Интернет-журнал "Домашняя лаборатория", 2008 №3
Шрифт:
Разделение заряженных молекул с относительно большими гидрофобными остатками можно улучшить добавлением ДЦСН; возможности оптимизации разделения методом КЭ с добавлением детергента подробно обсуждаются в разделе, посвященном мицеллярной электрохроматографии.
8. Непрямое УФ-детектирование в КЭ
Вещества, которые во всей УФ-области обладают небольшим коэффициентом экстинкции, часто необходимо вводить в высокой концентрации, для того, чтобы получить сигнал этого соединения в детекторе. Однако для такой пробы разделительная система часто бывает перегружена и интенсивность пиков так мала, что невозможно практическое применение такого разделения. Существенно чувствительнее такие вещества могут анализироваться при использовании других принципов детектирования (детектирование
Этот вариант УФ-детектирования известен в хроматографии с начала 80-х годов и применялся для детектирования ионов в ионно-обменной хроматографии (ИОХ). С помощью традиционных УФ-детекторов могут также обнаруживаться непоглощающие в УФ-области вещества. Недостатки этого метода заключаются в следующем: 1 — появление так называемых "системных пиков", которые необходимо разделить от зон веществ при помощи дополнительного оптимизирования разделения; 2 — необходимость работы с высокими концентрациями буфера для вымывания проб из стационарной фазы, что в случае толстых слоев покрытия капилляра в ВЭЖХ приводит к большой величине адсорбции на стенках и, тем самым, к повышению шумов и других помех. Большого развития этот метод не получил, поскольку появление детекторов по теплопроводности в ВЭЖХ при рутинных измерениях составило ему сильную конкуренцию. Кроме того, сочетанием детектирования по теплопроводности с техникой подавления ЭОП в рутинных измерениях удается увеличивать чувствительность детектирования в 10-100 раз.
В КЭ техника непрямого УФ-детектирования описана уже давно, еще до того, как стали известны ее большие возможности. Только позднее, в работах Джандика (Jandik) и Джонса (Jones) были выяснены преимущества применения непрямого УФ-детектирования в КЭ. Наряду с короткими временами анализов для многих анионов этот метод показал чрезвычайно низкую границу обнаружения в области концентраций от 0.1 мг/л и ниже.
8.1. Непрямое УФ-детектирование анионов
Из теории следует, что для детектирования анионов, непоглощающих в УФ-области, необходимо найти такую буферную систему, которая сама хорошо поглощает в этой области. При этом подвижность ионов буфера должна быть близка к подвижности анализируемых веществ. В качестве детектора анионов с большой и средней подвижностью подходят хромат-ионы, вводимые в раствор серной кислоты с концентрациями от 2 до 10 мМ. Для анализа быстрых и медленных анионов в одном потоке необходимо остановить или, что лучше, обратить направление потока и поменять полярность источника напряжения. В кварцевых капиллярах и приборах КЭ с нормальной полярностью (катод на выходе), как показано на рис. 41, в направлении детектора (к выходу) движутся только медленные анионы, в то время как быстрые анионы сразу после ввода пробы выходят из зоны разделения в направлении анодного сосуда с буфером.
Рис. 41. Направления движения анионов при разделении методом КЭ. Заполненные стрелки эдектрофоретические подвижности, незаполненные — абсолютные подвижности и ЭОП.
Случай А — способ с нормальной полярностью (нормальный способ), ЭОП направлен к катоду, выход заземлен. Случай В — способ с переключенной полярностью, ЭОП направлен к катоду, вход заземлен. Случай С — с переключенной полярностью и с анодным потоком, ЭОП направлен к аноду, вход заземлен.
Ситуация, обозначенная как случай А на рис. 41, приводит к распределению подвижностей, при котором детектируются только медленные анионы. На рис. 42а представлено такое распределение подвижностей для некоторых часто встречающихся анионов.
Рис. 42 а. Абсолютные подвижности при разделении анионов методом КЭ. Случай А — нормальный способ, ЭОП направлен к катоду, выход заземлен. Случай В — способ с переключенной полярностью, ЭОП направлен к катоду, вход заземлен.
Условия: прибор КЭ Millipore Quanta 4000; капилляр 75 мкм, 50/56 см. Поле в случае А — 600 В/см, в случае В — 600 В/см; буфер: 5 мМ хромат/серная кислота, pH 6.8; ввод пробы гидростатический 4 см, 2 с; детектирование: 214 нм. Пробы — каждая по 10 мг/л: бромид — 1, хлорид — 2, сульфат — 3, нитрит — 4, нитрат — 5, азид — 6, фторид — 7, фосфат — 8, карбонат — 9, ацетат — 10, пропионат -11, бутират — 12, валериaт — 13, Д-глюконат — 14
Рис. 42 б. Абсолютные подвижности при разделении анионов методом КЭ. Случай С — способ с переключенной полярностью, ЭОП направлен к аноду, вход заземлен.
Условия: буфер — 5 мМ хромат/серная кислота, 0.5 мМ ЦТАБ, pH 6.8; остальные условия те же, что на рис. 42а.
При этом абсолютные подвижности недетектируемых анионов рассчитываются по подвижности ЭОП и электрофоретической подвижности анионов (см. рис. 43).
Рис. 43. Разделение смеси анионов в случае В.
Условия: 75 мкм, 42/50 см; поде: — 600 В/см, детектирование: непрямое, 10 см, 30 с; буфер: 5 мМ хромат/серная кислота, pH 6.8; пробы: анионный стандарт, детектируются анионы с 1 до 7 (сравн. рис. 42)
Быстрые анионы удается детектировать только при переключении полярности источника напряжения (случай В). В этом случае они движутся "вверх по течению" против направления ЭОП. Однако медленные анионы выводятся из капилляра быстрым ЭОП. Это явление представлено на рис. 42а, а также в виде исходных данных — на рис. 43. В этом случае разделение тестовой смеси, включая фториды, длилось примерно 9 минут, а фосфат-ионы детектировались спустя почти 20 минут в виде очень слабого пика. Применяя аппаратуру КЭ и буфер, обращающий ЭОП и направляющий его тем самым к аноду, удается разделять быстрые и медленные анионы в одном потоке (случай С).
В ЭОП, направленном к аноду, анализ тестовых смесей вплоть до детектирования фторидов длится до 2 минут, анализ смесей, включающих глюконаты, обладающие малой подвижностью, длится менее 3 минут. Нейтральные вещества достигают детектора через 5.5 минут.
Обращение потока, необходимое для разделения, в этом случае достигается введением ЦТАБ. Этот катионный ПАВ положительно заряженными концами молекул адсорбируется на отрицательно заряженных силанольных группах стенки капилляра и при очень низких концентрациях (меньше 0.1 мМ) образует слой, компенсирующий заряд поверхностных силанольных групп.
С помощью такой обработки капилляра электроосмотический поток прекращается. При концентрациях ЦТАБ больше 0.2 мМ на стенках капилляра образуется двойной электрический слой. Вследствие гидрофобных взаимодействий на первый слой ЦТАБ накладывается второй электрический слой, молекулы которого направлены положительно.
В данном случае ЭОП обусловлен положительными зарядами на стенках капилляра и направлен не к катоду, а к аноду. Зависимость ЭОП от значения pH и концентрации ЦТАБ показана на рис. 45. При этом следует работать с концентрациями ЦТАБ от 0.5 до 1 мМ, т. к. при более низких концентрациях требуется большее время установления равновесного потока, а также наблюдается нерегулярность подвижности ЭОП.
Наряду с ЦТАБ можно также использовать такие соединения, как соли додецилтриметиламмония и тетрадецилтриметиламмония или гексадецилпиридинхлорид. В частности, додецилтриметиламмоний-хлорид обладает тельными зарядами внутрь капилляра. 2 двумя преимуществами по сравнению со ЦТАБ: 1 — концентрация его мицеллообразования выше, чем у ЦТАБ, 2 — растворимость его в воде больше, так что можно использовать концентрированные исходные растворы.
Подготовленный к использованию буфер с ЦТАБ и хроматом недостаточно стабилен, поэтому его следует ежедневно менять на свежий. Через несколько часов стояния появляется мелкокристаллический осадок, проявляемый на фореграммах как пик, который делает невозможным обработку результатов. Поэтому ежедневно необходимо применять свежий буфер, при этом работа с исходными растворами требует много времени. При использовании хромат-раствора с концентрацией хромата 50 мМ с 0.2 мМ серной кислоты и раствора ЦТАБ с такой же концентрацией, перед употреблением необходимо отмерить об. 10 % хромат-раствора в измерительную колбу, долить водой примерно до 2/3 объема колбы, добавить об. 1 % исходного раствора ЦТАБ и затем долить водой до метки измерительной колбы. Только при точном соблюдении такой последовательности при смешивании не образуется упомянутый осадок. Исходные растворы можно использовать в течение несколько месяцев. Концентрацию 50 мМ для раствора ЦТАБ можно получить только при температурах около 25 °C, а при 18 °C раствор теряет прозрачность.