Курс лекций для студентов специальности 1-25 01 09 «Товароведение и экспертиза товаров»

Типы ионообменных колонок. Основой современных ионообменников для ИХ являются силикагели и органические пористые полимеры. Последние в настоящее время доминируют, так как более стабильны в щелочных средах при рН > 8. Силикагели устойчивы в пределах значений рН от 2 до 8. Ионообменники характеризуются ионо-
обменной емкостью – числом ионообменных центров на грамм ионообменника.
Наиболее распространенным и универсальным детектором в ИХ является кондуктометрический. Также в ИХ применяются электрохимический, спектрофотометрический, рефрактометрический, атомно-абсорбционный, флуоресцентный детекторы; системы на основе индуктивносвязанной плазмы, масс-спектрометрические и другие детекторы. Кондуктометрический детектор универсален; все остальные можно отнести к селективным.
Некоторые ионы поглощают в УФ-области, и их можно определять прямым УФ-детектированием и косвенным спектрофотометри-
ческим детектированием. Для снижения предела обнаружения применяют косвенное флуориметрическое детектирование, а также потенциометрические и амперометрические методы детектирования.
Ионную хроматографию применяют для контроля пищевых продуктов и лекарств, анализа биологических жидкостей в медицине, кислотности почв, анализа детергентов в сточных водах, контроля выбросов в промышленности.
В таблице 9.1 перечислены анионы, определяемые в пищевых продуктах.


Таблица 9.1 – Анионы, определяемые в пищевых продуктах методом ИХ

Анион	Объекты анализа
Cl^–, NO3^–, SO4^2–, PO4^3–	Фруктовый сок, газированные напитки, листья чая, молоко, вино, овощи, морковный сок, картофельные чипсы, свиное мясо, детское питание, шпинат, пиво, компоты, фрукты, попкорн
NO2^–	Апельсиновый и фруктовые соки, шпинат, зерно, кофе, компоты, мясо, пищевые экстракты, консервы, пиво

Окончание таблицы 9.1

Анион	Объекты анализа
SO3^2–	Напитки, красное вино, лимонный и фруктовые соки, грибы, овощи, напиток «Кока-Кола», крахмал, пиво, виноград
H2PO4^2–	Чай, апельсиновый сок, печень, шпинат
I^–	Молочные продукты, соевые детские продукты, салаты, рыба
Br^–	Попкорн, хлеб, мясо, овощи, томатный сок
ClO2^–	Овощи
BrO3^–	Бакалейные продукты, хлеб
IO3^–	Молоко, попкорн, столовая соль
CrO4^2–	Апельсиновый сок, картофельные чипсы
SeO3^2–, SeO4^2–	Апельсиновый сок, картофельные чипсы
CN^–	Абрикосы, зерна фруктов, консервы

9.5. Капиллярный электрофорез

Наряду с хроматографическими методами разделения в аналитическую практику, начиная с 1990 г., активно внедряется метод капиллярного электрофореза (КЭ).

Капиллярный электрофорез является альтернативой и дополнением к методу высокоэффективной жидкостной хроматографии, в первую очередь, для ионогенных и полярных соединений, воплотив в себе достоинства капиллярной газовой хроматографии, ВЭЖХ и традиционного электрофореза. Метод КЭ основан на разделении сложных смесей компонентов, находящихся в электролите, заполняющем квар-
цевый капилляр, при приложении к нему разности потенциалов и прямого УФ-детектирования в потоке жидкости. Эффект разделения достигается за счет различия в электрофоретической подвижности ионов в присутствии электроосмотического потока.
Главными достоинствами метода КЭ являются выигрыш в эффективности, малый объем дозы, более простая процедура пробоподготовки, простое и дешевое аппаратурное оформление, возможность on-line детектирования и автоматизации, включая процедуру пробоподготовки. Высокая чувствительность лазер-индуцированного флуоресцентного детектирования в сочетании с различными приемами концентрирования пробы, так называемым стэкингом (stacking), позволяет использовать КЭ для анализа предельно малых количеств ве-
щества (10^–16–10^–21 М). Стэкинг образца происходит, когда ионы аналитов пересекают границу, которая отделяет зону высокой проводимости раствора образца и низкой – ведущего электролита, – и применителен к заряженным и нейтральным аналитам. Использование стэкинга позволяет приблизить чувствительность метода КЭ к ВЭЖХ.
Дальнейший прогресс микросепарационной техники связан с обращением к микроэлектромеханическим системам. Это, в первую очередь, чип-приборы КЭ (одноканальные чип-сенсоры и многоканальные чип-линейки). Система, реализующая принципы электрофоретического разделения, включает кварцевый капилляр, источник высокого напряжения, устройство ввода пробы, детектор и систему вывода информации (рисунок 9.4).



Рисунок 9.4 – Устройство системы капиллярного электрофореза

Дополнительные устройства позволяют автоматизировать подачу образцов, осуществлять отвод тепла от капилляра, управлять прибором, собирать и обрабатывать полученные данные.

На границе раздела кварц-водного раствора электролита возникает двойной электрический слой. Распределение катионов между неподвижным и диффузным слоями, а следовательно, и толщина двойного слоя зависит от общей концентрации электролита в растворе: чем она больше, тем большая часть положительного заряда диффузного слоя перемещается в неподвижный слой и тем меньше толщина диффузного слоя. Микрообъем анализируемого раствора ( 2 нл) вводится в кварцевый капилляр, предварительно заполненный электролитом, обладающим буферными свойствами (ведущий электролит). После подачи высокого напряжения (до 30 кВ) к концам капилляра компоненты смеси начинают двигаться с разной скоростью, зависящей от их заряда и массы, достигая в разное время зоны детектирования.
При наложении продольного электрического поля в капилляре возникает движение носителей электрических зарядов во взаимно противоположных направлениях – электрофорез. Избыточная концентрация катионов в диффузной части двойного электрического слоя увлекает за собой всю массу жидкости в капилляре. Возникает течение жидкости в капилляре под действием электрического поля – электроосмотический поток (ЭОП), который осуществляет пассивный перенос раствора внутри капилляра. ЭОП характеризуется плоским профилем потока, который при движении зон компонентов внутри капилляра практически не вызывает их уширения. Этим и определяется очень высокая эффективность КЭ.
Метод капиллярного электрофореза может быть представлен в нескольких вариантах. Для аналитических целей используются следующие разновидности КЭ:
1. Зонный капиллярный электрофорез.
2. Мицеллярная электрокинетическая хроматография.
3. Капиллярный гель-электрофорез.
4. Изоэлектрическая фокусировка.
Наиболее распространенными вариантами капиллярного электрофореза являются зонный и мицеллярный.