Интернет-журнал "Домашняя лаборатория", 2008 №3
Шрифт:
Рис. 44. Разделение тестовых смесей анионов в случае С.
Условия: прибор КЭ: Waters Quanta 4000. Капилляр 75 мкм, 50/58 см; запись данных: 20 Гц. Поле: -517 В/см, непрямое детектирование 254 нм, ввод пробы гидростатический, 10 см, 30 с; буфер: 5 мМ хромат/серная кислота, pH 8.0 с 0.5 мМ ЦТАБ: проба: анионный стандарт с 10 ррт, см. рис. 42.
Рис. 45. Зависимость электроосмотических потоков от значения pH
Условия: прибор КЭ — Beck-man, Р/АСЕ 2000; капилляр 75 мкм, 40/47 см. Поле:-532 В/см, детектирование: 214 им, ввод пробы давлением 3 с, буфер — 10 мМ фосфат; нейтральный маркер: бензиловый спирт.
Из-за очень высокой эффективности (300–500 тыс. тарелок на метр) и коротких времен анализа не исключены проблемы записи данных. Для ширины пиков меньше в pH нескольких секунд достигается граница возможности записи данных для большинства приборов КЭ. Например, достичь необходимых для хорошего интегрирования 20 точек для каждого пика с частотой записи данных 20 Гц в этих условиях уже не удается.
Если вместо обращения потока проводить только его остановку, разделение анионов можно провести за 10–15 минут. Эта возможность часто рекламируется, однако для разделения анионов эта методика никаких преимуществ не дает.
Вещества, останавливающие, но не обращающие поток, представлены в таблице 17 вместе с уже упоминаемыми буферными добавками. Эти вещества, хотя и нейтрализуют отрицательный поверхностный заряд капилляра, однако двойной электрический слой не образуют и, тем самым, обеспечить избыточный положительный заряд на поверхности капилляра не могут.
Наряду с регулированием ЭОП в разделении анионов большую роль играет также подвижность анионов буфера. Ниже приведены характеристики ряда анионов, поглощающих в УФ-области (таблица 18).
Хроматные буферные системы применяли, в частности, при определении анионов в воде озера Байкал. Разделение их представлено на рис. 46. При этом ионы с большей подвижностью — хлориды, сульфаты и карбонаты — определяются количественно методом стандартной добавки, в то время как содержание нитратов и фосфатов вследствие низких концентраций определяются путем сравнения с внешним стандартом.
Рис. 46. Определение анионов в воде, взятой с поверхности озера Байкал.
Условия: прибор КЭ — Waters Quanta 4000. Запись данных: 20 Гц, капилляр 75 мкм, 50/58 см; попе: — 431 В/см, непрямое детектирование 254 нм, ввод пробы гидростатический, 10 см, 30 с; буфер: 5 мМ хромат/серная кислота, pH 8.0, 0.5 мМ ЦТАБ; порядок выхода пиков: хлорид — 1 (0.5 ppm), сульфат — 2 (12.4 ррт), нитрат — 3 (<0.5 ррт), фосфат -4 (<0.5ррт), гидрогексакарбонат — 5 (81.1 ррт).
Результаты сравнения для сульфат-ионов показаны на рис. 47. Данные аналогичных измерений с помощью ИОХ хорошо коррелируют с результатами, полученными методом КЭ.
Рис. 47. Сравнение по методу стандартной добавки для определения анионов в воде озера Байкал.
Условия те же, что и описанные на рис. 46; к 4000 мкл пробы были добавлены с помощью пипетки два раза по 40 мкл стандартного растворами один раз — 80 мкл стандарта с 1000 ррт сульфата. Полученные пики отложены в зависимости от концентрации.
Преимущества
КЭ по сравнению с ИОХ заключаются в крайне коротких временах анализа и в возможности определять в одном потоке наряду с другими важными анионами также и карбонаты.8.2. Непрямое Уф-детектирование катионов
Методом непрямого УФ-детектирования можно обнаружить также и катионы. Впервые разделение катионов этим методом описано Ф.Форетгом в 1990 году. В его статье было показано, что метод КЭ при разделении лантанидов по эффективности, времени анализа и разрешению пиков превосходит ИОХ. С помощью КЭ удается разделить все лантаниды, что невозможно сделать даже при оптимизации ионнохроматографических систем.
Теоретические выкладки показывают, что ЭОП и движение катионов в капиллярах из плавленного кварца имеют одинаковое направление, поэтому аппаратура КЭ для разделения катионов должна быть такой полярности, чтобы выход был заземлен.
Таким образом, перенос ионов в ЭОП при КЭ налагается на движение катионов. Это дает возможность осуществить их быстрое разделение. В качестве буферной системы в этом случае хорошо подходит имидазол с концентрацией 5 мМ и значением pH ниже 6.0. Как показано на рис. 48, разделение заканчивается меньше, чем за 4 минуты. Примерно через 5.5 минут на электрофореграммах появляется большой пик, вызванный ЭОП. Он объясняется введенной водой, которая обладает меньшим УФ-поглощением, чем буферная система, и тем самым вызывает каждый раз отрицательный пик, с помощью которого можно определить ЭОП.
Рис. 48. Разделение щелочных и щелочно-земельных ионов в буферной системе имидазола.
Условия: прибор КЭ — Waters Quanta 4000; капилляр 75 мкм, 50/56 см. Поле: 446 В/см, буфер — 5 мМ имидазол/серная кислота, pH 4.0; ввод пробы гидростатический, 30 с, непрямое детектирование 214 нм; проба — катионный стандарт с 1 мг/л каждого: калия, натрия, магния, бария, кальция и 0.5 мг/л лития.
Из формы пиков ясно видно, что подвижность имидазола близка к подвижности кальция.
На форму пика оказывает большое влияние концентрация буфера: с ростом концентрации пики становятся более симметричными. Например, интенсивность пика калия при повышении концентрации буфера от 0.5 до 12 мМ возрастает в 4 раза. Однако такой способ оптимизации имеет определенные четкие границы, т. к. при концентрации буфера больше 8 мМ резко возрастают шумовые помехи сигналов. Этот рост связан с градиентами плотности, возникающими из-за разности температур вследствие выделения джоулева тепла в электрическом поле. В капилляре с внутренним диаметром 100 мкм, применяемом в этих опытах, можно использовать имидазольный буфер с концентрациями вплоть до 5 мМ. В обычно используемых капиллярах с внутренним диаметром 75 мкм можно работать с концентрациями до 10 мМ при величинах pH от 4 до 6. В капиллярах с внутренним диаметром 50 мкм можно достичь концентрации буфера до 50 мМ.
Рис. 49. Разделение тестовых ионов, оптимизированное во времени, в имидазольной буферной системе.
Условия: прибор КЭ — Millipore Waters Quanta 4000, капилляр 75 мкм, 20/26 см. Поле: 1300 В/см; буфер: 2 мМ имидазол/серная кислота, pH 6.0; ввод пробы гидростатический 10 с, непрямое детектирование 214 им. Проба — катионный стандарт с 1 мг/л каждого: калия, натрия, бария, кальция, магния и 0.5 мг/л лития.