диссертация (1105558), страница 12

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 12)

Концентрирование следов компонентов в присутствии больших количеств мешающих ионов ведет к пересыщению концентрирующей колонки и незначительному удержанию определяемых веществ. Для работы с пробами такого типа было разработано несколько методов, сочетающих процедуры концентрирования и удаления матрицы [¹⁴⁸].

Большинство предложенных комбинированных методов являются усовершенствованными вариантами соответствующих разработанных ранее ВЭЖХ методов. Таким образом, условия собственно хроматографического анализа одинаковы для прямого и комбинированного варианта. Такой подход упрощает разработку комбинированного метода, но он также является и его ограничением, поскольку подвижная фаза должна эффективно десорбировать сконцентрированные компоненты.

Выбор сорбентов для концентрирования

Для достижения хороших метрологических характеристик комбинированного метода необходимо проводить тщательный выбор сорбентов для концентрирования, составов растворов для промывки и десорбции, а также оптимизацию размеров колонки для концентрирования и гидродинамических режимов при проведении всех стадий.

Сорбенты, используемые в проточных системах анализа, в том числе и в сорбционно-ВЭЖХ системах, должны обладать достаточной емкостью, селективностью, иметь минимальную длину колонки, количественно извлекать микрокомпонент при высокой скорости пропускания раствора, обеспечивать быструю и количественную его десорбцию и не изменять свойства после многократных циклов сорбции и десорбции. Выбор сорбента и его массы является наиболее важным условием для оптимизации процедуры концентрирования. Поэтому во многих работах, посвященных концентрированию алифатических аминов, первым этапом является подбор наиболее подходящего сорбирующего материала. Распространены активные угли, обычная и модифицированная целлюлоза, синтетические иониты, сорбенты на основе силикагеля, в том числе модифицированные кремнеземы, и другие неорганические сорбенты.

Таким образом, для концентрирования микрокомпонентов используют разнообразные сорбенты, которые наряду с хорошей поглотительной способностью и избирательностью должны быть по возможности легко регенерируемыми, химически и механически устойчивыми.

Катионообменники

Наглядный пример выбора сорбента для концентрирования низкомолекулярных аминов проиллюстрирован в работе [] Кобо и Сильва. В ходе эксперимента были опробованы три разных катионообменных сорбента: два сильнокислотных катионообменника с разным размером частиц (IR-120PLUS, 35 мкм; CG-120, 150 мкм) и один слабокислотный (IRC-50, 35мкм). Наиболее подходящим оказался последний сорбент, так как для сильно-кислотных катионообменников характерно более сильное удерживание аналита на сорбенте, за счет чего элюирование компонентов затрудняется.

На следующем этапе работы проводили подбор массы сорбента, оптимальной для удерживания аминов. Колонки заполняли разными количествами IRC-50 в пределах от 50 до 300 мг. Отмечено, что аналитический сигнал возрастал с увеличением массы сорбента. Эффективность сорбции с использованием 150 мг обменника оказалась максимальной, и лишь незначительно отличалась от результатов использования больших количеств сорбента (от 150 до 300 мг), поэтому для работы выбрали колонку с 200 мг IRC-50.

Чувствительный метод определения алифатических аминов предложен в работе [], сочетающий твердофазную экстракцию аминов и их определние ионообменной хроматографией с кондуктометрическим детектированием. Для сорбции аминов использовали смесь обращено-фазового поверхностно-модифицированного полимерного сорбента на основе стиролдивинилбезола и катионообменника SCX. Для элюирования аминов с картриджа аторами предложено использовать раствор хлорида бария, впоследствии добавляя в экстракт серную кислоту для осаждения мешающего определению бария. Таким образом, в отличие от большинства работ по сорбции аминов, в этом случае обеспечивается элюирование аминов в протонированной форме, а не в нейтральной, за счет чего уменьшаются потери легколетучих аминов. Пределы обнаружения без концентрирования составили 20-65 нМ, включение стадии сорбции позволило снизить пределы до 3-5 нМ.

Обращенно-фазовые сорбенты

Для концентрирования азотсодержащих соединений в проточных сорбционно-ВЭЖХ системах используются не только катионообменники [], но и гидрофобизованные силикагели, наиболее эффективные для неполярных компонентов.

Общей особенностью большинства таких сорбентов при концентрировании соединений из водных растворов является необходимость их предварительной обработки (модифицирования) смешивающимся с водой полярным растворителем (обычно метанолом или ацетонитрилом) для увеличения их смачивания []. Кроме того, во избежание гидродинамических затруднений, при концентрировании микрокомпонентов из больших объемов растворов необходимо добавлять в анализируемый раствор небольшие количества тех же растворителей. Еще одна характерная черта таких сорбентов – эффективное, но не селективное извлечение широкого спектра соединений из водных растворов. Поэтому их использование для извлечения микрокомпонентов из сложных по составу растворов, таких как речные и сточные воды, биологические жидкости и другие, часто затруднено. Для решения таких задач в последние годы начали применять менее эффективные, но более селективные сорбенты: с ограниченным доступом, с молекулярными отпечатками, фторопластовые сорбенты, а также иммуносорбенты [47а]. Альтернативным вариантом решения задачи концентрирования сильнополярных веществ, которые слабо удерживаются на гидрофобизованном силикагеле, применяют обращенно-фазовые сорбенты после обработки последних реагентами [ , ¹⁴⁹] или проведения предварительной дериватизации в растворе [ , , ¹⁵⁰, ¹⁵¹].

Сорбционное концентрирование азотсодержащих соединений

Среди известных подходов сорбционного концентрирования полярных органических азотсодержащих соединений различают:

• Непосредственную сорбцию определяемого соединения без проведения дериватизации (применяется для прямых методов определения).

• Предварительное проведение дериватизации и сорбцию производных.

• Сорбцию на колонке и проведение дериватизации:

• непосредственно на колонке;

• после колонки.

Непосредственная сорбция

Ричард и Фриц [¹⁵²] для выделения и концентрирования органических кислот и их анионов из водных растворов пробы использовали непосредственную сорбцию на макропористом анионообменнике в режиме off-line. Анионы кислот удерживались в колонке для концентрирования по механизму ионного обмена, и проведения дериватизации не тебовалось. Десорбцию проводили при использовании этилового эфира, насыщенного газообразным хлороводородом. При этом органические кислоты переходили в молекулярную форму. Далее элюат концентрировали упариванием и вводили в испаритель газового хроматографа.

В работе [¹⁵³] использовалась аналогичная схема прямого анализа (сорбция off-line) основных органических соединений. Макропористый катионообменник в Н⁺-форме удерживал органические основания в форме катионов. При этом нейтральные органические соединения, которые могли бы сорбироваться смолой, удалялись с помощью промывания системы метанолом и этиловым эфиром. Протонированные амины далее переводили в непротонированную форму пропусканием аммиака через колонку и затем элюировали метанолом или этиловым эфиром, насыщенными аммиаком. После осторожного выпаривания основания разделяли с помощью газовой хроматографии. Предел обнаружения – 50 мкг/л.

Для сравнения авторы работы [] проводили жидкость-жидкостную экстракцию пробы: водный раствор анализируемых органических соединений экстрагировали малым количеством органического растворителя (этилового эфира). В качестве метода определения использовалась газовая хроматография. Результаты показали, что метод сорбции гораздо эффективнее для аминов, чем экстракция.

Таким образом, метод непосредственной сорбции азотсодержащих соединений основывается на удерживании компонентов по механизму ионного обмена. Существуют два пути дальнейшей десорбции удержанных компонентов: вымывание элюентом либо переведение их в нейтральные формы, которые не удерживаются на ионообменнике.

Предварительная дериватизация и сорбция производных

Многие описанные ранее методики концентрирования включали предколоночную дериватизацию в растворе – не только потому, что реакции в растворе не подвержены кинетическим ограничениям, но и из-за возможности варьирования условий реакций дериватизации. Однако метод дериватизации в растворе имеет ряд недостатков, особенно в анализе биологических проб. К примеру, поскольку некоторые компоненты матрицы реальной пробы могут реагировать с дериватизующим агентом, необходима предварительная очистка пробы. Таким образом, пробоподготовка должна включать селективную экстракцию определяемого вещества из матрицы, очистку выделенного компонента, дериватизацию и в большинстве случаев реэкстракцию полученного производного для удаления непрореагировавшего агента и концентрирования производного. В результате, вся процедура анализа получается слишком длительной и трудоемкой.

В работе [] в качестве одного их вариантов концентрирования аминов использовали off-line дериватизацию с последующей сорбцией производных. Перед тем, как ввести анализируемый раствор в хроматографическую систему, пробу подвергали дериватизации в растворе. В качестве дериватизующего агента использовали дансил хлорид, реакцию проводили при 70 °С. Степень превращения составляла практически 100%. За счет нагревания смеси избыток реагента разложился и не препятствовал определнию НДМГ.

Авторы [] применяли аналогичные методы концентрирования, позволяющие определять алифатические амины в суб-микромолярных количествах, в том числе off-line дериватизация с последующей сорбцией производных. Предварительно в растворе проводили дериватизацию 3,5-динитробензальдегидом, а дальнейшую сорбцию производных осуществляли на октадецилсиликагеле. Для детектирования использовали УФ-детектор. Выход после дериватизации в растворе составил 75-81%. Авторы отмечают, что использование твердофазной экстракции для концентрирования производных, предварительно сформированных в растворе, может значительно упростить анализ, проводимый ранее методом ЖЖХ, и сократить затраты времени.

Метод определения ароматических аминов обычно включает диазотирование аминов и образование окрашенной смеси продуктов реакции взаимодействия диазониевых солей с реагентом и следующую за этим экстракцию аминов хлороформом. Продукты затем разделяют ВЭЖХ и определяют с помощью УФ детектора при 254 и 510 нм. В работе [¹⁵⁴] ароматические амины и фенольные соединения обнаружили в воде на уровне мкг/л с помощью ВЭЖХ с on-line концентрированием и УФ детектированием. Метод применили к обнаружению этих веществ в промышленных красителях, которые были растворены в воде и очищены на патроне SAX с анионобменником. Разделение аминов проводили на колонке Nova-Pak c сорбентом С₁₈ размерами 15 см × 3.9 мм. Для on-line концентрирования фенольных соединений использовали предколонку LiChrosorb RP-18 размерами 25 мм × 4 мм, подвижной фазой для десорбции служил ацетонитрил – 0.1 М ацетатный буферный раствор. Разделение фенольных соединений проводили на колонке Nova-Pak С18 и размерами 75 мм × 3.9 мм. Пределы обнаружения составили 0.1-0.6 нг/мл для ароматических аминов и 0.1-1.5 нг/мл для фенольных соединений.

Общим недостатком методик с предварительной дериватизацией в растворе является неполнота извлечения определяемых компонентов. Потери компонента на стадии дериватизации могут сильно сказываться на результате при работе с низкими концентрациями азотсодержащих соединений. К тому же, проведение дериватизации в растворе не позволяет автоматизировать цикл анализа и требует длительной и трудоемкой пробоподготовки. Поэтому в настоящее время все больше работ посвящается проведению дериватизации непосредственно на концентрирующей колонке.

Сорбция и дериватизация в твердой фазе

Розенфилд и соавт. первыми предложили упростить процедуру пробоподготовки, описав методику на основе сополимерной смолы XAD-2 для одновременной сорбции пробы и дериватизующего реагента [¹⁵⁵]. После встряхивания реакционной смеси со смолой сорбент отфильтровывали и промывали, удаляя мешающие компоненты. Далее производные десорбировали с твердой фазы, элюат упаривали и растворяли перед вводом в хроматографическую систему. Эту методику применяли для определения некоторых индол-аминных метаболитов и простагландина Е₂ в плазме крови методом газовой хроматографии. Приведенный метод позволил упростить процедуру пробоподготовки, но она все еще включала некоторые необходимые манипуляции.

Авторами работы [¹⁵⁶] предложено использовать метод твердофазного спектрофотометрического анализа для определения гидразина. Данную процедуру осуществляли встряхиванием 1000 мл раствора гидразина с 5 мл п-ДМАБ и 100 мг катионообменника Dowex 50W×8, находящегося в Н⁺ форме, в течение 30 минут. Образующийся в ходе реакции альдазин концентрировался в фазе сорбента. Далее окрашенные частицы катионообменника отфильтровывали из раствора и помещали в кювету (1 мм), где проводили измерение поглощения при длинах волн 464 нм (максимум поглощения альдазина) и 800 нм (поглощение сорбента) относительно холостого опыта. Рассчитанный кажущийся молярный коэффициент поглощения составил 2.7  10⁸ л/(моль·см). Метод обладает хорошей чувствительностью и позволяет определять гидразин в диапазоне 0.08–1.2 мкг/л с относительным стандартным отклонением 3.4%.

Авторами [¹⁵⁷] были изучены возможности хемосорбционного концентрирования гидразина, фенилгидразина и НДМГ из воздушной среды трубками, содержащими силикагель с иммобилизованным БФЗ. Иммобилизацию БФЗ на силикагеле проводили пропиткой носителя рассчитанным объемом ацетонитрильного раствора реагента. При толщине слоя сорбента 2 см, скорости аспирации 0.2 - 0.8 л/мин и объеме аспирируемого воздуха 10 л степень извлечения гидразина составляет 98 %, фенилгидразина — 90 % и НДМГ — 97 %. Десорбцию полученных производных проводили ацетонитрилом, далее проводили хроматографическое определение гидразинов в экстрактах. Пределы обнаружения без учета концентрирования после десорбции гидразинов составили 0.01 мг/м³ для гидразина, 0.017 мг/м³ — для НДМГ и 0.015 мг/м³ — для фенилгидразина.

Характеристики

Список файлов диссертации