197449. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés valamely elegy egy vagy több összetevőjének kromatográfiás meghatározására
3 197449 4 A találmány tárgya eljárás és berendezés valamely elegy egy vagy több Összetevőjének kromatográfiás meghatározására. A találmány különösen alkalmas a folyadékkromatográfián belül oldatok ionos vagy részlegesen ionizálódó összetevőinek meghatározására, azaz ionkromatográfia céljára. Az ionkromatográfia vagy ioncserés kromatográfia régóta ismert analitikai eljárás, de a korszerű elemzés követelményeinek megfelelően gyors és érzékeny megoldásokat csak az utóbbi időben dolgoztak ki. Az ionkromatográfia lehetővé teszi szervetlen vagy szerves ionok elegyeinek komponensekre bontását és- ezt követő mennyiségi meghatározását. Ugyancsak módot ad olyan vegyületek elemzésére, amelyek kvantitativen ionos formává alakíthatók át. Az ionkromatográfiás módszerek lényege a következő. Egy kromatográfiás oszlopon alkalmas segédoldatot, ún. eluenst áramoltatnak át megfelelő pumpa segítségével. A mintát a pumpa és az oszlop közé iktatott adagoló készülék (injektor) juttatja az áramló eluensbe. Az alkalmazott tipikus mintamennyiség 1 yum-1 ml, az eluens tipikus áramlási sebessége 0,1 ml/min-5 ml/min. Az oszlop töltete és az eluens, illetve a minta ionjai közt kölcsönhatások lépnek fel és ezek következtében az egyes ionok nem egyforma sebességgel haladnak át az oszlopon. Ennek megfelelően az oszlop után elhelyezett detektor egymás után érzékeli és méri a minta ionjait. Az egyes ionok áthaladási ideje az oszlopon az ionra jellemző és tőbbé-kevésbé független a többi ionok minőségétől és mennyiségétől. Egy oszlop általában vagy csak kationok vagy csak anionok elválasztására alkalmas. Két alkalmas oszlop egymás után kapcsolásával lehetséges a minta anionjait és kationjait is szétválasztani. Bár a kémiai mennyiségi elemzés egyik fontos feladata az oldatok ionos komponenseinek meghatározása, és bár az ioncserés kromatográfia régóta ismert, mégis csak viszonylag rövid ideje sikerült a gyakorlat céljainak megfelelő megoldást találni. Ennek oka elsősorban a megfelelő detektálás hiánya volt. Az ionok legáltalánosabb, jól mérhető közös sajátsága a jó villamos vezetőképesség. A vezetőképesség révén történő mérés pontosságát azonban nagymértékben rontotta a hagyományos ioncserés kromatográfiában, hogy az eiuensnek sok iont kellett tartalmaznia. Ezáltal az eluens saját vezetőképessége nagy volt, és e mellett a nagy vezetőképesség mellett csak pontatlanul lehetett mérni a minta eluálódó ionjai által okozott kis változásokat. Ezen a helyzeten változtatott a 3 920 397 sz. US (amerikai) szabadalom szerinti megoldás. E szerint a mintát először egy kis ioncserélő képességű ioncserélő oszlopon hajtják át az eluenssel, amely a minta anionjait vagy kationjait szétválasztja. Ezután még egy újabb ioncserélő oszlop, ún. szupresszor oszlop következik, amely az eluenst rosszul disszociáló és ezért kis vezetőképességű vegyületté alakítja. A minta ionok jelentős része itt már nem alakul át, bár egyes ionok, pl. cianid, szulfid, az eluenshez hasonló átalakuláson (protonfelvétel) mennek át. A rendszer végén elhelyezett vezetőképesség detektor a mintából származó, jól vezető ionokat az eluen3 lecsökkent vezetőképessége mellett már igen érzékenyen tudja mérni. A szupresszor oszlopos, vezetőképesség detektálást alkalmazó méréstechnika a gyakorlat céljára sok helyen bevált, de számos hátránya is ismeretes. A szupresszor kiszélesíti a kromatográfiás csúcsokat, ezzel rontja az elválasztás hatásfokát és az érzékenységet. A szupresszor oszlopot viszonylag gyakran kell regenerálni, ami különböző segédberendezések használatát teszi szükségessé. A szupresszor regenerálására agresszív anyagokat kell alkalmazni, emiatt az egész rendszert különleges szerkezeti anyagokból kell készíteni. A szupresszoros ionkromatográfia egy további hátrányát, nevezetesen azt, hogy bizonyos ionokat, pl, cianidot és szulfidot, egyáltalán nem érzékel, oly módon is ki lehet küszöbölni, hogy ezeket az ionokat az elválasztó oszlop és a szupresszor oszlop közé iktatott alkalmas detektorral érzékelik. Ilyen célra alkalmaztak ún. elektrokémiai detektorokat, amelyek a meghatározandó iont elektrolitikusan oxidálják vagy redukálják. Az elektrokémiai detektor azonban csak az elektroaktiv ionféleségeket érzékeli, ezek száma viszonylag kicsi, ezért továbbra is szükséges a szupresszor oszlop és a vezetőképesség detektor. A kétféle detektálást egy mérőrendszerben, egymás kiegészítéseként használják. A 4 272 246 sz. US (amerikai) szabadalom megoldása kiküszöböli a szupresszor oszlop használatát annak ellenére, hogy vezetőképesség detektálást alkalmaz. Az eljárás lényege, hogy igen kis kapacitású ioncserélő oszlopot alkalmaz az elválasztáshoz, továbbá, hogy az eluens olyan ionos anyagot tartalmaz csak, amelynek a szokásos elemzendő ionokhoz képest kicsi a moláris vezetőképessége, például ftálsavat és sóit, benzoésavat és sóit, stb. A minta ionos összetevőinek elválasztására szolgáló kromatográfiás oszlop nem csak ioncserélő oszlop lehet, hanem egyéb, például hidrofób töltetű, ún. fordított fázisú oszlop is. Ilyen technikát ismertetnek a 4 265 634 sz. US (amerikai) szabadalmi leírásban. A 4 414 842 sz. US (amerikai) szabadalom szerint ultraibolya fotometriás detektált alkalmazva ún. inverz ionkromatográfia valósítható meg. Enné] az eljárásnál sincs szükség a szupresszor oszlopra. Az eluens ’’ókomponense az elválasztandó ionokkal azo5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
