Закономерности удерживания и оптимизация ионохроматографического определения катионов и анионов

• Автор: Обрезков, Олег Николаевич
• Шифр специальности: 05.11.11
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 50 с. : ил.; 20х14 см

Общая характеристика работы Актуальность темы

Ионная хроматография - один из наиболее эффективных методов определения ионов в водных растворах, обладающий рядом несомненных достоинств. За последние годы существенно расширилась область применения этого метода, в том числе для анализа твердых и газообразных объектов.
Тенденции развития ионной хроматографии, как и любого метода апатита, направлены на улучшение метрологических характеристик, расширение круга анализируемых объектов и определяемых компонентов. Важной представляется систематизация накопленных экспериментальных данных, характеризующих удерживание ионов. Ее конечная цель - обоснованный, рациональный выбор оптимальных условий хроматографического определения. Весьма важно и развитие общей методологии ионной хроматографии - в том числе поиск и апробация простых, доступных решений (не требующих применения уникального оборудования), с тем, чтобы облегчить выбор условий анализа с учетом средств, имеющихся в распоряжении хроматофафисга.
Разумеется, важнейшим фактором оптимизации разделения является адекватный выбор (и, если необходимо, синтез) сорбента; Синтез сорбентов, особенно сорбентов, обладающих заданными свойствами, для ионной хроматографии - достаточно сложный и трудоемкий процесс, поэтому, несмотря на определенные достижения, ассортимент колонок, имеющихся в распоряжении исследователей, далеко не всегда отвечает их потребностям; эго зачастую ограничивает возможности аналитической лаборатории и снижает эффективность использования оборудования. В связи с этим задача синтеза ионообменников, отличающихся структурой функциональных групп и гидрофобностью, свойства которых можно регулировать, «подстраивать» под аналитическую задачу, по-прежнему остается актуальной и требует развития простых, но надежных подходов.
Наконец, многочисленность публикаций по ионной хроматографии, разрозненность информации обусловливают необходимость развитая средств хранения, поиска и структурирования данных; эта задача имеет значение в первую очередь для специалистов-практиков аналитической службы.
Цель работы , состояла в синтезе и изучении свойств поверхностно-модифицированных ионообменииков различной природы по отношению к анионам (включая анионы слабых кислот и анионные комплексы) и катионам при изменении состава подвижной фазы; систематизации данных об удерживании ионов и величине аналитического сигнала; рациональном выборе и оптимизации условий ионохроматографического определения. В связи с этим представлялись необходимыми также развитие новых подходов к детектированию ионов с использованием доступного оборудования и разработка принципов компьютерной оптимизации условий хроматографического определения, формирование базы данных но ионной хроматографии.

Научная новизна

Получены данные об удерживании около 30 неорганических анионов, включая анионы слабых кислот и анионные комплексы алюминия (III), ванадия (IV, V), висмута (III), кадмия(П), марганца(И), меди(П), олова(И), кобальта(И), никеля(Н), свинца(И) и цинка(И) с этияендиаминтетрауксусной кислотой, а также катионов щелочных, щелочноземельных и некоторых переходных металлов. Установлен характер влияния ряда факторов (концентрация компонентов в подвижной фазе, кислотность элюепта, природа матрицы сорбента и др.) на удерживание изученных ионов и селективность разделения в различных хроматографических системах.
Предложен новый способ хроматографического определения, основанный на сочетании спектрофотометрического детектирования анионов с индикаторной кинетической реакцией в проточной системе, разработана методология применения этого способа в ионной хроматографии.
Изучено взаимодействие анионных поверхиосгно-активных веществ с алкилированными кремнеземами различной гидрофобности, показана возможность изменения емкости полученных катионообменников и их избирательности при варьировании природы модификатора и состава подвижной фазы.
Предложен новый способ конструирования критерия для автоматизированной оптимизации условий ионохроматографического определения, который основан на экспертной оценке качества хроматограмм.
Практическая значимость
Разработаны простые способы получения катионо- и анионообменников для ионной хроматографии, которые могут быть реализованы в условиях практически

Последняя версия базы данных, построенная на основе использования вэб-технологий для доступа к ней
Выводы
1. Предложены условия модифицирования алкилированных кремнеземов растворами додецилбензолсульфоновой и ди-(2-этилгексил)фосфорной кислот. Показано, что полученные в результате модифицирования сорбенты обладают катионообменными свойствами; найдены составы подвижных фаз для разделения на этих сорбентах катионов щелочных, щелочноземельных и переходных металлов, некоторых аминов.
Установлено, что вторичное модифицирование поверхности сорбентов Силасорб С8 и С18 раствором бромида шлиШ этил-4-виниллиридиния) приводит к формированию на поверхности носителя устойчивого интерполимерного комплекса, обладающего анионообменными свойствами, на котором возможно селективное разделение анионов и анионных комплексов, Изучена избирательность полученного анионообменника к ряду неорганических анионов и анионным комплексам кадмия(1[), марганца(П), меди(Н), кобапьта(Н), микеля(И), свинца(П) и цинка(П) с этилендиаминтетрауксусной кислотой. Предложены составы фаз, позволяющие определять неорганические анионы и анионные комплексы с кондуктометрическим и спектрофотометрическим детектированием.
2. Исследовано удерживание более 80 ионов на сорбентах различной природы, установлены ряды сродства этих ионов к ионообменникам различной природы. Определены соответствующие факторы разделения, экспериментально показано влияние состава подвижной фазы (природы и концентрации элюирующих ионов, pH) на удерживание. Предложены варианты «одновременного» определения анионов слабых и сильных кислот, основанные на различных принципах разделения и детектирования. Установлены корреляции удерживания ионов переходных металлов с устойчивостью комплексов в растворе как для катионообменного, так и для анионообменного разделения. Реализованы подходы, направленные на оптимизацию ионохроматографического определения, основанные на повышении отношения аналитический сигнал/помеха.