Ионная хроматография

I. Введение
Неорганические ионы (анионов и катионов)
Органические ионы
Углеводы
Гликопротеины и др.
Аналиты (определяемые вещества)

Экологический контроль (природные и сточные воды, метеорологический контоль, контроль промышленных выбросов и т.д.)
Водоподготовка (питьевая вода)
Энергетика (технологические среды)
Пищевая промышленность
Сельское хозяйство
Фармацевтика
Производство полупроводников
Нефтепераработка и т.д.
Отрасли
I. Введение

Особенности метода
В основе - стехиометрический ионный обмен
Сорбенты (неподвижная фаза) – ионообменнкики разной силы невысокой ёмкости
Элюенты – растворы электролитов – солей, кислот и оснований
Режим подачи растворителей - изократический
I. Введение

Возможность определять количественно сразу несколько компонентов
Экспрессность
Высокая чувствительность (до 10-9 г/мл без концентрирования)
Возможность частичной или полной автоматизации
Часто, отсутствие пробоподготовки
Особенности метода (плюсы)
I. Введение

Сложность синтеза ионообменных сорбентов
Эффективность разделения хуже, чем в стандартной обращенофазной ВЭЖХ
Сильно коррозионная среда
Чувствительность ионообменников к органическим загрязнениям
Особенности метода (минусы)
I. Введение

I. ИХ система
P
Inj
C
D
R
P – насос - для подачи подвижной фазы (элюента) через колонку)
I – инжектор - для введения пробы в колонку без остановки потока
S – проба
C – разделительная колонка
D – детектор - устройство для получения аналитического сигнала, пропорционального концентрации определяемого компонента
R – регистратор - для преобразования аналитического сигнала в форму, необходимую для автоматического управления и расчета концентрации искомого аналита
W - слив
W
S

I. Введение

I. Процесс разделения на колонке
Из инжектора
Детектор
Слив
Проба
Колонка

I. Введение
Основные характеристики «типичного» ИХ метода

I.1. Ионный обмен
Матрица
Активные группы
зафиксированные ионы

I.1. Схема ионного обмена
Na+
OH-
Na+
OH-
OH-
OH-
OH-
OH-
OH-
OH-
OH-
OH-
OH-
OH-
OH-
OH-
OH-
Na+
Анионообменник

I.1. Схема ионного обмена
An-
H2O
OH-
H2O
H2O
K+
An-
OH-
OH-
OH-
OH-
OH-
OH-
OH-
OH-
OH-
OH-
OH-
K+
Анионообменник

I.1. Схема ионного обмена
Na+
OH-
Na+
Разделение анионов
OH-
OH-
OH-
OH-
OH-
OH-
OH-
OH-
OH-
OH-
OH-
OH-
OH-
OH-
Na+
An-
An-
Na+
Анионообменник

Кристаллографические радиусы
Гидратированные ионы
(в таком виде сусществуют в водных растворах)
+
I.1. Схема ионного обмена

Сорбционный ряд катионов:
Ba+2 > Pb+2 > Ca+2 > Cu+2 > Mg+2 > Cs+ > Rb+ > K+ > NH4+ > Na+ > H+
Сорбционный ряд анионов:
цитрат > SO4-2 > HPO42- > ClO3- > NO3- > Br- > NO2- > Cl- > HCO3-> CH3COO- > OH- > F-
Порядок элюирования
Порядок элюирования
I.1. Схема ионного обмена

2. Ионообменные сорбенты
Матрица
Активные группы
зафиксированные ионы

I.2. Ионообменные сорбенты
Сорбент должен иметь низкую ионообменную ёмкость (ограниченное количество активных центров):
Катиониты : 4 – 4,5 ммоль экв./г
Аниониты: 3,5-4 ммоль экв./г
Диаметр зерен сорбента не должен превышать 20 мкм, чтобы добиться необходимого разрешен
Зерна сорбента должны обладать высокой механической прочностью и устойчивостью к давлению
Сорбент должен обладать высокой химической устойчивостью по отношению к подвижной фазе (элюенту)
1.2 Требования к сорбентам

I.2. Ионообменные сорбенты. Матрицы
стирол
дивинилбензол
Сополимер стирола и дивинилбензола
Силикагель
Поливиниловый спирт
Полигидроксиметакрилат

I.2. Ионообменные сорбенты . Активные группы
Сульфо-группа
Сильный
Карбоксильная-группа
Слабый
Вторичные или третичные
амино-группы
Слабый
Катионообменники
Анионообменники
Четвертичнная
амино-группы
Сильный
Четвертичнная
амино-группы
Сильный

I.3. Подвижные фазы
Особенности подвижных фаз
Практически всегда – водные растворы электролитов – солей, кислот и оснований
Низкие концентрации (чтобы уменьшить фоновый сигнал)
Элюирующая сила меняется с изменением состава и коцентраций
Сильное влияние рН
Элюирующий ион

Для анионного анализа
Наиболее распространенными элюентами в ионной хроматографии анионов являются разбавленные растворы
солей слабых кислот. Эти элюенты используют для определения анионов сильных кислот, рК которых ниже 5.
I.3. Подвижные фазы

Для катионного анализа
Наиболее распространенными элюентами в ионной хроматографии анионов являются разбавленные растворы
солей слабых кислот. Эти элюенты используют для определения анионов сильных кислот
I.3. Подвижные фазы

2.1 Разделение в колонке и детектирование
Из инжектора
Детектор
Слив
Проба
Колонка
Аналит (то, что мы ищем в пробах, например: анионы или катионы)
Загрязняющие примеси
Неудерживаемые компоненты, в т.ч. растворитель пробы. Например: вода в ИХ

2.1 Разделение в колонке и детектирование

2.1 Защитные предколонки

2.1 Защитные предколонки
Из инжектора
Детектор
Слив
Проба
Колонка
Аналит (то, что мы ищем в пробах, например: анионы или катионы)
Загрязняющие примеси
Неудерживаемые компоненты, в т.ч. растворитель пробы. Например: вода в ИХ
Защитная предколонка

Спасибо за внимание!