-kromatográfiás módszerben az egyenértékű elméleti lemezek száma az N A alkatrészhez A az elválasztandó keveréket a következő képlettel számítjuk ki:

N A = 16 (l OA / a (A )) 2 (6.3)

Az értékek l OA és a (A ) ábrán látható módon határozzuk meg. 6.1. Ezután az egyenértékű elméleti lemez magassága N A ez:

H A = l OA /N = a (A ) 2 / 16 l OA . (6.4)

Az elválás gyakorlatilag lehetséges, ha R f (A)  R f (V)  0,1 .

A két komponens elkülönülésének jellemzésére Aés V használat elválasztási fok (kritérium) Rs :

Rs =  l / (a (A) / 2 + a (B) / 2)= 2  l / (a (A) + a (B)) (6.5)

ahol  l  távolság a komponensek foltjainak középpontjai között Aés V;

a (A) és a (V)  foltátmérők Aés V a kromatogramon (6.1. ábra). A több Rs , annál tisztábbak az alkatrészek foltjai Aés V a kromatogramon. Körülmények kromatográfia úgy vannak kiválasztva, hogy az érték Rs nullától és egytől, az optimális értéktől különbözött Rs az 0,3  0.7. Az árfolyamért szeparációs szelektivitás két komponens Aés V használat megosztási arány α :

α = l B / l A (6.6)

Ha α = 1, akkor a komponensek Aés V nincsenek megosztva.

9801 0

A HPLC egy folyadékoszlop-kromatográfia, amelyben számos szorpciós mechanizmus alkalmazható. A HPLC lényegében a klasszikus folyadékoszlop-kromatográfia modern megvalósítási formája. Az alábbiakban felsorolunk néhányat a HPLC legfontosabb minőségi jellemzői közül:
- a folyamat nagy sebessége, amely lehetővé tette az elválasztási időt több óráról és napról percekre csökkenteni;
- a kromatográfiás zónák minimális diffúziós foka, amely lehetővé teszi a szorpciós állandókban csak kismértékben eltérő vegyületek elkülönítését;
- az információ szétválasztás és feldolgozás magasfokú gépesítése és automatizálása, melynek köszönhetően a folyadékoszlopos kromatográfia a reprodukálhatóság és a pontosság új szintjére lépett.

Az elmúlt évtizedek intenzív tanulmányozása, hatalmas mennyiségű felhalmozott kísérleti adat lehetővé teszi ma, hogy a variánsok osztályozásáról beszéljünk a nagy teljesítményű folyadékkromatográfia módszere keretében. Természetesen ebben az esetben a fent megadott szorpciós mechanizmus szerinti osztályozás érvényben marad.

Egy széles körben elterjedt osztályozás a mozgó és állófázisok összehasonlító polaritásán alapul. Ebben az esetben különbséget kell tenni a normál és a fordított fázisú kromatográfia között.

A normál fázisú kromatográfia (NPC) a HPLC egy olyan változata, amikor a mozgó fázis kevésbé poláris, mint az álló fázis, és okkal feltételezhető, hogy a retenciót meghatározó fő tényező a szorbátok közvetlen kölcsönhatása a felülettel vagy a térfogattal. szorbens.

A fordított fázisú kromatográfia (RPC) a HPLC egy olyan változata, amikor a mozgó fázis polárisabb, mint az álló fázis, és a retenciót a szorbát molekuláknak a szorbens felületével vagy térfogatával való közvetlen érintkezése határozza meg; ebben az esetben az ionizált szorbátok nem cserélődnek ki a mozgófázis ionjaira, amelyek a felületen szorbeálódnak.

Ioncserélő kromatográfia - olyan változat, amelyben a szorpciót a mozgófázis adszorbeált ionjainak a kromatografált anyagok ionjaira történő cseréjével hajtják végre; teljesen analóg módon definiálhatja a ligandumcsere kromatográfiát.

A dinamikusan módosított szorbenseken végzett kromatográfia a HPLC olyan változata, amelyben a szorbát nem lép kölcsönhatásba közvetlenül a szorbens felületével, hanem kapcsolatba lép az eluens felületi rétegeinek molekuláival.
Az ionpár kromatográfia az ionizált vegyületek fordított fázisú kromatográfiájának egyik változata, amelyben a mozgófázishoz hidrofób elleniont adnak, amely minőségileg megváltoztatja a rendszer szorpciós jellemzőit.

A méretkizárásos kromatográfia a vegyületek molekulatömeg szerinti elválasztására szolgáló módszer, amely az állófázis pórusaiban lévő különböző méretű molekulák diffúziós sebességének különbségén alapul.

A HPLC-nél nagyon fontos jellemző a szorbensek mérete, általában 3-5 mikron, jelenleg 1,8 mikron. Ez lehetővé teszi az összetett anyagkeverékek gyors és teljes szétválasztását (átlagos elemzési idő 3-30 perc).

Az elválasztási problémát kromatográfiás oszlop segítségével oldják meg, amely egy szorbenssel töltött cső. Az analízis során egy bizonyos összetételű folyadékot (eluenst) állandó sebességgel táplálunk át kromatográfiás oszlopon. A minta pontosan kimért adagját fecskendezik ebbe az áramba. A kromatográfiás oszlopba bevitt minta komponensei az oszlop szorbenséhez való eltérő affinitásuk miatt eltérő sebességgel mozognak azon, és különböző időpontokban, egymás után érik el a detektort.

Így a kromatográfiás oszlop felelős a komponensek szelektivitásáért és elválasztási hatékonyságáért. Különböző típusú oszlopok kiválasztásával szabályozhatja az analitok elválasztásának mértékét. A vegyületeket retenciós idejük alapján azonosítjuk. Az egyes komponensek mennyiségi meghatározását a kromatográfiás oszlop kimenetéhez csatlakoztatott detektorral mért analitikai jel értéke alapján számítják ki.

Szorbensek. A HPLC kialakulása nagyrészt a jó kinetikai tulajdonságokkal és különféle termodinamikai tulajdonságokkal rendelkező szorbensek új generációinak létrehozásával függ össze. A HPLC-ben a szorbensek fő anyaga a szilikagél. Mechanikailag erős, jelentős porozitású, ami kis oszlopméret mellett nagy cserekapacitást ad. A leggyakoribb részecskeméret 5-10 mikron. Minél közelebb van a részecskék gömbalakjához, annál kisebb az áramlási ellenállás, annál nagyobb a hatásfok, különösen, ha nagyon keskeny frakciót szűrünk ki (például 7 + 1 μm).

A szilikagél fajlagos felülete 10-600 m/g. A szilikagél felületére ojtott különféle kémiai csoportokkal (C-18, CN, NH2, SO3H) módosítható, ami lehetővé teszi a bázison alapuló szorbensek felhasználását a legkülönfélébb vegyületosztályok elkülönítésére. A szilikagél fő hátránya az alacsony kémiai ellenállása pH-n< 2 и рН >9 (a szilícium-dioxid lúgokban és savakban oldódik). Ezért jelenleg intenzív kutatás folyik olyan polimereken alapuló szorbensek után, amelyek 1 és 14 közötti pH-értéken stabilak, például polimetil-metakrilát, polisztirol stb.

Szorbensek ioncserélő kromatográfiához. Az elválasztás sajátosságaiból adódóan (savas vagy lúgos közegben) a fő szorbens anyag a polisztirol és a felületükre ojtott SO3 -H + csoportok (erősen savas kationcserélők) vagy -СОО-Naf különböző fokú térhálósítású divinil-benzollal. (gyengén savas kationcserélők), -H2N + (CH3) 3Cl- (erősen bázikus anioncserélők) vagy -N + HR2Cl- (gyengén bázikus anioncserélők).

Szorbensek gélpermeációs kromatográfiához. A fő típus a sztirol-DVB. Makropórusos üvegeket, metil-metakrilátot, szilikagélt is használnak. Ugyanazokat a szorbenseket használjuk az ionkizárásos kromatográfiához.
Szivattyúk. A mozgófázis (PF) áramlási sebességének biztosítása érdekében az oszlopon a megadott paraméterekkel nagynyomású szivattyúkat használnak. Az LC szivattyúk legfontosabb műszaki jellemzői: áramlási tartomány; maximális üzemi nyomás; áramlási reprodukálhatóság; az oldószerellátás pulzációinak tartománya.

Az oldószerellátás jellegéből adódóan a szivattyúk lehetnek állandó tápellátásúak (áramlási) és állandó nyomásúak. Alapvetően az analitikai munkához állandó áramlási sebességet használnak, oszlopok töltésekor - állandó nyomást. A működési elv szerint a szivattyúkat fecskendős és dugattyús dugattyús szivattyúkra osztják.

Fecskendős pumpák. Az ilyen típusú szivattyúkat az jellemzi, hogy működés közben szinte teljesen hiányzik a mozgófázis áramlásának pulzációja. A szivattyú hátrányai: a) nagy idő- és oldószerfogyasztás az öblítéshez az oldószercsere során; b) az elválasztás felfüggesztése a szivattyútöltés során; c) nagy méretek és tömeg, miközben nagy áramlást és nyomást biztosítanak (erős motorra és nagy dugattyúerőre van szükség a nagy területtel együtt).

Dugattyús dugattyús szivattyúk. Az ilyen típusú szivattyúk a mozgófázis állandó térfogatáramát biztosítják hosszú ideig. Maximális üzemi nyomás 300-500 atm, áramlási sebesség 0,01-10 ml / perc. A térfogati betáplálás reprodukálhatósága 0,5%. A fő hátrány az, hogy az oldószert egymást követő impulzusok sorozataként táplálják be a rendszerbe, ezért nyomás- és áramlási pulzációk lépnek fel.

Ez a fő oka az LC-ben használt szinte valamennyi detektor, különösen az elektrokémiai detektorok megnövekedett zajának és csökkent érzékenységének. A pulzáció kezelésének módszerei: dupla szivattyú vagy Bug-lai dupladugattyús szivattyú, csillapító eszközök és elektronikus eszközök használata.

A térfogatáramot három paraméter határozza meg: a dugattyú átmérője (általában 3,13; 5,0; 7,0 mm), az amplitúdója (12-18 mm) és a frekvencia (amely a motor és a sebességváltó forgási sebességétől függ).

Adagolók. Az adagoló célja, hogy atmoszférikus nyomású mintát továbbítson egy oszlop bemenetére akár több atmoszféra nyomáson. Fontos, hogy az adagoló ne tartalmazzon "holt" térfogatokat, amelyeket a mozgófázis és a mintahígítás nem öblít ki az adagolás során. Eleinte az LC-ben lévő adagolók hasonlóak voltak a membránszúrással rendelkező gázadagolókhoz. A membránok azonban nem tartanak 50-100 atm-nál többet, vegyszerállóságuk nem megfelelő, darabjaik szennyezik az oszlopszűrőket, kapillárisokat.

Folyékony fázisban a diffúzió sebessége sokkal kisebb, mint a gázfázisban. Ezért lehetséges az adagolás az áramlás leállítása közben - a mintának nincs ideje feloldódni az adagolóban. A minta adagolóba való befecskendezésekor egy speciális szelep blokkolja az oldószer áramlását. Az oszlop bemeneténél a nyomás gyorsan csökken, néhány másodperc múlva a minta hagyományos mikrofecskendővel befecskendezhető az adagolókamrába. Ezután az adagolót lezárják, az oldószeráramot bekapcsolják, és az elválasztás folyamatban van.

Ennek a szelepnek a nyomása 500-800 atm. De amikor az áramlás leáll, az oszlop egyensúlya megbomlik, ami „üres” további csúcsok megjelenéséhez vezethet.

A legszélesebb körben használt hurkos adagolók. Az adagoló nagy nyomás alatti feltöltésekor megjelennek az 1., 2. bemenetek és a közöttük lévő csatorna. A 3-6 bemenetek, a köztük lévő csatornák és az adagolóhurok atmoszférikus nyomásúak, ami lehetővé teszi a hurok fecskendővel vagy pumpával való feltöltését. Az adagoló elforgatásakor a mozgófázis áramlása kiszorítja a mintát az oszlopba. A hiba csökkentése érdekében a hurkot a mintamennyiség 5-10-szeresével mossuk. Ha kicsi a minta, akkor mikrofecskendővel befecskendezhető a hurokba. A hurok térfogata általában 5-50 μL.

ON A. Voinov, T.G. Volova