Koncentráció- és kapacitásgradiensek kriptand típusú állófázison

3.4.3.1. Koncentrációgradiens kriptand típusú állófázison való alkalmazása

A koncentrációgradiens programok alkalmazása az anioncsere-kromatográfiás gyakorlat-ban széles körben elterjedt. A komponensek gradiens elúció esetén várható retenciójának el˝orejelzésére több modell is rendelkezésre áll, melyek közül a legismertebbeket koráb-ban a 1.3.2.6. fejezetben ismertettem. Ezen modellek lineárislnk−lnckapcsolat esetén használhatóak, így az általam vizsgált kriptand rendszerre jelen formájukban nem alkal-mazhatóak. El˝obbieket figyelembe véve szükségesnek láttam egy olyan gradiens modell kidolgozását, mely makrociklus alapú anioncsere elválasztás esetén is lehet˝ové teszi a komponensek várható retenciójának becslését gradiens körülmények között.

Munkám során egy a kutatócsoportunk által korábban kidolgozott gradiens retenciós mo-dellt [94] használtam fel. El˝obbi, az irodalomban található egyéb modellekkel ellentétben a komponensek gradiens késési id˝o alatt, a kezdeti izokratikus körülmények között történ˝o vándorlást is figyelembe veszi. Bár a gradiens késési id˝o hatása az injektálási és gradi-ens indítási id˝ok megfelel˝o programozásával kiküszöbölhet˝o, annak tudatos kihasználása

KRIPTAND-FUNKCIONALIZÁLT TÖLTETEKEN

savas mintaközeg) való elválasztását. A modell−a részletes levezetést˝ol eltekintve−az alábbi formában adható meg. A gradiens késés hatásának figyelembevételére az egyenlet jobb oldalának els˝o tagja szolgál.

t_R,g =t_d ahol t₀ és t_d a holtid˝o illetve a gradiens késési id˝o, c₀ a kezdeti mozgófázis koncentrá-ció, R_g a gradiens meredekség (R_g = ∆c/t_g), b_g a töltésviszonyoktól függ˝o gradiens faktor (b_g = x/(x+y)), k_0,g pedig a retenciós tényez˝o kezdeti értéke. Munkám során b_g paramétereket kísérleti adatokból illesztéssel (3.9. táblázat), míg a retenciós tényez˝ok kezdetik_0,g értékét a b˝ovített kriptand modellt felhasználva határoztam meg. Számított eredményeimet mérési adatokkal összevetve az alábbi ábrákon szemléltetem.

(a)

*UDGLHQVLG tg^>PLQ@

OQtRV]iPtWRWW ^{\ [}

52

3.4.8. ábra. Különböz˝o szerkezet˝u anionok retenciójának alakulása (a) gradiens körülmé-nyek között KOH mozgófázis esetén, valamint a mért és számított retenciós id˝ok közötti korreláció (b).

3.9. táblázat. Gradiens retenciós id˝o számításához szükséges b_g paraméter elméleti és számított adatokból iterációval meghatározott értéke a különböz˝o komponensek esetén.

Komponens belméleti biterált

nitrit 0,50 0,544

A méréseket nitrit és ftalát anionok esetében 2-15 mM, míg formiát, nitrát, szulfát és foszfát ionok elúciója során 5-25 mM koncentráció tartományokban végeztem. A

számí-KRIPTAND-FUNKCIONALIZÁLT TÖLTETEKEN

találtam a különböz˝o szerkezet˝u komponensek kriptand állófázison, gradiens körülmé-nyek között várható retenciós idejének meghatározására. A b˝ovített kriptand és gradiens modelleket együttesen alkalmazva a mozgófázis kezdeti koncentrációjának és a gradiens meredekségének hatása a retenciós tényez˝ore együttesen is vizsgálható, melyre az alábbi ábrákon adok példát (c_max= 50 mM).

(a)

.H]GHWLHOXHQVNR

QFHQWUiFLyc0_>P0@

QFHQWUiFLyc0_>P0@

3.4.9. ábra. Egy- (a) illetve többérték˝u (b) anionok számított retenciós felületeinek ala-kulása a gradiens id˝o és a kezdeti eluenskoncentráció függvényében KOH mozgófázis esetén.

A b˝ovített kriptand és gradiens modellek együttes alkalmazásával el˝orejelezhet˝o az egyes komponensek kriptand állófázison, adott alkáli-hidroxid mozgófázis koncentrációjának különböz˝o meredekség˝u változtatása esetén várható retenciója. El˝obbi lehet˝oséget ad az optimális gradiens elválasztási körülmények el˝ozetes meghatározására. A 3.4.9.a és 3.4.9.b ábrák alapján formiát, NO⁻₂, NO⁻₃, SO²⁻₄ , PO³⁻₄ és ftalát megfelel˝o felbontású, szimultán elválasztására alkalmas lehet egy KOH: 5→50 mM / 30 min lineáris koncent-rációgradiens program.

3.4.3.2. Kapacitásgradiens kriptand típusú állófázison való alkalmazása

Makrociklus alapú anioncserél˝o állófázis esetén a mozgófázis fémionjának megválasztá-sától függ˝oen az oszlop szelektivitása eltér˝o. A fémion min˝oségének az elválasztás alatt történ˝o változtatásával kapacitásgradiens elúció érhet˝o el. Kapacitásgradiens elválasztás során a mozgófázis ioner˝ossége, tehát annak hajtóereje állandó, azonban a fémionössze-tétel változása révén változik az oszlop ioncserekapacitása. El˝obbi az aktív anioncserél˝o helyek, azaz a protonált és komplexált kriptand specieszek arányának megváltozásával magyarázható.

KRIPTAND-FUNKCIONALIZÁLT TÖLTETEKEN

3.4.10. ábra. Kriptand állófázis ioncserekapacitásának alakulása a mozgófázis koncent-rációjának függvényében eltér˝o kálium-lítium (a) és nátrium-lítium (b) fémion-arányok esetén vizes közegben.

A 3.4.10.a és 3.4.10.b ábrákon különböz˝o fémion összetétel˝u alkáli-hidroxid eluensek esetén látható az általam vizsgált kriptand típusú oszlop (3.29) egyenlet szerint számított ioncserekapacitásának alakulása. „Kevert” eluensmód esetén a komponensek retenciós tényez˝oje az eltér˝o fémionnal (M₁ ill. M₂) komplexált kriptand funkciós csoportok mól-arányának ismeretében, az alábbi összefüggések felhasználásával becsülhet˝o.

Q= (Cry) + (CryH⁺) + (CryH_x−A) + (CryH−OH)+

A különböz˝o fémion összetétel˝u alkáli-hidroxid mozgófázisok esetén mért, illetve a (3.29) és (3.30) összefüggésekkel módosított b˝ovített kriptand modell segítségével számított re-tenciós tényez˝o értékek egyez˝oségére a 3.4.11.a és 3.4.11.b ábrákon adok példát.

(a)

5HWHQFLyVWpQ\H]k ^{R[DOiWmértR[DOiWbecsült SLPHOiWmértSLPHOiWbecsült}

(b)

5HWHQFLyVWpQ\H]k ^{PDOHiWmértPDOHiWbecsült IWDOiWmértIWDOiWbecsült}

3.4.11. ábra. Különböz˝o karbonsav anionok mért és számított retenciós tényez˝oje kálium-lítium fémion párt tartalmazó mozgófázis esetén a Li⁺-ion mólaránya függvényében.

KRIPTAND-FUNKCIONALIZÁLT TÖLTETEKEN

Kriptand állófázis esetében a kett˝os fémiontartalmú mozgófázisok alkalmazása a nagy re-tenciójú komponensek visszatartásának csökkentése mellett a kromatográfiás csúcsalakok javítását is lehet˝ové teszi, melyre a 3.4.12. ábrán látható kromatogramok adnak példát.

(a)

3.4.12. ábra. Kriptand állófázison, eltér˝o fémion összetétel˝u mozgófázisok esetén mért kromatogramok.

(a): 1−TFA, 2−BCA, 3−ftalát

(b): 1−laktát, 2−oxalát, 3−TFA, 4−fumarát, 5−BCA, 6−citrát

A megfelel˝o retenciós modelleket felhasználva a mozgófázis koncentrációjának és fém-ionösszetételének együttes hatása szintén vizsgálható, mely az optimális kapacitásgradi-ens körülmények kiválasztásában nyújt segítséget.

3.4.4. Szerves oldószer, mint ioncsere-kromatográfiás eluensmódosító