Ионоэксклюзионная хроматография

⇐ ПредыдущаяСтр 15 из 22Следующая ⇒

Ионоэюсклюзионная хроматография является широко известным зффективным методом, вторая волна популярности которой наблюдаемся в настоящее время. В основе данного механизма разделения лежит эффект доннановского распределения, в результате которого соединения в ионизированной форме не удерживаются на ионообменнике, тогда как соединения в молекулярной форме распределяются между неподвижной водной фазой внутри пор ионообменника и подвижной фазой, мигрирующей в пространстве между частицами сорбента. Разделение основано на электростатическом отталкивании, полярных и гидрофобных взаимодействиях между растворённым соединением и сорбентом.

Механизм разделения схематично приведён на рис. 1.23. и в упрощённом виде может быть описан как " отторжение" ионов анионо- или катиоиообменными сорбентами и удерживание соединений в молекулярной форме за счёт совокупности полярных и гидрофобных взаимодействии. Слой сорбента можно условно разделить на три части: I -твёрдая матрица катионообменного сорбента с анионогенными функциональными группами на поверхности, П - жидкости (молекул воды), находящейся внутри пор сорбента и образующей стационарный " гидрофильный щит", Ш - подвижной фазы, мигрирующей между частицами сорбента. Анионогенные группы на поверхности сорбента действуют как полупроницаемая " доннановская мембрана" между стационарной (II) и подвижной (III) жидкими фазами. Отрицательно заряженные компоненты не доcтигают стационарной подвижной фазы II, так как отталкиваются одноименно заряженными функциональными группами и покидают колонку с " мёртвым" (свободным) объёмом. Компоненты в молекулярном виде не " отторгаются" катионообменным сорбентом и распределяются между стационарной (II) и подвижной (III) жидкими фазами. Различие степени удерживания неионных компонентов смеси продиктовано совокупностью полярных взаимодействий неионных компонентов смеси с функциональными группами катионообменного сорбента и гидрофобных взаимодействий неионных компонентов смеси с неполярной матрицей сорбента.

Подавляющее большинство сорбентов для ионоэксклюзионной хроматографии сделано на основе сульфированного сополимера стирол дивинилбеюола (СДВБ) с высокой ёмкостью и размером частиц 8-15 мкм. Дивинилбензол, являющийся сшивающим реагентом, играет значительную роль в удерживании слабоионизиро-ванных компонентов. Меньшая степень сшивки (4%) приводит к более высокому доннановскому проникновению электролитов в смолу и как следствие более медленному элюированию компонента. В то же время более высокая степень сшивки (8%) обеспечивает дополнительную твёрдость полимерной матрице, благодаря чему удаётся снизить неприятный эффект " разбухания" полимерного сорбента при использовании органического модификатора в элюенте, приводящий к катастрофическому росту обратного давления в хроматографической системе.

Одним из лидеров по производству хроматографических колонок для ионоэксклюзионной хроматографии является компания Phenornenex (США). Колонки марки Rezex ROA (300 х 7.8 мм, степень сшивки - 8%) широко используются на территории РФ для анализа пищевой продукции. Характерными особенностями колонок данного типа являются использование низких линейных скоростей элюирования (0.5 - 0.8 мл/мин) и необходимость избегать использования сильных кислот и оснований, а также органических растворителей свыше 10% в качестве элюента. В качестве подвижной фазы чаще всего используют разбавленные (0.0025 - 0.005 N) растворы сильных неорганических кислот − серной или фосфорной. Рекомендуемый диапазон рН злюента: 1 -3. Максимально допустимое давление не колонне 40 бар.

Несмотря на то, что при помощи ионоэксклюзионной хроматографии можно разделять достаточно широкий спектр органических соединений (аминокислоты, сахара, спирты и фенолы), классической областью применения данного механизма разделения является анализ органических кислот в продуктах питания (безалкогольных напитках, соках, винах, виноматериалах и т.д.). Наиболее сильные и ионизированные кислоты такие как, серная, соляная и азотная, отталкиваются отрицательным зарядом сульфогруппы и элюируются со свободным объёмом колонки. Более слабые кислоты находятся, как правило, в молекулярном виде и не отторгаюгся смолой. ЗАО " НПКФ Аквилон" (Москва, Россия) совместно с Коломенским ЦСМ был разработан метод определения массовой концентрации органических кислот (щавелевой, уксусной, лимонной, винной, яблочной, суммы молочной и янтарной) в напитках методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (свидетельство ФГУП " ВНИИМС" № 9-02 об аттестации МВИ). Пример типовой хроматограммы и условия хроматографирования приведены на рис. 1.24. Ещё одной интересной областью применения ионо-эксклюзионной хроматографии является метод контроля ферментативной динамики бражек при производстве спирта, разработанный ЗАО " НПКФ Аквилон". Метод основан на одновременном ионоэксклюзионном разделении четырёх классов соединений (оли-госахариды, моносахариды, органические кислоты, спирты) и их последовательном рефрактометрическом и спектрофотометричес-ком детектировании. Метод позволяет отслеживать динамику процесса брожения на спиртовых заводах. Пример типовой хроматограммы и условия хроматографирования приведены на рис. 1.25.

Рис. 1.24. Пример хроматограммы разделения органических кислот в красном столовом вине 1–лимонная, 2–винная, 3–яблочная, 4–молочная+янтарная, 5–уксусная кислота. Элюент–0, 005 N H₂SO₄, колонка–Rezex ROA (300x7 vv, 8 мкм), УФ–230 нм

Рис 1.25. Пример хроматограммы разделения стандартной смеси (1-мальтоза, 2 - глюкоза, 3 - фруктоза, 4 - молочная кислота, 5 - глицерин, уксусная кислота, 7- метанол, 8 этанол). Условия разделения: элюент-0, 0025 N H₂S0₄, колонка-Rezex ROA (300x7.8мм, 8 мкм), детектирование-УФ 230 им (компоненты 4 и 6) и рефрактометрическое (1, 2, 3, 5, 7, 8)

⇐ Предыдущая 10 11 12 13 141516 17 18 19 Следующая ⇒