Nebehaj Esztella
Nyugat-magyarországi Egyetem, Erdőmérnöki Kar, Kémiai Intézet 9400, Sopron Bajcsy-Zsilinszky u. 4.
Bevezetés
A kromatográfiás módszerek komplex minták esetében is alkalmasak a megcél-zott komponens elválasztására és minőségi/mennyiségi meghatározására [1].
Megoldást nyújtanak több nagyságrendet átívelő kvantitatív analízisre is, egyre csökkenő kimutatási határokkal. A zavaró komponensek hatása módszerfejlesz-téssel kiküszöbölhető. A módszerek mintaigénye minimális, ugyanakkor ponto-sak, hatékonyak és gyorsak [2].
Ionkromatográfia
A környezetanalitikai laboratóriumok egyik legelterjedtebb folyadékkroma-tográfiás módszere az ionkromatográfia. Ezen elválasztási folyamat során a ve-gyületeket ionos formában határozzuk meg, segítségével szervetlen ionokat és vízoldható szerves anyagokat detektálhatunk [3]. Ezen információk segítségével pedig olyan mindennapos kérdésekre adhatunk választ, hogy pl. a víz csecsemők számára alkalmas-e fogyasztásra, vagy a kútvíz iható-e [4].
Az ionkromatográfiának három típusa van attól függően, hogy az álló és moz-gófázis ionjai között milyen kölcsönhatások jönnek létre. Ezek alapján ioncserélő kromatográfiát, ionpár képzésen alapuló kromatográfiát és ionkizárásos kroma-tográfiát különböztetünk meg.
A három módszer közül az ioncserélő kromatográfia a legelterjedtebb a kör-nyezetvizsgáló laboratóriumokban. Ioncserélő kromatográfiáról akkor beszé-lünk, ha az állófázis felületén állandó értékű töltés található. Az elválasztás során a meghatározandó ionok kölcsönhatásba lépnek az állófázis ellentétes töltésű ion-jaival, és a köztük lévő interakció erősségével arányos időt töltenek az állófázison, majd továbbhaladnak a mozgófázissal.
100
1. ábra. Az ionkromatográf elméleti felépítése
Az állófázis pozitív vagy negatív töltésétől függően anion- vagy kationcserélő-ket különböztetünk meg. Az anioncserélők lehetnek primer, vagy szubsztituált amino-, imino-csoportok, a kationok elválasztása pedig szulfonil- vagy karbo-nil-csoportok segítségével történik. Az ioncserélők alapja mindig valamilyen szerves polimer, vagy módosított szilikagél.
A mozgófázis puffert tartalmazó víz-só-szerves oldószer elegy. A puffer kém-hatásával a meghatározandó alkotó disszociációfokát, a só koncentrációjával az ellenion mennyiségét, míg a szerves oldószer tartalommal a komponens oldható-ságát tudjuk változtatni a mozgófázisban [3].
Az ionkromatográfia gyakorlatában a forgalomban lévő detektorok 50%-át elektromos vezetőképesség mérésén alapuló műszerek teszik ki. Ezen módszer miatt nagyon fontos, hogy a detektorcellába áramló mozgófázis vezetése elhanya-golható legyen a meghatározandó alkotó vezetőképességéhez képest. A mozgófá-zis vezetésének csökkentése szupresszorral történik [4].
Az álló- és mozgófázis közötti anyagátmenet hajtóereje a két fázis kémiai po-tenciáljának különbsége. A mozgófázis folyamatos mozgása miatt statikus súly soha nem alakul ki a két fázis között, de mégis létezik egy dinamikus egyen-súlyi állapot. Ennek leírására a megoszlási hányados alkalmas, amely az adott komponens álló- és mozgófázisban lévő koncentrációjának hányadosa.
A kromatogram (2. ábra) idő függvényében felvett detektorjel, ami alapján minőségi és mennyiségi kiértékelésre van lehetőség. A meghatározandó anyag retenciós ideje minőségi, míg csúcs alatti területe mennyiségi információt ad. A
retenciós idő (tR1, tR2) definíció szerint az az idő, amely a minta adagolásától az adott alkotónak a detektorban maximális koncentrációban való megjelenéséig el-telik. A holtidő (tM) a mozgófázis állófázison való áthaladásának ideje.
2. ábra. Kromatogram
Az elválasztás hatékonyságát a szelektivitással és a felbontással jellemezhetjük.
A szelektivitás azt mutatja meg, hogy képes-e a kromatográfiás rendszer két vagy több alkotó között különbséget tenni. A felbontás az egymást követő jelek meg-különböztethetőségének mértéke [3].
Szennyvizek vizsgálata
A víz antropogén felhasználás során szennyvízzé válhat. Általában nem azok a szennyezők a legveszélyesebbek, amelyek a legszembetűnőbbek (kellemetlen szag, nem megszokott szín), hanem azok, amelyek kis koncentrációban vannak jelen, és minden trófikus szinten felhalmozódhatnak [5].
A szennyvizek vizsgálatának több oka lehet. A szennyvíztisztítás hatásfoká-nak ellenőrzése mellett arról is meg kell győződni, hogy a tisztított szennyvíz visszavezetése a természetes vízfolyásokba nem okoz-e környezetterhelést. Ezen kívül a 28/2004. (XII. 25.) KvVM rendelet a vízszennyező anyagok kibocsátása-ira vonatkozó határértékekről és alkalmazásuk egyes szabályairól határértékeket is előír [6]. Fontos monitorozni a szervetlen nitrogén és foszfor mennyiségét, ugyanis ezek a természetes vizekbe kerülve azok eutrofizációjához vezetnek [1].
A szervetlen nitrogént és foszfort anionok mérése esetén nitrit-, nitrát- és fosz-fát-ion formájában ionkromatográfiával határozhatjuk meg. A méréshez szüksé-ges mintamennyiség csekély, 20 μl, a mérés pedig gyors, mindössze 15 percet vesz igénybe. Ezt az időtartamot a minta-előkészítés sem hosszabbítja meg, ugyanis homogenizálás után a mintát egy 0,45 μm-es pórusméretű fecskendőszűrőn kell
102
szűrni, és utána injektálható az ionkromatográfba. Egy szennyvízminta tipikus mérési eredményei láthatók az 1. táblázatban.
Komponens Retenciós idő
1. táblázat. Szennyvízminta mérési eredményei Ivóvizek vizsgálata
Az ivóvíz definícióját a 201/2001. (X. 25.) Korm. rendelet az ivóvíz minőségi kö-vetelményeiről és az ellenőrzés rendjéről adja meg. Eszerint: az „ivóvíz: e rende-letben meghatározott minőségű olyan víz , amely ivásra, főzésre, élelmiszer-készí-tésre (…) szolgál, tekintet nélkül az eredetére”. Továbbá „a víz akkor felel meg az ivóvíz minőségnek, ha nem tartalmaz olyan (…) koncentrációban mikroorganiz-must, parazitát, kémiai vagy fizikai anyagot, amely az emberi egészségre veszélyt jelenthet” (7). Az anionokra vonatkozó határértékeket is ez a rendelet adja meg.
A fluorid-ionoknak fontos szerepük van a fogzománc védelmében.
Határértékét 1,5 mg/l-ben határozták meg, ugyanis efelett már káros hatással van a fogak egészségére. A klorid-ion minden természetes és mesterséges víz-ben megtalálható, főleg kalcium- és magnéziumsókból származik. 250 mg/l-es határérték felett sós íze lesz a víznek. A nitrit-ionok alacsony, 0,5 mg/l-es határ-értéke azzal magyarázható, hogy a nitrit-ion a vér hemoglobinjához kötődve, azt methemoglobinná alakítja, aminek oxigénfelvevő- és szállítóképessége az eredeti hemoglobinénak csak tört része lesz. A nitrát-iont (határérték 50 mg/l) is ebből az okból szükséges monitorozni, ugyanis a csecsemők gyomrában a kémhatás a felnőttekétől eltérő, így ott a nitrát-ion könnyen nitrit-ionná redukálódik, okoz-va ezzel a fent említett problémákat. A szulfát-ion határértéken (250 mg/l) felüli koncentrációja pedig szintén egészségre káros.
Összefoglalás
Az ionkromatográfia széles körűen felhasználható analítikai módszer. Segítségével nemcsak vízmintákat vizsgálhatunk, hanem kozmetikumokat (pl. fogkrém fluo-rid-tartalmát), vagy élelmiszereket stb is. Megtudhatjuk, hogy mennyi fosz-fát-iont tartalmaz az üdítő, mennyi nitrát-ion van a zöldségekben, milyen meny-nyiségű szerves savat tartalmaznak a borok, de szénhidrátok és átmeneti fémek analízisére is lehetőséget nyújt [4].
Irodalom
1. Burger K. (2002): Az analitikai kémia alapjai. Kémiai és műszeres elemzés . Alliter Kiadói és Oktatásfejlesztő Alapítvány, Budapest
2. Analitikai kémia előadások (2013): Óbudai Egyetem, Budapest
3. Pokol Gy., Sztatisz J. (2006): Analitikai kémia I. Műegyetemi Kiadó, Budapest http://rkk.uni-obuda.hu/kmi/dokument.html#anal
4. Eith C., Kolb M., Rumi A., Seubert A.,Viehweger H.(2007): Practical Ion Cromatography.
An Introduction, Metrohm Monograph
http://www.metrohm.hu/Search/index.html?identifier=87925013&language=en (2013.09.25.)
5. Benedek P., Valló S. (1976): Víztisztítás- Szennyvíztisztítás Zsebkönyv. Műszaki Könyvkiadó, Budapest
6. 28/2004. (XII. 25.) KvVM rendelet (2013.09.25.) http://net.jogtar.hu/jr/gen/hjegy_doc.
cgi?docid=A0400028.KVV
7. 201/2001. (X. 25.) Korm. rendelet (2013.09.25.) http://net.jogtar.hu/jr/gen/hjegy_doc.
cgi?docid=A0100201.KOR