Интернет-журнал "Домашняя лаборатория", 2008 №3
Шрифт:
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 —
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
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.
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 при различных концентрациях ЦТАБ.
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.