A haloecetsavak optimalizált gradiens elúciója

A makrociklus alapú oszlopok legnagyobb előnye a kapacitás gradiens kialakításának lehetősége az elúció során. Az eluens kationját változtattuk az elválasztás során a makrociklushoz való nagy affinitásútól a kis affinitású felé. Mivel a lépcső gradiens felbontása hasonló a lineáris gradienséhez, de csökkenti a kriptand bázisú oszlopok elválasztási idejét, egy lépcső gradiens módszert optimalizáltunk a nyolc HAA elválasztására hét egyszerű szervetlen anion jelenlétében. Több paramétert optimalizáltunk: a gradiens lépcsők számát és idejét, az eluensek típusát és koncentrációját, valamint az oszlopban az egyensúly beállásához szükséges időt. Az előzetes kísérletekben azt tapasztaltuk, hogy az

/ 2

MCA NO⁻ és az MBA Br/ ⁻ közti elválasztás kritikus, azonban meg kell jegyezni, hogy a vízminták analízisében az MCA és a NO₂⁻ közti részleges koelúció nem jelent valódi gyakorlati problémát. A nitrit anion, amely nagyon ritkán van jelen az ivóvízben, nitráttá alakul természetes körülmények között is. Az optimalizálás célja az volt, hogy a nyolc HAA és az interferáló anionok elválaszthatók legyenek legfeljebb harminc perces elúciós idővel, és hogy a koeluálódó ionok között (kivéve az MCA NO/ ₂⁻) legalább R_S ~ 0,8-1 felbontást érjünk el. Ez a felbontás azt jelenti, hogy az egymást követő közel azonos magasságú Gauss-csúcsok átlapoló részeinek magassága megközelítőleg a csúcsmagasságok 50 %-ával egyenlő [78]. Az optimalizálás célja ennek a minimális felbontásnak az elérése volt. A TCA, MCDBA és TBA hidrofób anionok, nagyon erős az affinitásuk az elválasztó oszlop állófázisához. Ahhoz, hogy ezek a komponensek gyors elúcióban vegyenek részt, szerves módosítókat [38] vagy gradiens elúciót [39] kell használni. Ezekben az esetekben csökken a mennyiségi meghatározás pontossága a szerves módosítók használata miatt, vagy mivel a koncentráció gradiens alapvonal-torzulást okoz. Munkánk során kifejlesztettünk egy módszert a haloecetsavak nagyteljesítményű meghatározására rövid retencióval, a mennyiségi meghatározás zavara nélkül makrociklust tartalmazó állófázist használva.

Az izokratikus elválasztás eredményei alapján 10 mM eluens koncentrációt választottunk a gradiens módszer optimalizálásához. A K-kriptand komplex komplexképződési állandója a legnagyobb, ennél kisebb a Na-kriptand komplexé és a Li-komplexé a legkisebb. Ennek megfelelően KOH eluens alkalmazásakor a legnagyobb az oszlop kapacitása és LiOH esetén a legkisebb. Az eluensváltások során az OH^--koncentráció állandó marad, így az alapvonal nem

torzul. A kisebb kapacitás azt eredményezi, hogy az erősen visszatartott ionok retenciós ideje csökken és megfelelő ezen komponensek felbontása. A 2.12. ábra a gradiens elúciók eredményeit mutatja be. Látható az utolsóként eluálódó csúcs retenciós ideje és azoknak a csúcsoknak a felbontása, amelyek mindegyik gradiens program alkalmazásakor koeluálódnak.

2.12. ábra. A haloecetsavak elválasztásának optimalizálására használt gradiens programok. A gradiens lépcsők idejét körrel jelöltük. Az eluens koncentrációja minden esetben 10 mM, kivéve a G05 (0,5 mM KOH, 9,5 mM NaOH, 10 mM LiOH), G06 (0,25 mM KOH, 9,75 mM NaOH, 10 mM LiOH) és G07 (0,1 mM KOH, 9,9 mM NaOH, 10 mM LiOH). A koeluálódó ionok közti felbontást és az utolsóként eluálódó komponens (TBA) retenciós idejét is megadtuk. a: felbontás > 1,5.

Látható, hogy ha az oszlopot 10 mM KOH oldattal hoztuk egyensúlyba (G01-G04), az analízis idők 70 percnél hosszabbak a gradiens program további részétől függetlenül, mivel az oszlop teljes kapacitása túl nagy. Amennyiben az oszlopot KOH és NaOH tartalmú eluenssel hoztuk egyensúlyba (G05-G07), az analízis ideje jelentősen csökkent, azonban a MBA /Br⁻ és a DCA/SO₄²⁻ felbontása elfogadhatatlanul kicsi volt. Az itt bemutatott eredmények alapján két gradiens programmal: G09 és G10 értük el az előzetesen kitűzött célt. Noha a G09

gyengén visszatartott komponensek felbontása. A különbség oka, hogy a G10 gradiens program esetén a NaOH eluensről LiOH eluensre történő váltás 1 perccel később következik be, ami 1 perccel hosszabb időt eredményez az oszlop nagyobb kapacitású állapotában. A HAA-k és az interferáló szervetlen anionok elválasztására optimális módszerként azt találtuk, ha 8 percig hozzuk egyensúlyba az elválasztó oszlopot 10 mM NaOH eluenssel, majd 3 perc elteltével 10 mM LiOH eluensre váltunk. A 2.4. táblázatban bemutatjuk az izokratikus és a gradiens (G10 program) elválasztások során kapott retenciós időket, ill. a NaOH eluenssel végzett izokratikus elválasztások és a gradiens elválasztás időszükséglete közti különbséget.

A 2.13. - 2.16. ábrákon az optimális elúciós feltételek mellett kapott kromatogramok láthatók, amelyek tartalmazzák az általunk vizsgált valamennyi haloecetsavat és szervetlen aniont.

2.4. táblázat: Haloecetsavak retenciós idejének összehasonlítása izokratikus és kapacitás gradiens elválasztás esetén

2.13. ábra. Haloecetsavak gradiens elválasztása, eluens: 7,5 mM NaOH / 7,5 mM LiOH, eluensváltás: 0,1 min, minták a csúcsok sorrendjében: MCA (tR=2,92min), MBA (tR=3,25min), DCA (tR=5,55min), BCA (tR=6,28min), DBA (tR=7,20min), TCA (tR=11,68min), MCDBA (tR=14,77min) és TBA (tR=17,08min)

2.14. ábra. Haloecetsavak gradiens elválasztásának kromatogramja. Eluens: 20 mM NaOH / 20 mM LiOH. Az eluensváltás 0,1 percnél történt. MCA (t_R=2,70min), DCA (t_R=5,42min), DBA (t_R=7,07min) és MCDBA (t_R=15,07min).

2.15. ábra. Haloecetsavak gradiens elválasztása. Eluens: 20 mM NaOH / 20 mM LiOH. Az eluensváltás 0,1 percnél történt. MBA (t_R=3,03min), BCA (t_R=6,15min), TCA (t_R=11,82min), és TBA (t_R=17,63min)

2.16. ábra. Haloecetsavak és szervetlen anionok elválasztása. Kísérleti körülmények: oszlop:

Cryptand A1 5µm (150mm×3 mm); eluens gradiens, G08: −8-tól 3 min-ig 10mM NaOH; t = 3 min 10mM LiOH. Detektálás: szuppresszált vezetőképességi ASRS-sel (áram: 50 mA).

Injektálási térfogat: 25µl; Koncentrációk: F⁻ (0.4 mg l⁻¹); Cl⁻ (0.6 mg l⁻¹); MCA (5 mg l⁻¹);

NO2−

(1 mg l⁻¹); MBA (5mgl⁻¹); Br⁻ (1 mg l⁻¹); NO3−

(2 mg l⁻¹); SO42−

(1 mg l⁻¹); DCA (7.5 mg l⁻¹); BCA (7.5 mg l⁻¹); DBA (7.5 mg l⁻¹); PO43−

(5 mg l⁻¹); TCA (25 mg l⁻¹); MBDCA (25 mg l⁻¹); MCDBA (25 mg l⁻¹); TBA (75 mg l⁻¹).

A kifejlesztett módszer főbb előnyei az irodalomban található eddigi módszerekhez képest:

• Rövidebb az analízisidő.

• A TBA is eluálódik és analízise megoldható.

• Hagyományos szuppresszált vezetőképességi detektor használható, ami jóval kisebb költséget és műszerezettséget jelent, mint az ESI-MS vagy az ICP-MS alkalmazása.

• A szervetlen interferenciák a gradiens összetétel optimalizálásával korlátozhatók, nem MS berendezéssel.

• Kis eluens koncentrációk szükségesek az analízishez.

• Alapvonal torzulástól mentes az eljárás, tekintve, hogy a gradiens során az eluens OH−-koncentrációja konstans, az alkáli ionok komplexálódnak. Gradiens hatás csak az állófázis által alakul ki.

A kifejlesztett módszerrel elvégeztük egy csapvíz minta analízisét előzetes dúsítás után.

Az ekkor kapott kromatogramm látható a 2.17. ábrán.

2.17. ábra. Csapvízben lévő haloecetsavak előzetes dúsítása és elválasztása. Kísérleti körülmények: oszlop: Cryptand A1 5µm (150mm×3 mm); eluens gradiens, G10: −8-tól 3 min-ig 10mM NaOH; t = 3 min 10mM LiOH. Detektálás: szuppresszált vezetőképességi ASRS-sel (áram: 13 mA). (a): Csapvíz; (b): csapvíz hozzáadott HAA-kal: 5µgl⁻¹ MCA, 4µgl⁻¹MBA, 15µgl⁻¹ DCA, 25µgl⁻¹ BCA, 15µgl⁻¹ DBA, 25µgl⁻¹ TCA, 35µgl⁻¹ MBDCA,

−1 −1