Концентрирование в проточных сорбционно-жидкостно-хроматографических системах анализа: математическое моделирование

• Автор: Статкус, Михаил Александрович
• Шифр специальности: 02.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 179 с. : ил.

Введение
Глава 1. Проточные системы анализа, включающие сорбционное концентрирование и ВЭЖХ определение компонентов растворов обзор литературы

1.1. Основы метода

1.2. Выбор основных условий проведения концентрирования

1.2.1. Выбор сорбентов для концентрирования

1.2.2. Выбор максимального объема пробы

1.2.3. Выбор скорости пропускания раствора пробы

1.2.4. Выбор условий десорбции микрокомпонентов

1.3. Дополнительные процедуры повышения селективности и эффективности проточных сорбциоиноВЭЖХ методов анализа

1.3.1. Химическое модифицирование микрокомпонентов дериватизация

1.3.2. Выбор оптимального значения раствора образца

1.3.3. Предварительное отделение мешающих компонентов образца
1.3.4. Промывка колонки после проведения сорбции
1.3.5. Вырезание в потоке
1.3.6. Дериватизация микрокомпонентов после десорбции
1.4. Применение метода
1.4.1. Подготовка образца к проточному сорбцнонноВЭЖХ анализу
1.4.2. Улучшение метрологических характеристик ВЭЖХ определения за счет i сочетания с сорбционным концентрированием
1.5. Выводы к главе I
Глава 2. Растворы , реагенты, оборудование
2.1. Реагенты и сорбенты
2.1.1. Концентрирование ИЛУ
2.1.2. Концентрирование анионов
2.2. Аппаратура
2.3. Программное обеспечение
2.4. Методики проведения экспериментов и расчетов
Глава 3. Разработка математической модели, описывающей поведение микрокомпонеига в проточных системах анализа, включающих сорбционное концентрирование
3.1. Математическое описание динамики сорбционных процессов состояние вопроса
3.1.1. Типы моделей
3.1.2. Послойная модель динамики сорбционных процессов теория тарелок
3.1.3. Связь детерминированных и послойных моделей
3.2. Постановка задачи
3.3 Основные этапы разработки модели
3.3.1. Выбор уравнений модели
3.3.2. Описание динамики сорбционных процессов в среде СошйоЬМаЙаЬ
3.3.3 Решение обратных задач динамики сорбции
3.3.4. Заключение
3.4 Выводы к главе 3
Глава 4. Применение математического моделирования для оптимизации концентрирования ПАУ в проточной сорбционноВЭЖХ системе
4.1. Определение мертвого объема сорбционной системы и коэффициента продольной дисперсии
4.2. Изучение стадии сорбции микрокомпонента
4.2.1. Регистрация динамических выходных кривых
4.2.2. Расчет коэффициентов распределения и массопереноса нафталина, построение изотермы сорбции нафталина
4.2.3. Прогноз зависимости степени извлечения нафталина от объема пропущенной пробы
4.3. Изучение стадии десорбции микрокомпонента
4.3.1. Прямая спектрофотометрическая регистрация кривых десорбции. Способ устранения мешающего влияния шлирснэффскта
4.3.2. Расчет коэффициентов распределения и массопереноса нафталина и пирена
4.4. Прогноз влияния различных физикохимических параметров эксперимента на форму кривой десорбции микрокомпонента
4.5. Общая схема изучения сорбционной системы
4.6. Выводы к главе 4
Глава 5. Применение математического моделирования для учета взаимного влияния ионов при их сорбционноионохроматографическом определении
5.1. Определение мер твого объема сорбционной системы
5.2. Изучение стадии сорбции микрокомпонента
5.2.1. Изучение кинетики и термодинамики сорбции высоких концентраций нитрата
5.2.2. Подтверждение применимости математической модели динамики сорбции нитрата дЛя описания сорбции его малых количеств
5.2.3. Изучение влияния гидрокарбоната и сульфата на сорбцию нитрата
5.2.4. Использование математической модели для прогноза степени извлечения нитрата в различных условиях
5.3. Общая схема изучения взаимного влияния микрокомпонентов при их сорбционном концентрировании
5.4. Выводы к главе 5
Глава 6. Разработка проточных сорбционножидкостнохроматографических методов определения веществ
6.1. Разработка проточного сорбционнохромагографического метода определения ПАУ
6.1.1. Прямое ВЭЖХ определение ПАУ
6.1.2 Проточное сорбционноВЭЖХ определение ПАУ
6.2. Проточное сорбционноионохроматографическое определение нитрата
в присутствии гидрокарбоната и сульфата
6.2.1. Прямое ионохроматографическое определение анионов
6.2.2. Проточное сорбционноионохроматографическое определение нитрата в присутствии гидрокарбоната и сульфата
6.3. Перспективы использования предложенной модели для разработки проточных методов химического анализа
6.4. Выводы к главе 6 Общие выводы Список литературы
Введение


Развитие методов концентрирования, особенно в последние два десятилетия, показало перспективность сорбционного концентрирования. Сорбционное концентрирование технологично, для десорбции необходимы минимальные количества растворов, в динамическом варианте оно не требует специального разделения фаз, при этом достигаются существенно более высокие коэффициенты концентрирования, чем, например, при экстракции. Важнейшим методом анализа многокомпонентных смесей органических и неорганических соединений в настоящее время является высокоэффективная жидкостная хроматография1 ВЭЖХ. Отметим, что в рамках настоящего обзора под ВЭЖХ мы понимаем все основные современные виды жидкостной хроматографии, п том числе ионную и ионпарную. Возможности любого метода анализа часто ограничены недостаточными чувствительностью и селективностью. Так, сложными задачами для ВЭЖХ являются определение некоторых загрязняющих веществ в объектах окружающей среды, лекарственных препаратов в биолог ических жидкостях и других сложных по составу растворах. Такие задачи часто решают с использованием концентрирования, что значительно расширяет возможности ВЭЖХ. Комбинированные методы анализа, включающие концентрирование, проводят в i или i режимах. В первом варианте стадии концентрирования и определения независимы и разделены во времени. Методы концентрирования в режиме i трудно автоматизировать. Они характеризуются трудоемкостью и возможностью загрязнения концентрата или потери его части. Однако они обеспечивают разработку унифицированных процедур пробоподготовки, осуществляемых как в стационарных, так и в полевых и мобильных лабораториях. На наш взгляд, концентрирование в таком режиме целесообразно осуществлять непосредственно при отборе образцов в нолевых условиях, для достижения высоких коэффициентов концентрирования соединений при анализе больших объемов образцов, а также при необходимости существенного изменения макросостава концентрата перед хроматографическим определением. Последние лет интенсивно развиваются проточные методы анализа, включающие стадию Ii концентрирования , в том числе проточные сорбционноВЭЖХ методы . Отличительной особенностью такого варианта сочетания концентрирования и определения является то, что извлеченные на стадии сорбции микрокомпоненты десорбируют в неравновесных условиях и доставляют в хроматографическую колонку в потоке растворителя. Коэффициенты увеличения аналитического сигнала, достигаемые за счет концентрирования, как правило находятся в пределах 0, а затраты времени на проведение концетрирования сопоставимы со временем последующего хроматографического разделения и определения . Настояищй обзор посвящен обсуждению возможностей проточных сорбционноВЭЖХ методов, особенностей их разработки а также областей применения таких методов. В базовом варианте цикл анализа включает сорбцию заданных веществ микрокомпонентов из растворов на колонке с сорбентом, их десорбцию, перенос десорбированных мнкрокомпонеитов в потоке растворителя в хроматографическую колонку, последующее хроматографическое разделение и определение . Комплекс для проточного сорбционноВЭЖХ анализа в базовом варианте отличается от обычного жидкостного хроматографа наличием колонки для концентрирования и дополнительного насоса2 для пропускания раствора пробы через эту колонку, рис. В качестве колонки для концентрирования весьма часто используют так называемые защитные хроматографические колонки , отличающиеся от обычных колонок для ВЭЖХ разделения только длиной мм вместо 0 0 мм. Колонку для концентрирования подключают к инжектору вместо дозирующей петли. После проведения стадии сорбции извлеченные вещества десорбируют подвижной фазой, пригодной для дальнейшего хроматографического разделения, и переносят потоком элюента в хроматографическую колонку. При использовании такой схемы можно пропускать раствор на стадии десорбции как в прямом направлении то есть в том же направлении, в котором пропускали раствор пробы, так и с обращением потока. Не обязательно требуется ВЭЖХ насос высокого давления, возможно применение перистальтических или шприцевых 1 насосов.