İyon Kromatografi (IC) ayırma kolonları için en iyi uygulamalar - Bölüm 2

Bu blog makalesi serisinin IC ayırma kolonlarına yönelik en iyi uygulamalara ilişkin ikinci bölümü, kolon uygunluğu ve kararlılığı üzerinde etkisi olan konulara odaklanmaktadır. İlk olarak, amaçlanan uygulamaya uygun kolonun doğru seçimi bulunmaktadır. Daha sonra, analitler arasındaki ayrımı optimize etmek için değiştirilebilecek çalışma parametreleri ve ilgili etki ve olasılıkların neler olduğu açıklanmaktadır.

İhtiyacınız olan konu içeriğine doğrudan gitmek için aşağıda yer alan bağlantıları kullanın:

• Kolon uzunluğunun ve kolon çapının seçimi

• Analit ayrımının optimizasyonu

Kolon uzunluğunun ve kolon çapının seçimi

Metrohm, farklı sabit fazlar içeren ve farklı uzunluklara ve/veya iç çaplara sahip geniş bir IC kolon yelpazesi sunmaktadır. Sabit fazın seçimi, bir yandan tek başına analitler arasındaki seçicilik, diğer yandan ise farklı numune matrislerine karşı stabilite üzerinde büyük bir etkiye sahiptir. Kolon uzunluğunun seçicilik üzerinde hiçbir etkisi olmazken, bunun yerine tek başına pikler arasındaki ayırma verimliliği üzerinde etkilidir.

Metrohm'un iyon kromatografiye yönelik geniş ayırma kolonları yelpazesi hakkında daha fazla bilgiyi Kolon Kataloğundan bulabilirsiniz.

Metrohm IC Kolon Kataloğu.

Kolon çapının etkileri

Metrohm, farklı uzunluklarda IC ayırma kolonları sağlamanın yanı sıra, kolonların çoğunu hem 4 mm iç çaplı hem de 2 mm iç çaplı ("microbore" olarak bilinir) versiyonlarda sunmaktadır. Bununla ilgili olarak, ayırt edilmesi gereken birkaç kriter vardır:

• Online sistemler sürekli modda kullanılıyor ise (birkaç gün üst üste gözetimsiz olarak çalışabilen sistemler, ör. Metrohm Proses Analitik MARGA sistemi – Monitor for AeRosols and Gases in Ambient air), 2 mm'lik IC kolonları kullanmanız önerilmektedir. Microbore kolonlar için azaltılmış akış hızı nedeniyle (4 mm kolonlar için akış oranının yalnızca %25'i), eluent ve rejenerant çözeltileri çok daha uzun süre dayanmakta ve bu da cihazın gözetimsiz bırakılabileceği süreyi arttırmaktadır.
• Daha yüksek analit seçiciliği ve hassasiyeti için IC-MS gibi hibrit teknikler gerektiren uygulamalar vardır. Böyle bir durumda, 2 mm'lik kolonların kullanılması idealdir. Düşük akış hızı, elektrosprey işlemi için idealdir ve bu nedenle kütle spektrometresine girmeden önce akış ayırıcıya gerek yoktur.
• Bazen, enjeksiyon için yalnızca sınırlı miktarda numune mevcuttur. Bu durumlarda 2 mm'lik kolonlar tercih edilebilir. Nedeni, ayırma işlemi sırasında daha az seyreltme/difüzyon meydana gelmesi ve dolayısıyla daha yüksek sinyallerin elde edilmesidir.
• Öte yandan, örnek yüksek miktarda matris bileşeni içeriyor ise, istenen analitleri matristen ayırmak için mevcut olan daha yüksek kapasitesi nedeniyle uygun bir 4 mm IC kolonunun kullanılması daha iyi bir seçim olacaktır.

MARGA ve sürekli hava kalitesi izleme yetenekleri hakkında daha fazla bilgi edinmek için blog makalesini inceleyin.

Zararlı partikül madde ve aerosoller için kesintisiz hava kalitesi izleme

Analit ayrımının optimizasyonu

Ayırma işleminin seçiciliğini optimize etmek için, kolonun yanında birkaç başka parametre de değiştirilebilmektedir. Bu parametreler sıcaklık, eluent bileşenleri ve eluent kuvveti ile organik çözücüleri içermektedir.

• Florür, klorür, nitrit, bromür ve nitrat gibi tek değerlikli iyonların tümü artan sıcaklıkla hızlanır, bu da sabit fazla daha az etkileşimin meydana geldiğini gösterir.
• Fosfat veya sülfat gibi çok değerlikli iyonların davranışının tanımlanması daha karmaşıktır ve her sabit faza göre değişecektir. Genel olarak, çok değerlikli iyonlar yüksek sıcaklıklarda daha geç elüsyona uğrar, bu da sülfatta görülebileceği gibi tutunma zamanlarının artmasına neden olur. Öte yandan fosfat, eluent pH'ının fosfatın pKa değerine yakın bir aralıkta sıcaklığa bağlı olarak değişmesi nedeniyle farklı davranır. Bu pH değişimine bağlı olarak, fosfat iyonunun etkin yükü de değişir (bu örnekte, etkin yük artan sıcaklıkla azalır).
• Nitrit, bromür ve özellikle nitrat gibi polarize edilebilir iyonların pik şekli, yüksek sıcaklıklarda önemli ölçüde iyileşir. Bu davranışın nedeni, sabit faz ile ikincil etkileşimlerin azalmasıdır.

Eluent bileşimini ve eluent kuvvetini değiştirmenin etkileri

Eluent bileşimi ve eluent kuvveti, aynı ayırma kolonunu kullanırken birden fazla analitin elüsyon sırasını değiştirmek için kullanılabilir. Katyon kromatografisinde P.R. Haddad ve P.E. Jackson tarafından, araştırmacıların eluent bileşimini değiştirirken tutunma zamanlarını tahmin etmelerine olanak tanıyan bir tutunma modeli geliştirilmiştir [1].

Bu formülde:

• k’ ilgilenilen analitin tutunma faktörüdür.
• c bir sabittir.
• x analitin yüküdür.
• y eluentin yüküdür.
• E^y+_M eluent'in mobil fazdaki konsantrasyonudur.

Bu formülün laboratuvardaki pratik durumlara uygulanması şu anlama gelmektedir: Eluent kuvvetinin artmasıyla, toprak alkali metaller (x = 2), alkali metallere (x = 1) kıyasla çok daha hızlandırılır ve böylece magnezyumun potasyumdan önce elüsyona uğraması mümkün hale gelir. Bu etkiye de elektroseçicilik adı verilir.

Çok değerlikli metal iyonları, özel kompleks oluşturucu maddelerle kompleksler oluşturma yeteneğine sahiptir. Bu nedenle seçicilikler, eluente kompleks oluşturucu maddeler eklenerek değiştirilebilir. Örnek olarak, dipikolinik asit (DPA), sıklıkla kalsiyum kompleksi oluşturmak için kullanılmaktadır, bu da etkili kalsiyum yükünün azalmasına yol açar. Sonuç olarak, kalsiyumun tutunma zamanı kısalır ve kalsiyum kromatogramda magnezyumdan önce elüsyona uğrar (Şekil 3).

Tek değerlikli katyonların tutunması, taç eterin mobil faza eklenmesiyle etkilenebilir.

Anyon sistemleri, tutunma zamanı modeli açısından daha karmaşıktır, ancak aynı elektroseçicilik etkisi bir dereceye kadar anyonlar için de gözlemlenebilmektedir. Bununla birlikte, eluent gücü değiştirildiğinde, eluent pH'ı da sıklıkla değişir ve bu da çok değerlikli anyonların (ör. fosfat) farklı deprotonasyon dengelerine yol açar. Bu, analitin etkin yükünü etkiler ve bunu yaparak aynı zamanda, daha önce değişen sıcaklığın etkilerinde tanımlandığı gibi, aynı şekilde tutunmasını da etkiler.

Bazı durumlarda eluent'te metanol, asetonitril veya aseton gibi az miktarda organik çözücünün kullanılması anlamlı olabilmektedir:

• Bakteriyel kontaminasyon daha önce bir sorun olmuş ise, eluent'e %5 metanol eklenmesi gelecekteki bakteri üremesinin önlenmesine yardımcı olacaktır.
• Çok fazla organik solvent(ler) içeren numunelerin enjekte edilmesi gerektiğinde ve ekstraksiyon veya matriks eliminasyonu (MiPCT-ME) gibi herhangi bir numune ön işleminin mümkün olmadığı durumlarda, organik solvent(ler)in kromatografik kolondan uygun şekilde temizlenebilmesini sağlamak için, eluent'e uygun bir organik çözücünün eklenmesi önerilmektedir.

    Metrohm Inline Örnek Hazırlama (MISP)

• IC-MS kullanıldığında, elektrosprey sürecini iyileştirmek için eluent'e bir organik çözücünün eklenmesi de önerilmektedir.

Organik çözücülerin eklenmesinin ayırma seçiciliklerini de etkileyeceği unutmamalıdır. Standart anyonlar için etki, artan sıcaklıklarda gözlemlenene benzerdir: nitrit, bromür ve nitrat gibi polarize edilebilir iyonların pik şekilleri iyileşir.

Öte yandan organik asitler, standart anyonlarla karşılaştırıldığında çok farklı reaksiyona girebilir ve reaksiyonları da büyük ölçüde kullanılan organik değiştiricinin türüne bağlı olarak değişmektedir. Organik çözücülerin, analitlerin tutunması üzerindeki etkisini gösteren örnek kromatogramlar Metrosep A Supp 10 kolon manuelinde gösterilmektedir.

Organik çözücülerin, analitlerin tutunma zamanı üzerindeki etkilerini gösteren örnek kromatogramları incelemek için aşağıdaki Metrosep A Supp 10 kolon manuelini indirin.

Metrosep A Supp 10 kolon manueli

Bilgi birikiminiz

IC Kolonları için ipuçları ve püf noktalar

Metrohm IC'nin Tarihçesi

Referans

[1] Haddad, P. R.; Jackson, P. E. Ion Chromatography: Principles and Applications; Journal of chromatography library; Elsevier; Distributors for the U.S. and Canada, Elsevier Science Pub. Co: Amsterdam, Netherlands; New York: New York, NY, USA, 1990.