авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |   ...   | 13 |

«ORGANIC TRACE ANALYSIS Klaus Beyermann Institute of Inorganic and Analytical Chemistry Mainz University Translated from the German: Organische Spurenanalyse Published by ...»

-- [ Страница 5 ] --

56. Ching N. P. H., Jham G. N.. Subbarayan C, Grossi C, Hicks R., Nelson T. F., J. Chromatog., 225, Biomed. Appl., 14, 196 (1981).

57. Hubbard S. A., Russwurm G. M., W alburn S. G., Atmos. Environ., 15, (1981).

58. Ende M., Pfeifer P., Spiteller G., J. Chromatog., 183, Biomed. Appl., 9, 1 (1980).

59. Lewis M. J., Williams A. A., J. Sci. Food Agric, 31, 1017 (1980).

€0. James H. A., Steele С P., Wilson I., J. Chromatog., 208, 89 (1981).

61. Sirota G. R., Uthe J. F., Musial C. I., Zitko V., J. Chromatog., 202, (1980).

62. Kenny M., Lambe R. F., O'Kelly D. A., Darragh A., Clin. Chem., 26, (1980).

•63. Jensen W. E., O'Donnell R. Т., Rosenberg I., Karlin D. A., Jones R. D., Clin. Chem., 28, 1406 (1982).

€4. Nowicki H. G., Kieda С A., Devine R. F., Current V., Schaefers Т. Н., Anal.

Lett., 12, 769 (1979).

65. Lafleur A. L., Pangaro N.. Anal. Lett., 14, 1613 (1981).

•66. Sampson E. J., Culbreth P. H., Clin. Chem., 27, 1773 (1981).

67. Okada S., Iida Y., Shitsuryo Bunseki, 28, 263 (1980).

•68. Gehrke С W., Roach D., Zumwalt R. W., Stalling D. L., Wall L. L., Quanti tative Gas Liquid Chromatography of Amino Acids in Proteins and Biologi cal Substances, Macro, Semimicro and Micro Methods, Jackson Anal. Bio chem. Lab., Columbia, Mo. (1968).

•69. Gehrke С W., Zumwalt R. W., Stalling D. L., Roach D., Aue W. A., Ponnatn peruma C, Kvenvolden K. A., J. Chromatog., 59, 305 (1971).

70. Gehrke С W., Space Life Sci., 3, 342 (1972).

71. Matucha M., Smolkova E., J. Chromatog., 168, 255 (1979).

72. von Unruh G., Retnberg G., Spiteller G., Chem. Ber., 104, 2071 (1971).

73. Remberg G., Luftmann H., von Unruh G., Spiteller G., Tetrahedron, 27, 5853 (1971).

74. Hunnemann D. H., Tetrahedron Lett., 1743 (1968).

75. Labows J., Preti G., Hoelzle E., Leyden J., Kligman A., J. Chromatog., 163, 294 (1979).

76. Steyn J. M., Hundt H. K. L., J. Chromatog., 107, 196 (1975).

77. AhujaS., J. Pharm. Sci., 65, 163 (1976).

78. Greeley R. H., Clin. Chem., 20, 192 (1974).

79. Zingales J. A., J. Chromatog., 75, 55 (1973).

80. McAllister С. В., 3. Chromatog., 151, 62 (1978).

81. Rutherford D. M., J. Chromatog., 137, 439 (1977).

82. Greaves M. S., Clin. Chem., 20, 141 (1974).

S3. Kowblansky M., Scheinthal B. M., Cravello G. D., Chafetz L., J. Chromatog, 76, 467 (1973).

152 4. Обработка проб перед анализом 84. Савина В. П., Соколов Н. Л., Иванов Е. А. Коемич. биол. и авиакосм, ме дицина, 9, 76 (1976).

85. Ellin R. L, Farrand R. L, Oberst F. W., Crouse С L., Billups N. B.r Koon W. S., Muselmann N. P., Sidell F. R., J. Chromatog., 100, 137 (1974).

86. Koenig H., Seifen, Oele, Fette, Wachse, 107, 532 (1981).

87. Kieffer R., Scherz H., Z. Anal. Chem., 293, 135 (1978).

88. Lee D. F., Britton J., Jeffcoat В., Mitchell R. F., Nature, 211, 521 (1976).

89. Vessman J., Rietz G., J. Chromatog., 100, 153 (1974);

Asakawa Y., Gen zida F., J. Sci. Hiroshima Univ., Ser. A-2, 34, 103 (1970).

90. Asakawa Y., Genzida F., Matsura Т., Anal. Lett., 2, 333 (1969).

91. Lam.]., Chem. Ind. London, 1837 (1967).

92. Junk G. A., Richard J. J., Griesser M. D., Witiak D., Witiak J. L., Arguet lo M. D., Vick R., Svec H. J., Fritz J. S., Calder G. V., J. Chromatog., 99, 745 (1974).

93. McNeil E. E., Otson R., Miles W. F., Rajabalee F. J. M., J. Chromatog, 132, 277 (1977).

94. Grob K., lurcher F., J. Chromatog., 117, 285 (1976).

95. Anderson K- S., Lam J., J. Chromatog., 169, 10,1 (1979).

96. Creed С G., Res./Develop. 27, 40 (1976).

97. Versino В., Kndppel H., deGroot M., Peil A., Poelman J., Schauenburg H., Vissers H., Geiss F., J. Chromatog., 122, 373 (1976).

98. Junk G. A., Svec H. J., Vick R. D., Avery M. J., Environ. Sci. Technol., 8,.

100 (1974).

99. Mori S., Anal. Chim. Acta, 108, 325 (1979).

100. Luster M. L, Albro P. W., Chae K-, Clark G., McKinney J. D., Clin. Chem., 24,429 (1978).

101. Giam С S., Cham H. S., Neff G. S., Anal. Chem., 47, 2225 (1975).

102. Buser H. R., TrAC, 1, 318 (1982).

103. Falkman S. E., Burrows I. E., Lundgren R. A., Page B. F. J., Analyst, 100, 99 (1975).

104. Feyerabend C, Levitt Т., Russell M. A. H., J. Pharm. Pharmacol., 27, (1975).

105. Isaac P. F., Rand M J., Nature, 236, 308 (1972).

106. Burrows I. E., Corp P. J., Jackson С G., Page B. F. J., Analyst, 96, 8Г (1971).

107. Hengen N., Hengen M., Clin. Chem., 24, 50 (1978).

108. Homing E. C, Horning M. G., Carroll D. I., Stillwell R. N., Dzidic I., Life Sci., 13, 1331 (1973).

109. Hofjman D., Brunnemann K. D., Schmeltz I, Wynder E. L., in Trace Orga nic Analysis, pp. 131—141. NBS, Washington (1979).

110. Brunnemann K. D., Fink W., Moser F., Oncology, 37, 217 (1980).

I l l Mizuike A., Pinta M., Pure Appl. Chem., 50, 1519 (1978).

112. Nichols J. A., Hageman L. R., Anal Chem,51, 1591 (1979).

113. Krull I. S., Mills K., Hoffman G., Fine D. H., J. Anal.Toxicol., 4, (1980).

114. Pickenhagen W., Velluz A., Passerat J. P., Ohloff G., J. Sci. Food Agric, 32, 1132 (1981).

115. Tabern D. L., Lahr T. N., Science, 119, 739 (1954).

116 Pearce E. M., Devenuto F., Fitch W. M, Firschein H. E., Westphal U., Anal Chem, 28, 1762 (1956).

117. Arbeitsgruppe Pesticide, Mitt. GDCh-Fachgr. Lebensmittelchem. Gerichtl.

Chem., 31, 25 (1977).

118. Stan H.-J., Hogls F. W., Z. Lebensm. Untersuch. Forsch, 166, 287 (1978).

119. Dunn B. P., Environ. Sci. Technol., 10, 1018 (1976).

120. Clotten R., Clotten A., Hochspannungselektrophorese, p. 103. Thieme, Stutt gart (1962).

4. Обработка проб перед анализом • 121. Bergmeyer U., Enzymatische Analyse, 2 Vols., Verlag Chemie, Weirdieim (1974).

122. Dickson S. I., Clearly W. Т., Missen A. W., Queree E. A., Shaw S. M., J.

Anal. Toxicol., 4, 74 (1980).

123. Nerenberg C, Tsina I., Shaikh M., J. Assoc. Off. Anal. Chem., 65, (1982).

124. Bogusz M., Bialka J., Gierz J., Z. Rechtsmed., 87, 287 (1981).

125. Hunt D. C, Philp L. A., Crosby N. Т., Analyst, 104, 1171 (1979).

126. Osselton M. D., Shaw I. C, Stevens H. M., Analyst, 103, 1160 (1978).

127. Osselton M. D., Forensic Sci. Soc, 17, 189 (1979).

128. Boley N.. Crosby N. Т., Roper P., Analyst, 104, 472 (1979).

129. Oliver B. G., Bothen K. D., Intern. J. Environ. Anal. Chem., 12, 131 (1982).

130. Murray H. E., Neff G. S., Hrung Y., Giam С S., Bull. Environ. Contam.

Toxicol., 25, 663 (1980).

131. Austin D. J., Hall K. L, Pestic. Sci., 12, 495 (1981).

132. Waliszewski S. M., Szymczynski G. A., J. Assoc. Off. Anal. Chem., 65, (1982).

' 133. Tan Y. L., J. Chromatog., 176, 319 (1979).

134. Dutkiewicz Т., Masny N., Ryborz S., Maslowskl ]., Grabka A., Chem. Anal.

(Warsaw), 24, 191 (1979).

135. Lankmayer E. P., Mueller K., J. Chromatog., 170, 139 (1979).

136. Nielsen Т., J. Chromatog., 170, 147 (1979).

137. Swanson D. H., Walling J. F., Chromatog. Newsl., 9, 25 (1981).

138. Krajewski J., Lipski K-, Chem. Anal. (Warsaw), 26, 431 (1981).

139. Ostrowski A., Arch. Med. Sadowej. Kryminol., 31, 27 (1981).

140. Mathies J. C, Austin M. A., Clin. Chem., 26, 1760 (1980).

141. Jowett D. A., Clin. Chem., 27, 1785 (1981).

142. Franconi L. C, Hawk G. L., Sandmann B. J., Haney W. G., Anal. Chem., 48, 372 (1976).

143. Takahashi S., Godse D. D., Warsh J. J., Stancer H. C, Anal. Chim. Acta, 81, 183 (1977).

144. Sills J. В., Luhning Ch. W., J. Assoc. Off. Anal. Chem., 60, 961 (1977).

145. Krstulovic A. M., Brown P R., Rosie D. M., Champlin P. В., Clin. Chem., 23, 1984 (1977).

146. Chu Y. S., Sennello L. Т., J. Chromatog., 137, 343 (1977).

147. Romer T. R., Boling T. M., MacDonald J. L, J. Assoc. Off. Anal. Chem., 61,801 (1978).

148. Dusci L. J., Hackett L. P., J. Forens. Sci., 22, 545 (1977).

149. Endo Y., Anal. Biochem., 89.. 235 (1978).

150. Terweij-Groen С P., Vahlkamp Т., Kraak J. C, J. Chromatog., 145, (1978).

151. Anzano M. A., Naewbanij I. O., Lamb A. J., Clin. Chem., 24, 321 (1978).

152. Hansson C, Rosengren E., Anal. Lett., 11, 901 (1978).

153. Knepil I., Clin. Chem. Acta, 79, 387 (1977).

154. Frankel R., Mikrochim. Acta, 359 (1978 I).

155. Schafer M., Geissler H. E., Mutschler E., J. Chromatog., 143, 636 (1977).

156. Kabra P. M., Koo H. Y., Marton L. I., Clin. Chem., 24, 657 (1978).

157. Kabra P. M., Stafford B. E., Marton L. J., Clin. Chem., 23, 1284 (1977).

158. Nation R. L, Peng G. W., Smith V., Chiou W. L, J. Pharm. Sci., 67, (1978).

159. Geissler H. E., Mutschler E., Faust-Tinnefeldt G., Arzneim.-Forsch./Drug Res., 27, 1713 (1977).

Методы разделения и концентрирования 5.1. Общие положения Разделение играет важную — если не самую важную — роль в анализе следовых количеств органических веществ. Наи больший интерес со всех точек зрения представляют сложные объекты (кровь, биологические ткани, пищевые продукты, моча и даже такие «простые» системы, как воздух или вода), со стоящие из большого числа основных и минорных компонентов, которые в той или иной мере могут непредсказуемым образом влиять на ход и результаты определений. Поэтому в общем случае без операций разделения обойтись невозможно (табл. 5.1).

Как видно из данных, приведенных в табл. 5.1, только в 4% работ по определению следовых количеств органических ве ществ не было необходимости в разделении. Во всех других случаях требовалось применение по меньшей мере одной ста дии разделения.

Сущность любого метода разделения заключается в отделе нии компонента А (который необходимо определить) от мат рицы или других составных частей (В, С, D,..., X) таким об разом, чтобы выход А был максимальным, чтобы достигалось удовлетворительное отделение А от В, С, D,..., X и чтобы метод разделения был эффективен и удобен для оператора.

Трудоемкие методы, требующие применения сложного обору дования, большого количества реагентов и значительных за трат времени, в практической работе могут оказаться нерента бельными.

Принцип разделения может быть описан следующей схемой:

А+ В г Y Y Фракция 1 Фракция много А, мало В мало А, много В Тогда фактор разделения р определяется как (СА/Св)фракции о 5. Методы разделения и концентрирования Таблица 5.1. Распределение публикаций по опреде лению следовых количеств органических веществ (в журнале Analytical Abstracts за 1978—1979 гг.) в соответствии с числом применявшихся стадий разделения Число применявшихся Количество публикаций, % стадий разделения 0 В отсутствие разделения (3=1, а при высокоэффективном раз делении р приближается к нулю или к бесконечно большой ве личине. С позиций термодинамики полное разделение невоз можно, поскольку по статистическим причинам концентрация любого из компонентов «е может быть равной нулю. На прак тике в строго 'контролируемых условиях можно добиться кажу щегося полного разделения, когда степень его неполноты пере крывается величиной случайных (погрешностей, присущих систе мам измерения, однако в анализе следовых количеств органи ческих веществ выход определяемого соединения часто состав ляет всего лишь 80—90%. К счастью, такой уровень погреш ности в большинстве случаев удовлетворяет требованиям прак тических задач, возникающих перед данной научной дисцип линой. В табл. 5.2 приведены некоторые примеры выходов, ор ганических следовых компонентов и соответствующие величины относительного стандартного отклонения. Данные в таблице расположены в порядке повышения уровня концентраций.

Результаты разделения, особенно выход определяемого со единения, зависят от многих факторов, в частности от природы матрицы и определяемого вещества, от сходства химических свойств определяемого соединения и других компонентов, от концентрации определяемого вещества, от его способности ад сорбироваться, улетучиваться или теряться каким-то другим путем, от содержания определяемого соединения в окружающей среде и в реагентах (как источнике значений холостых опытов) и т. д. С методологической точки зрения все эти факторы определяют выбор числа и типа стадий разделения, специфич ности и чувствительности методов определения, необходимости получения производных и т. д. Наконец, многое здесь зависит и от умения химика-аналитика.

По указанным выше причинам точно определить величину выхода определяемого соединения очень трудно, и поэтому в публикуемых сообщениях часто приводится только тот |или 5;

Таблица 5,2. Выходы определяемых соединений (и соответствующие стандартные отклонения) в аналитической химии ° следовых количеств органических веществ Стандарт Концентра- ное от- Лите Метод разде- Метод опре- Выход, Определяемое соединение Матрица клонение, ра тург ция ления деления /о % млрд' 0,2 жэ Изомерные гексахлор- Вода ГЖХ(ДЭЗ) 77 [1] Т Т T*c K4L a n b/ ^ U Т ЦИКЛО1I Т Q Т ^ Т Т^ /Л ^l э/х/вэжх гжх—мс 0,1 10- Пылевые частицы воз- [2] 73— Хлордибензо-л-диоксины духа жэ/х 0,1—0, Полициклические арома- Жиры ВЭЖХ(ФМ) [3] 76- тические углеводороды [4] Афлатоксины Молочные продукты ТСХ (ДМ) 0,05 дп/э Афлатоксины Молоко ТСХ (ДМ) 0,1 э/х [ J [6] Афлатоксины Ткани животных ТСХ (ДМ) 0,1—1 э/х [7] СьСг-Галогенуглероды Рыба ГЖХ (ДЭЗ) 63— 0,1—1 э [8] ХлорсодержащИе орга- Вода ГЖХ (ДЭЗ) 0,1 д нические пестициды [9] Изомерные динитротолу- Морская вода ГЖХ (ДЭЗ) 91- 0,2 жэ олы жэ 0,9 ВЭЖХ(ЭХ) Плазма [Ю] Изоэтарин Нитрометаквалон Кровь ГЖХ (ДЭЗ) [И] 1 жэ 3— Кортикостерон, кортизол Плазма [12] 80— 2 жэ ВЭЖХ(УФ) Фенциклидин Сыворотка ГЖХ(И—Р) [ 5 жэ Пропанил Рис, картофель, вода [ 85— 5 э/х ВЭЖХ(УФ) Циклофосамид Плазма ГЖХ(Ы—Р) Ю жэ Этмозин Плазма 90— 10 жэ ВЭЖХ(УФ) Талинол Плазма ВЭЖХ(УФ) 10 жэ Пентахлорфенол Пищевой желатин ГЖХ (ДЭЗ) 83— 50 э Карбендазим Лук, капуста 80 э/жэ ВЭЖХ(УФ) э/х/жэ Додецилбензолсульфонат Осадки 70 ВЭЖХ(УФ) 1— 1,2-Дибром-3-хлорпропан Кровь, вода ГЖХ (ДЭЗ) 0,2—100 жэ 4— Тетрахлорэтилен Корм для скота ГЖХ (ДЭЗ) [ 92— 0,5 э Аминокарб Листва, рыба, почва Э/ППР ГЖХ (ДЭЗ) [ 5— МЛитрозопролин Сырое мясо [ 4 э/х эх 93—106 Четвертичные соли ам- 10—20 вэжх ЖЭ Речная вода мония 99— Каптафол 100 Э/Х ГЖХ(ДЭЗ) Пшеница (растения) Витамин D 100 100 X Маргарин вэжх Хлорбензолы 0,1— Вода ЖЭ ГЖХ(ДЭЗ) 4-Гидрокси-З-метоксифе- 88± ЖЭ/ППР 5— Цереброспинальная жид ГЖХ(ДЭЗ) нилэтандиол кость Бетаметазон, кортизол 80—85 10— Плазма ЖЭ ВЭЖХ(УФ) Токсин Fusarium 73— 40— Зерновые культуры э/жэ/х ВЭЖХ(УФ) 6-Меркаптопурин 94± 3—1800 ДП Плазма ВЭЖХ(УФ) Хлорированные фенолы 10—1000 X 80 Моча ГЖХ(ДЭЗ) Прохлораз 50-800 78- Пшеница, ячмень э ГЖХ(ДЭЗ) Клобазам 10—500 90±5 Плазма ЖЭ ГЖХ(ДЭЗ) Стрихнин 20-840 92—102 Моча, ткани Э/Х вэжх(УФ) 50—200 66- Моча Тетрагидроканнабинол ЖЭ/ППР ГЖХ(ПИД) 50—500 Сульфаметазин Ткани свиньи э/жэ ВЭЖХ(УФ) 5-500 71—76 3- Миансерин Плазма жэ/х эх 100—500 86-99 Этиленоксид Медицинское оборудова- АПР ГЖХ(ДЭЗ) ние 125— Бисантрен Кровь X ВЭЖХ(ФМ) 87 3— Дипиридамол Плазма 2—2000 ЖЭ ВЭЖХ (УФ) млп~х э/жэ/х Барбан Хлеб, мука 0,1- э 44- 0,5— N-Нитрозодиэтаноламин Косметические средства ВЭЖХ (УФ) 95- 0,1— Гербициды — производ- Рыба эх Э/Х ные дифенилового эфира 1 80- Хлорхолин Пшеница, овес (зерно) ГЖХ(ДЭЗ) Э/Х Атразин 1— Почва ТСХ (ДМ) э Азулам 0,1— Пшеница ВЭЖХ(УФ) э/жэ Формальдегид Шримс (мелкая креветка) ВЭЖХ(УФ) Парабан 100— 12 Э/ППР Фруктовый сок, пиво ВЭЖХ (УФ) 5- Полихлорированные би- 70-80 Трансформаторное масло жэ/х ТСХ (ДМ) фенилы ГЖХ(ДЭЗ) Ж Э — жидкостная экстракция;

Э — экстрагирование из твердой матрицы;

X — хроматография;

ВЭЖХ — высокоэффектив Сокращения:

ная жидкостная хроматография;

Д П — депротеинизация;

Д — дистилляция;

П П Р — превращение определяемого соединения в производное;

АПР — а'нализ пара над раствором;

ГЖХ — газо-жидкастная хроматография ДЭЗ — детектор электронного захвата;

МС — масс-спектро метрия;

ФМ —флуориметрия;

ТСХ — тонкослойная хроматография;

Д М — денситометрия;

ЭХ — электрохимические методы;

УФ — ультра ^_ фиолетовая спектроскопия;

N—Р — N.P-селективный детектор;

П И Д — пламенно-ионизационный детектор.

Сл 158 5. Методы разделения и концентрирования иной интервал соответствующих величин. Тем не менее приве денные в табл. 5.2 данные могут дать достаточно полное пред ставление об эффективности современных методов анализа следовых количеств органических соединений. Если выход дан ного соединения хорошо воспроизводится и, следовательно, может быть учтен при расчетах, то чаще всего нет необходи мости добиваться более высокого выхода.

Установлено, что выход в существенной степени зависит от концентрации определяемого следового компонента. Так, при определении динитрата пропандиола-1,2 в крови (после выде ления экстракцией и газо-жидкостной хроматографией) выход составил 83% при концентрации определяемого соединения 100 мкг/мл и только 19% при концентрации 10 нг/мл [52].

Афлатоксины были выделены из соевого соуса путем экстра гирования, концентрирования на адсорбенте сеп-пак, очистки тонкослойной хроматографией и высокоэффективной жидкост ной хроматографией с флуориметрическим методом детектиро вания с выходом 70% при их содержании в концентрациях порядка миллиардных долей и с выходом 90% при концентра ции 0,1 млн" 1 [53]. При определении акриламида в моркови, луке и картофеле посредством экстрагирования, бромирования, очистки на 'колонке с флорисилом и газо-жидкостной хромато графии выход составил 80% при концентрации акриламида в образце 1,5 нг/г и 98% при концентрации 100 нг/г [54]. Содер жание четвертичного аммониевого иона прифиния в сыворотке^ и моче человека было определено экстракцией и высокоэффек тивной жидкостной хроматографией с обнаружением по погло щению в ультрафиолетовой области;

при этом выход определяе мого соединения составил 57 и 73% при его концентрациях 2, и 25—100 нг/мл соответственно 1[55]. Другие примеры зависи мости выхода определяемого соединения от его концентрации можно найти в литературе, приведенной о табл. 5.2, например в работах [16, 25, 31, 37, 44].

Влияние матрицы на выход определяемых соединений мож но проиллюстрировать следующими примерами. При определе нии хлорамфеникола в обезжиренном молоке в концентрациях •от 0,1 до 1 млн- 1 посредством экстрагирования и дифферен циальной импульсной полярографии выход составил 70%, а в гомогенизированном мясе — только 50% [56]L Остаточные количества хлормеквата были выделены из зерновых культур, • соломы, груш, винограда, калины или молока (экстрагирова нием, очисткой на колонках с оксидом алюминия и тонкослой ной хроматографией при обнаружении денситометрией) с вы ходами от 70 до 103% щ зависимости от природы матрицы [57].

Этмозин в концентрациях 0,1—20 млн- 1 (определенных мето.дами жидкостной экстракции и высокоэффективной жидкостной 5. Методы разделения и концентрирования 15^ хроматографии при детектировании гао поглощению в ультра фиолетовой области) был выделен с выходами 73% из плазмы и более 90% из мочи [58]. Аналогично пенициллиновая кисло та в концентрациях порядка 1—50 млн" 1 выделена жидкостной экстракцией и высокоэффективной жидкостной хроматографией с обнаружением ультрафиолетовой спектроскопией с выходом 89% из плазмы и более 92% из мочи {59].

Таблица 5 3 Частота применения отдельных методов разделения в работах по определению следовых количеств органических веществ Относительное ко личество публика Метод разделения ций, %а Газо-жидкостная хроматография Жидкостная экстракция Высокоэффективная жидкостная хроматография Тонкослойная хроматография Ионообменная хроматография Другие виды хроматографии Сумма превышает 100%, поскольку в ряде работ применялось несколько методов раз Даже структурно очень близкие соединения, определяемые по одной и той же методике и в сравнимых концентрациях,.

часто выделяют с различными выходами. Так, в ходе опреде ления никотина и котинина в тканях (экстрагированием, жид костной экстракцией и газо-жидкостной хроматографией — масс спектрометрией) в концентрациях 2—3 млрд- 1 выходы соста вили 81 и 87% соответственно [60]1 Выходы норадреналина и адреналина при их определении в моче на уровне концентраций 20 млрд- (адсорбцией на оксиде алюминия и высокоэффектив ной жидкостной хроматографией с флуориметрическим детекти рованием) составили 82 и 88% соответственно [61]. В процес се определения (экстрагированием и последующей высокоэф фективной жидкостной хроматографией с обнаружением по по глощению в ультрафиолетовой области) хлордиазелоксида и продукта его метаболического N-деметилирования в мозге мыши в концентрациях 0,5—50 млрд- выходы составили 71 и 81% соответственно |[62].

Опубликованные в литературе данные показывают, что в анализе следовых количеств органических веществ очень широко применяется только весьма ограниченное число методов разде ления (табл. 5 3;

Для расчета использованы рефераты, опубли кованные в журнале Analytical Abstracts за 1978—1979 гг.).

Д60 5. Методы разделения и концентрирования 5.2. Упаривание растворителей и методы дистилляции 5.2.1. Упаривание растворов определяемых веществ После той или иной стадии разделения следовый компонент почти всегда выделяют в виде раствора в относительно боль шом объеме растворителя. Очень часто возникает необходи мость в концентрировании полученного раствора путем упари вания. Несмотря на кажущуюся простоту, эта стадия анализа может существенным образом влиять на конечный результат определения, поскольку многие органические соединения обла дают заметным давлением па ра даже при комнатной темпе ратуре. Сообщалось, например, о потерях определяемых ве ществ при упаривании раство ров, содержащих трицикличе ские лекарственные препараты [63], а также производные нафталина и бифенила [64].

Часто такого рода потери уда ется учесть путем добавления внутренних стандартов и вве дения соответствующих попра вок. Опубликована работа по сравнительному изучению раз личных методов упаривания наиболее распространенных растворителей в органическом анализе [65].

Упаривание предлагается иногда даже в тех случаях, когда оно явно может служить потенциальным источником по Рис. 5.1. Прибор Кудерны — Даниша для упаривания растворителей. грешностей. Например, при по лучении летучих производных для определения веществ методом газо-жидкостной хроматогра фии иногда рекомендуют упаривать реакционную смесь, оста ток растворять в небольшом количестве растворителя и полу ченный концентрированный раствор вводить в колонку хрома тографа. Некоторые примеры применения такого типа процедур приведены в табл. 5.4.

Упаривание осуществляют или в закрытой системе (дистил ляция), или в открытом сосуде. В последнем случае повышает ся вероятность внесения загрязнений в процессе упаривания.

о 00 О •— СМ I N N N СО СО а о о о o N & S i о s X u ч a •s Ш s я to C D I я s ts i •s к s tit V I s о cu Cu II s i с s о (О С SI • е к* В ч о + + + + I I + + + + + ш СО S о CU в ч а о ч си Си ( о Ч к кв Си я 5я Ч Си я ч я а* О •ы си •S си J3 Я о 3 СЛ в В се mи ч В s •& йS я Си 0J и о S я горб ч S и S о я я Л сЗ s яК Си я ч о § § ^1 Ч, S §" 0) я S оо О Си •е си си си npoi •афт фто « Си бут S вS о ч 1 си & I •и е Ёчвс в о S s о 1 I С тК н б& S X CD н S I Е- я Си ё Ё о S 8 S « I а s я в о си с S Си S I CU H i В [рИН «5 Я I та Е ч.

Ill О I- S в QJ «о 11— 162 5. Методы разделения и концентрирования Для концентрирования растворов, содержащих сравнитель но летучие компоненты, часто применяется так называемый прибор Кудерны — Даниша (рис. 5.1), позволяющий упарить объем в несколько сот миллилитров до нескольких миллилитров [79]. Затем с помощью микроварианта того же прибора раст вор может быть сконцентрирован до нескольких микролитров.

Для сведения потерь к минимуму часто может быть желатель ным применение вспомогательного растворителя — обычно вы сококипящего парафинового масла [80]'. Сообщалось, что при использовании описанного выше прибора для упаривания 100 мл гексанового раствора (содержащего несколько мкг пе стицидов с давлением пара 10~4—10"~7 мм рт. ст.) до объема 0,01 мл выход пестицидов составил 80—90% (в присутствии вспомогательного растворителя).

При определении следовых количеств органических веществ упариванию должны подвергаться только низкокииящие раст ворители i[81]. При упаривании метанольных растворов ДДТ, линдана или динитробутилфенола, содержащих 1 или 50 млн" определяемых соединений, до объема 1 мл потери составили 2%, а после добавления в качестве вспомогательного раство рителя 0,5 мл полиэтиленгликоля потери удалось снизить до величины менее 1%. Вспомогательный растворитель постоян но смачивает стенки сосуда, в котором производится упарива ние, и таким образом способствует удерживанию следового компонента в растворе в процессе отгонки основного раствори теля (сопровождающейся повышением концентрации опреде ляемого соединения) благодаря предотвращению его необрати мой адсорбции на стенках сосуда. Последующее ополаскивание упрощается и приводит к более полному извлечению опреде ляемого соединения [81].

Для повышения чувствительности часто возникает необхо димость в еще большем концентрировании растворов. Эта опе рация легко может быть выполнена с помощью несложных при боров, изображенных на рис. 5.2 [81]. Вертикальные трубки этих приборов служат одновременно и дефлегматорами, способ ствующими более полному разделению растворителя и минор ных компонентов смеси даже в случае соединений с очень низ кой температурой кипения. Таким путем в отсутствие вспомо гательного растворителя при упаривании 90% основного раст ворителя (0,5 мл дихлорметана) были выделены с выходами более 90% 40 мкг 'бензола (т. кип. 80 °С), 4 мкг лутидина (т. кип. около 150 °С) и 10 мкг дифенилового эфира (т. кип.

259 °С). Применение приборов такого типа позволяет с коли чественным выходом выделять соединения с температурой ки пения более 200°С (рис. 5.3).

Сосуды, аналогичные изображенному на рис. 5.2, применяют 5 Методы разделения и концентрирования ся также для получения микроколичеств производных опреде ляемых веществ [82] Для этой цели следовый компонент об рабатывают соответствующим реагентом в среде растворителя (этилацетата), для завершения реакции сосуд помещают в го рячую воду При этом температура воды должна быть подобра на таким образом, чтобы кольцо конденсирующегося раствори теля находилось чуть ниже верхнего края трубки, играющей в данном случае роль обратного холодильника. По окончании 1см too о ' 80 90 Упарено растворителя, % Рис 5 2 Приборы для упаривания и Рис 5 3 Выход следовых компонен концентрирования микроколичеств гов после упаривания раствора / — растворов (Воспроизведено с разре- 10 мкг бензола (т кип 80 °С), 2 — шения из работы [81] © Springer 10 мкг дифенилового эфира (т кип Verlag.) 259 °С), 3 — 4 мкг лутидина (т кип.

150 °С), 4 — 40 мкг бензола (т кип 80 °С) (Воспроизведено с разрешения из работы [81] © Springer Verlag ) реакции растворитель осторожно упаривают со скоростью при мерно 1 мл за 10 мин. Незадолго до окончания отгонки сосуд помещают в ледяную воду, остаток растворителя конденси руется, омывая всю трубку и концентрируя следовый компо нент в капле, находящейся на дне сосуда. Эту каплю затем можно легко перенести с помощью микрошприца. Поскольку этилацетат образует азеотропную смесь с водой, остаток может быть высушен путем доведения отгонки до конца, эту опера цию, однако, рекомендуется проводить только в случае опреде 164 5. Методы разделения и концентрирования ления низколетучих веществ (с температурой кипения выше 200 °С).

Для упаривания растворителей с помощью роторного испа рителя при пониженном давлении может применяться колба с двумя резервуарами, изображенная на рис. 5.4 [83]. В такой колбе раствор сначала упаривают так, чтобы его объем стал заметно меньше объема ниж него резервуара, затем стенки колбы ополаскивают подходя щим растворителем и доводят объем раствора до калибро вочной метки;

для последую щих анализов отбирают али квотные порции раствора.

Растворы органических со Юмл единений с очень низкой лету „Нижний калибровочный резервуар честью можно упаривать досу ха гораздо проще, пропуская Рис. 5.4. Колба с двумя резервуарами над их поверхностью несиль для упаривания на роторном испари теле. [Воспроизведено с разрешения ную струю профильтрованного из работы: May Т. W., Stalling D L воздуха (так, чтобы поверх Anal Chem, 51, 169 (1979). © 1979', ность раствора слегка покры American Chemical Society.] валась рябью) [84—87]. Такая операция должна проводиться при возможно более низкой температуре, а при необходимости нагревания следует применять обогревательные блоки. Конечно, предварительно следует проконтролировать поведение опреде ляемого следового компонента в условиях такого концентриро вания. Описанный способ упаривания часто применяется после разделения методом жидкостной экстракции.

В аналитической химии следовых количеств органических веществ упаривание досуха применяется достаточно часто в основном в следующих целях:

1) при необходимости приготовления определенного объема ра створа пробы путем растворения сухого остатка в подходя щем растворителе, с тем чтобы можно было отобрать али квотную порцию для последующих стадий анализа;

2) при необходимости изменения системы растворителей;

на пример, после экстракции определяемого вещества из воды одним растворителем раствор можно упарить досуха и остаток обработать вторым растворителем, поскольку по следний является лучшей средой для проведения последую щей реакции или других операций.

При упаривании в открытых сосудах нагревание должно осуществляться, как правило, расположенным сверху внешним источником тепла, например инфракрасной лампой. В качестве 5. Методы разделения и концентрирования сосудов для упаривания лучше всего применять небольшие конические колбы, в которых сконцентрированный раствор не «переползает» через верхний край, поскольку движение внутри жидкости обычно шроисходит от более нагретой области к ме нее нагретой {88].

Стадия концентрирования может выполняться одновременно с колоночной хроматографией [89]. Для этой цели непосред ственно под колонкой помещают вертикально ориентированную стеклянную нить (длиной 30 см и диаметром 1 мм) таким об разом, что элюат попадает на верхнюю часть нити и медленно стекает по ней;

направленная на нить струя газа способствует ускоренному испарению растворителя, и на нижнем конце нити собираются капли сконцентрированного элюата. Таким методом удалось добиться 30-кратного обогащения растворов, содержащих около 1 нг ДДТ, диэльдрина, гептахлорэпоксида и ряда других соединений;

при этом потери альдрина, линдана и некоторых других веществ составили от 12 до 22%.

5.2.2. Высушивание растворов перед упариванием Очень часто возникает необходимость в высушивании раст вора определяемого органического соединения в органиче ском растворителе. Для этой цели чаще всего применяют без водный сульфат натрия;

следует, однако, иметь в виду, что по некоторым данным (полученным с помощью детектора элект ронного захвата) этот реагент содержит следовые количества органических галогенсодержащих соединений. Кроме того, сульфат натрия может частично адсорбировать определяемое соединение и тем самым снижать его выход.

Реже применяется высушивание методом отгонки азеотроп ных смесей с водой (табл. 5.5).

Таблица 5.5. Характеристики азеотропных смесей, образуемых некоторыми наиболее часто употребляемыми органическими растворителями с водой Температура Первый ком- Второй компо- Содержа- кипения азео Содержание, % понент нент ние, % тропной смеси с водой, °С _ 92, Этилацетат 70, 71,8 — 87, Пропанол- 18,3 74 64, Этанол Бензол 10,3 86, Этанол Четыреххлори^ 61, стый углерод 166 5. Методы разделения и концентрирования 5.2.3. Перегонка с паром и совместная дистилляция Давление пара смеси двух несмешивающихся растворите лей равно сумме давлений паров соответствующих чистых ра створителей, поэтому температура кипения такой смеси ниже температуры кипения самого летучего из компонентов. Этот принцип лежит в основе полезного метода разделения — со вместной дистилляции (кодистилляции). С другой стороны, ко дистилляция может являться причиной потерь определяемого соединения в процессе отгонки (в литературе часто сообща лось, например, об обусловленных кодистилляцией потерях в ходе упаривания водных растворов ДДТ, линдана и других хлорсодержащих соединений).

Кодистилляция, главным образом кодистилляция с водой (перегонка с паром), представляет собой полезный метод от деления следовых количеств веществ (табл. 5.6). Этот метод может попользоваться, в частности, для разделения соединений на группы, например для отделения улетающих с паром ве ществ от нелетучих (жиров, белков и т. п.). При этом следует предварительно убедиться в том, что летучий следовый компо нент не разрушается при температуре отгонки;

в противном случае можно попытаться применить перегонку с паром при пониженном давлении. Отогнанные соединения извлекают обычно из довольно большого объема конденсата жидкостной экстракцией.

Перегонка с паром в ряде случаев, например при отделении следовых количеств ДДТ от любых других материалов, оказы вается более эффективной, быстрой, дешевой и безопасной, чем альтернативная методика разделения — экстракция гексаном [127].

Иногда применяется перегонка с другими растворителями.

Так, для выделения акрилонитрила из добавляемых в пище вые продукты растворителей использовалась отгонка с метано лом;

таким путем удалось определить акрилонитрил в концент рации 10 'млрд- '[128]. Следовые количества этилметилкетона и толуола были выделены из воска и смазочных масел азео тропной отгонкой с метанолом и циклогексаноном {129].

В другом варианте кодистилляции к смеси добавляют раст воритель, кипящий при сравнительно низкой температуре, но при его дистилляции совместно отгоняются и следовые компо ненты. Необходимым предварительным условием здесь опять таки служит устойчивость определяемого соединения при тем пературе отгонки. Этот вариант дал хорошие результаты при выделении следовых количеств веществ из материалов липид ной природы отгонкой с дихлорметаном, который хорошо раст воряет липиды и тем самым предотвращает включение в них 5. Методы разделения и концентрирования Таблица 5.6. Применение перегонки с паром для выделения следовых коли честв веществ из матриц Концентра- Лите ция или ко Определяемое соединение Матрица ратура личество [90] Конденсат из 900 сига N-Нипрозамины рет [91] Амины Бекон, рыба, пиво, соси ски млн- 1 [92, 93] Бифенил, 2-фенилфенол Цитрусы [94] Вода ч^енолы Пиво, солод, сусло Летучие фенолы [95] Бифенил, 2-гидроксибифе- Цитрусы [96] нил Следы пожара (подо- [97] Катализаторы зревается поджог) Муравьиная кислота Кровь [ Полихлорбифенилы Донные отложения [ Метанол Пищевые продукты [ Примеси Нелегальный амфетамин [ Летучие жирные кислоты Фекалии [ Пентахлорнитробензол Овощи [ Метил антр ани лат Виноградный сок 8 трлн- 1 Углеводороды Вода Бутилгидроксианизол 25 млрд- Пищевые продукты 1 млн- 4-Нитрофенол Моча ДДТ Почва, растения Летучие нитрозамины 50 нг/л Вода 1 млрд- Летучие нитрозамины Кукурузный силос, мо- локо Анилин 1 млн- Фальсифицированное [ оливковое масло Первичные и вторичные млн- Зерно, пиво [112] амины Фенол 100 мкг/л Моча [113] Фенол 100 нг/л 1 Речная вода [114] Алкилпиридины 1 млрд" Пиво [П5] Сорбиновая кислота 50 млн-' Сыр [116] Триаллат, диаллат 50 млрд-' Молоко, ткани растений [117] 2,4-Дихлорфенол Осадки [118] Гербициды тиокарбаматной 9,92 млн- Почва, вода, растения [119] TTLT Т1Г\иГ\Г~\ природы Почва 1 млрд- [120] Дихлобенил Пахучие вещества Сухой свиной навоз [ Формальдегид 0,05 млн- Рыбная паста 122] Акрилонитрил 10 пг/г Водные растворы 123] Тетрахлорэтилен Пищевые продукты 124] Пирролидин пмоль Мозг 125] Формальдегид 0,5 мкг/л Плазма, моча 126] определяемых соединений ["130. 131]. Другими примерами ис пользования этого метода являются определение пестицидов [132, 133] и дифенила или о-фенилфенола в плодах цитрусо вых [134].

168 5. Методы разделения и концентрирования 5.2.4. Сублимация Метод сублимации применяется и основном для очистки уже выделенных следовых компонентов, поскольку включенные в твердую матрицу в следовых количествах вещества обычно с трудом поддаются возгонке. Сообщалось об очистке и отде лении от составных частей матрицы сублимацией полицикли ческих ароматических углеводородов [135, 136].

Предлагалось также использовать сублимацию для отде ления определяемых веществ от адсорбентов после тонкослой ной хроматографии [137, 138]. Для сублимации микроколи честв веществ часто используется так называемый метод «хо лодного пальца», при котором следовый компонент конденси руют на охлаждаемом стержне, расположенном внутри закры того сосуда непосредственно над обогреваемым образцом;

при необходимости система вакуумируется. Для возгонки коли честв порядка нескольких микрограммов с выходом более 80% в качестве «холодного пальца» удобно применять небольшой стальной стержень (диаметром 2 мм) с отполированной торце вой поверхностью, которая может выполнять роль зеркала в инфракрасной микроспектроскопии отражения, облегчая тем самым подготовку выделенного следового компонента для его изучения указанным методом [139].

Сублимация применялась для отделения тимина от других оснований ДНК и его определения в биологических материа лах [140].

5.3. Жидкостная экстракция 5.3.1. Общие положения Жидкостная экстракция использовалась примерно в трети всех опубликованных за последние годы работ по анализу следовых количеств органических веществ (см. табл. 5.3), уступая в этом отношении только газо-жидкостной хроматогра фии. Жидкостную экстракцию, т. е. распределение между двумя несмешивающимися жидкостями, не следует путать с экстраги рованием из твердых материалов. Жидкостная экстракция не требует сложного оборудования и часто выполняется достаточ но быстро;

к тому же физико-химические принципы метода остаются неизменными в очень широком диапазоне концентра ций разделяемых веществ. Наиболее же важным преимуще ством жидкостной экстракции как в неорганическом, так и в органическом анализе является практически полное отсут ствие влияния составных частей матрицы. По этой причине ме тод жидкостной экстракции является идеальным для предвари 5. Методы разделения и концентрирования тельного разделения смесей на группы веществ с последующей (если это необходимо) очисткой или с более тщательным раз делением методами, основанными на других 'принципах. Так, во всех публикующихся ежегодно многих сотнях работ по опре делению терапевтических препаратов первой стадией практи чески всегда является экстракция определяемого следового компонента (или компонентов) из биологических жидкостей.

Методом жидкостной экстракции наиболее просто дости гается групповое разделение следующих типов:

1) отделение полярных веществ от неполярных;

2) разделение полярных веществ на кислые, основные и нейт ральные.

Второй тип разделения известен очень давно;

он с успехом применялся при анализе лекарственных препаратов, а также в судебной медицине и до сих пор составляет основу многих со временных аналитических методик. Очень часто жидкостную экстракцию проводят несколько раз при различных величинах рН. Так, если определяемое вещество является кислотой, то его можно перевести в подходящий (органический) растворитель экстракцией из подкисленного водного раствора, а затем снова в водную фазу путем экстракции щелочным водным раствором.

Из последнего определяемый следовый компонент кислой при роды с целью его очистки можно перевести (после подкисле ния) в другой органический растворитель и т. д. Такой метод чередования экстракции из кислой и щелочной сред довольно часто предлагается в современной литературе.

Для выделения вещества из органического растворителя после жидкостной экстракции применяются следующие приемы:

1) перевод вещества повторной жидкостной экстракцией в дру гой растворитель;

2) упаривание растворителя;

3) адсорбция на подходящем адсорбенте.

Жидкостная экстракция, особенно как стадия предваритель ного разделения, применяется для следующих целей:

1) разделения смеси «а группы веществ;

2) перевода определяемого соединения в меньший объем с целью повышения его концентрации;

3) перевода растворенного вещества в среду другого раство рителя с тем, чтобы провести реакции, не осуществимые в первом растворителе, или чтобы предотвратить нежелатель ные реакции, например гидролиз (обычно происходящий в водной среде).

В настоящее время наблюдается тенденция к замене жид костной экстракции на обращенно-фазовую высокоэффективную жидкостную хроматографию. Последний метод легче поддается автоматизации и может быть непосредственно совмещен с си 170 5. Методы разделения и концентрирования стемами детектирования и определения. К тому же при хрома тографии расходуется значительно меньше растворителей, чем при экстракции, что уменьшает опасность их вредного воздей ствия на организм человека. Тем не менее метод жидкостной экстракции не теряет своего значения, особенно в тех случаях, когда речь идет о предварительном разделении больших проб или проб на фракции.

Несмотря на важность жидкостной экстракции, до сих пор не существует теоретической основы выбора системы раство рителей, пригодной для выделения данного соединения, и наи более плодотворным остается чисто эмпирический подход.

Для этой цели обычно определяют коэффициенты распределе ния изучаемого соединения в ряде систем и затем выбирают систему с наивысшим коэффициентом распределения.

Для облегчения подбора рекомендовался ряд систем раст ворителей, расположенных в порядке повышения полярности органической фазы {141]:

1) гексан или циклогексан/этанол+вода;

2) бензол/метанол + вода;

3) хлороформ/метанол + вода;

4) этилацетат/вода;

5) бутанол-1 или бутанол-2/вода;

6) фенол/вода.

Иногда применяются системы из двух несмешивающихся органических растворителей. Так, в анализе пестицидов прак тическое применение нашли системы гексан/ацетонитрил и изо октан/диметилформамид [142]. Рекомендовались также смеси гептан/90%-ный водный этанол и изооктан/80%-ный водный ацетон. Система гексан/ацетонитрил с большим успехом ис пользуется в сложном отделении липидов от многих пестици дов;

последние легче растворяются в ацетонитриле, а липиды остаются в гексановой фазе. Для выделения полициклических ароматических углеводородов предлагалось использовать рас пределение между циклогексаном и нитрометаном [143].

Методы экстракции пестицидов выбираются в зависимости от природы пестицида и пробы [144]. Для выделения фосфор органических пестицидов из твердых матриц, содержащих боль шое количество воды (фруктов, овощей), применяются поляр ные растворители, например ацетонитрил, зтилацетат, ацетон или метанол. Для образцов, содержащих как воду, так и жиры (например, мясо и молоко), используются смеси полярных и неполярных растворителей (метанол/ацетонитрил или аце тон/дихлорметан). Для экстракции образцов с большим содер жанием жиров широко употребляется гексан (ранее применял ся бензол).

5. Методы разделения и концентрирования 5.3.2. Оборудование и методология жидкостной экстракции Для работы со следовыми количествами необходимы спе циальное оборудование и особые методологические приемы, обеспечивающие:

1) хорошее разделение фаз после достижения распределения;

2) четко различимую границу раздела фаз;

3) простоту выполнения операций, с тем чтобы необходимое число экс тракций могло быть про делано быстро, без по терь определяемого со единения и без большо го расхода реагентов;

4) в особых случаях — экс тракцию небольшим объемом одного раство рителя из очень большо го объема другого рас творителя.

Для жидкостной экстрак ции часто применяют дели тельные воронки. Их недостат ком является необходимость смазывания запорного крана, если только его вращающаяся \ У часть не изготовлена из теф- Рис 5 5 Устройство для разделения лона. Хороший специалист в жидких фаз отсасыванием после жид области анализа следовых ко- костной экстракции. (Воспроизведено личеств вообще избегает при- с разрешения из работы [88]. © John менять краны и предпочитает Wiley Inc ) другие приборы.

Так, часто применяются конические пробирки или пробирки для центрифугирования, снабженные притертыми стеклянными пробками. При использовании пробирок равновесия можно до стичь, несколько раз перевернув или слегка встряхнув пробир ку. Центрифугирование способствует лучшему разделению фаз, а последующее отделение интересующей исследователя фазы может быть выполнено с помощью пипетки, или шприца, или отсасывающего устройства, изображенного на рис. 5.5.

При экстракции ультрамикроколичеств две несмешиваю щиеся фазы не встряхивают, а только перемешивают [145].

Рекомендовалось осуществлять эту операцию в миниатюрной пробирке с помощью очень маленькой стеклянной мешалки [ 146]. Эффективность перемешивания здесь не является опре 172 5. Методы разделения и концентрирования деляющим фактором;

поэтому в процессе перемешивания со храняется четкая граница раздела фаз, ни в одной из фаз не образуется капелек другой и ни одна из фаз не «прилипает»

к стенкам пробирки (в отличие от обычного приема экстрак ции встряхиванием, когда капельки органической фазы теряют ся, прилипая к внутренним стенкам сосуда).

Разработана специальная аппаратура для экстракции из очень большого объема одной фазы, например воды, очень Рис. 5.6. Прибор для экстракции небольшим количеством растворителя из боль шого объема водной фазы / — капиллярная трубка, 2 — слой органического растворителя;

3 — модифицированная мерная колба емкостью 1 л;

4 — проба воды. (Воспроизведено с разрешения из работ [147, 148]. © Elsevier Science Publishing Co, Amsterdam ) ограниченным объемом другого растворителя, например гек сана, в процессе выделения пестицидов из проб воды [147, 148] (рис. 5.6). В конкретном случае определения пестицидов осуществлялась экстракция 0,2 мл гексана из 980 мл воды, причем смесь встряхивалась вручную в течение 2 мин. Накло няя колбу и осторожно добавляя воду через боковое горло, органическую фазу удается перевести в центральную часть колбы и затем вытеснить в капиллярную трубку. Таким путем удалось отделить 50 мкл гексановой фазы, пригодной для не посредственного изучения методом газо-жидкостной хромато графии;

при концентрации альдрина, диэльдрина и гептахлор эпоксида 10 трлн" 1 их выходы составили 50—60%, а при трех кратной экстракции выходы этих соединений удалось повысить до 89—93%.

Иногда применяется иной способ разделения фаз, в ряде случаев дающий лучшие результаты. Этот способ заключается в замораживании одной из жидких фаз с последующим ее от делением фильтрованием. Так, тестостерон переводили из вод ного раствора в эфирную фазу, затем водную фазу заморажи вали в смеси ацетона с «сухим льдом», а эфирный слой отде ляли декантацией [149]. Аналогичный ярием ранее применялся 5. Методы разделения и концентрирования в неорганическом анализе с использованием растворителей, плавящихся при сравнительно высокой температуре, например нафталина, который затвердевает уже при охлаждении до ком натной температуры.

Особые методы обработки проб после экстракции 5.3.3.

В некоторых случаях рекомендуется довольно жесткая об работка веществ после их экстракции органическим раствори телем. Предлагалось, например, обрабатывать выделенные экстракцией нейтральные вещества дымящей серной кислотой.

При этом менее устойчивые соединения разлагаются или суль фируются, превращаясь в более полярные соединения, а угле водороды и некоторые хлорированные пестициды не изменяют ся. Такой прием применялся при анализе растворов, содержа щих кепон [150], а также при обработке выделенных экстрак цией полихлорбифенилов и полихлорированных терфенилов [151] и других хлорированных соединений [152], например ДДТ и гексахлорциклогексана [153].


Другим вариантом жесткой обработки является щелочное омыление, которому не подвергаются нейтральные соединения и некоторые другие очень устойчивые вещества, например поли циклические ароматические углеводороды и бензо[а]пирен.[154, 155].

Иногда вещества перед жидкостной экстракцией превращают в те или иные производные.

5.3.4. Автоматизация процесса жидкостной экстракции Предлагалось несколько вариантов автоматизации жидкост ной экстракции. Основные трудности здесь связаны с образова нием эмульсий [156, 157], а также с автоматизацией операции локализации границы раздела фаз. Рекомендовалось приме нять центрифугирование в комбинации с несмачивающимся тефлоновым делителем фаз [158]. Конечно, образование эмуль сий является проблемой в любом варианте экстракции. Для раз рушения эмульсий можно использовать: медленное фильтро вание (неэффективное в случае больших объемов и непригод ное для целей автоматизации);

добавление нейтральных солей (например, хлорида натрия), ацетона или этанола;

центрифу гирование, а также добавление специальных веществ, способ ствующих разрушению эмульсий.

В микромодификации автоматического делителя фаз {рис. 5.7) элюат из колонки высокоэффективного жидкостного хроматографа смешивается с водным раствором реагента, ко торый взаимодействует с основными соединениями, образуя 174 5. Методы разделения и концентрирования флуоресцирующие продукты реакции [159, 160]. Избыток реа гента остается в водной фазе, а флуоресцирующее производное экстрагируется в спирали;

далее смесь поступает в делитель фаз, с помощью которого удается отделить около 50% органи ческой фазы. Другие 50% органической фазы, как и вся вод ная фаза, отбрасываются. Такие большие потери органического экстракта необходимы для снижения уровня фона и оптимиза ции работы детектора. В другом случае хлороформную фазу Тефлоновая шру5ка для уЗаления I?/'/*' ненужной фазы Стеклянное соеЭинение с экстракционной фн спиралью капиллярная трубка, ведущая к флуориметру Рис 5 7 Модифицированный делитель фаз Тефлоновая трубка с наружным диаметром 2,0 мм (изображена штриховыми линиями) находится внутри ниж ней части стеклянного делителя фаз В последнем имеется отвод для удаления водной фазы Вход делителя фаз соединен с короткой тефлоновой трубкой (наружный и внутренний диаметры 1,5 и 1,0 мм соответственно). Тефлоновын капилляр, по которому органическая фаза поступает во флуориметр, размещен внутри трубки диаметром 2,0 мм так, как это показано на рисунке. (Воспроиз ведено с разрешения из работы [159]. © Elsevier Science Publishing Co.,.

Amsterdam ) отделяли от водно-метанольной с помощью пористой тефлоно вой мембраны [161].

При необходимости экстракции небольшим количеством од ного растворителя из большого объема другого, не смешиваю щегося с первым (например, проб воды) полезны устройства для непрерывной жидкостной экстракции (рис. 5.8). В таком устройстве три перевернутые вниз горлом колбы объемом по 250 мл укреплены на подвижном стенде, жестко связанном с вибрационной мешалкой так, что все три колбы постоянно энер гично встряхиваются. Через устройство в течение 4 ч с по мощью сифона пропускают пробу воды объемом 10 л, которую экстрагируют в общей сложности 10 мл гексана. По окончании процесса гексановую фазу отделяют в делительной воронке [161].

5.3.5. Многоступенчатая жидкостная экстракция В препаративной органической химии и в биохимии часто применяют многократную жидкостную экстракцию, при кото рой распределение между фазами устанавливается неоднократ 5. Методы разделения и концентрирования но. Из практических соображений такой метод, однако, редко применяют в анализе следовых количеств органических ве ществ, поскольку при этом определяемое соединение приходит ся выделять из довольно большого объема растворителя.

ч \ Рис 5 8 Прибор для непрерывной жидкостной экстракции. 1 — слой раствори теля (гексана), 2 — сосуд с изучаемой пробой, 3 — слив водной фазы после экстракции (Воспроизведено с разрешения из работы [162]. © Elsevier Science Publishing Co, Amsterdam ) Некоторое применение в аналитической химии следовых количеств органических соединений нашла распределительная хроматография, в которой жидкую (неподвижную) фазу добав ляют к твердому носителю (силикагелю, целлюлозе, целиту, гифлосуперцелю и т. д.), находящемуся в колонке. Затем через колонку пропускают вторую (подвижную) фазу, не смеши вающуюся с неподвижной фазой. Растворенные вещества раз лично распределяются между двумя несмешивающимися жид костями (фазами) и поэтому с различными скоростями прохо дят через колонку, элюируясь одно за другим. В настоящее время, однако, распределительная хроматография применяется не столь часто, как прежде, и постепенно вытесняется обращен но-фазовой хроматографией.

t76 5. Методы разделения и концентрирования 5.4. Хроматографические методы разделения 5.4.1. Общие положения Хроматографией называется процесс разделения, в котором данное соединение распределяется между подвижной фазой (жидкой или газовой) и неподвижной фазой (твердой или жид кой). На хроматографических принципах базируется большин ство методов разделения, применяющихся в анализе следовых количеств органических веществ. В трех четвертях всех опуб ликованных в этой области науки работ для решения той или иной проблемы предлагаются хроматографические методы. Име ется несколько учебников по хроматографии, например [163];

четыре журнала посвящены исключительно проблемам хрома тографии (Journal of Chromatography, Journal of Chromato graphic Science, Chromatographia, Journal of High Resolution Chromatography and Chromatographic Communications).

5.4.2. Типы жидкостной хроматографии В основе жидкостной хроматографии лежит распределение смеси соединений между твердой фазой (адсорбентом) и по движной жидкой фазой. Существуют различные виды взаимо действия между разделяемыми соединениями и твердой фазой и соответствующие виды хроматографии: адсорбционная, ионо обменная, аффинная хроматографии и гель-фильтрация (экс клюзионная хроматография).

В наиболее часто применяемой в анализе следовых коли честв органических веществ адсорбционной хроматографии раз деление составных частей пробы достигается благодаря их различной полярности. При этом следовые компоненты адсор бируются на поверхности твердой фазы и удерживаются неко валентными (например, водородными или гидрофобными) свя зями или силами Ван-дер-Ваальса.

В ионообменной хроматографии ионизированные изучаемые вещества взаимодействуют с заряженной твердой фазой, несу щей или положительные, или отрицательные заряды. Из под вижной фазы сорбируются соответствующие противоположно заряженные ионы, причем на процесс сорбции оказывают влия ние и другие ионы, главным образом Н+.

В гель-фильтрации в качестве твердой фазы используется гель, содержащий множество пор более или менее определен ного диаметра. Соединения, молекулы которых больше диамет ра пор, не могут проникнуть внутрь геля из подвижной фазы, в то время как меньшие молекулы легко проникают в поры* 5. Методы разделения и концентрирования Поэтому при прохождении лодвижной фазы в первую очередь элюируются соединения в молекулами большого размера.

Аффинная хроматография пока еще практически не приме нялась в аналитической химии следовых количеств низкомоле кулярных органических веществ. В этом методе к матрице не подвижной фазы ковалентными связями присоединены лиган ды обладающие специфическим сродством к данной группе соединений При последующем добавлении раствора пробы на неподвижной фазе фиксируются только вещества этой группы.

Процесс десорбции осуществляют изменением рН или ионной силы элюирующего растворителя.

5.4.3. Теоретические основы хроматографических методов разделения Хроматографические процессы теоретически описываются уравнением Ван-Деемтера (рис. 5.9), которое связывает эф фективность процесса, выраженную через высоту (И), эквива лентную теоретической тарел- # | ке, с различными параметра ми: нерегулярностью набивки колонки, кривизной каналов в Продольная твердой фазе, диаметром час- молекулярная йисрфизия тиц неподвижной фазы, линей ной скоростью подвижной фа зы и, коэффициентом диффу ^Степень отклонения зии растворенного вещества в ' о т равновесного состояния* подвижной и твердой фазах, коэффициентом распределения. —Вихревая диффузия Чем меньше величина Я, тем " выше эффективность разделе- Рис 59 графическое представлеяие Н Я данной хрОМЭТОграфиче- уравнения Ван-Деемтера.

И ской системы. В идеальном варианте Н может стать рав ной диаметру частиц неподвижной фазы. В результате суммар ного влияния различных описанных выше параметров мини мальная высота колонки Н и, следовательно, оптимальная эф фективность колонки наблюдаются при определенной скорости подвижной фазы (рис. 5.9). Эта оптимальная величина инди видуальна для каждого вещества, которое предполагается раз делить в данной хроматографической системе. На величину п влияет и загрузка колонки (рис. 5 10) [164].


Эффективности разделения и более быстрому ^установлению равновесия способствуют однородность и малый размер ча стиц адсорбента, поскольку удельная поверхность последнего возрастает с уменьшением массы его частиц. С целью улучше 12— 5. Методы разделения и концентрирования ния характеристик колонок применялись мелкозернистые ад сорбенты с диаметром частиц порядка нескольких микромет ров. Такие адсорбенты вызывают резкое снижение скорости подвижной фазы;

поэтому для достижения разумной продолжи тельности аналиаа здесь приходится применять высокое дав ление. Этот метод, называемый жидкостной хроматографией высокого давления или высокоэффективной жидкостной хрома, 0,8 06 о,г- -8 11 III о -з 10ч Проба/аЭсорбент, г/г Рис 5 10. Взаимосвязь между Н и количеством пробы. (Воспроизведено с раз решения из работы [164]. © Verlag Chemie, Weinheim ) тографией, все шире и шире применяется в современных мето диках анализа следовых количеств органических веществ и сейчас упоминается приблизительно в 16% всех публикуемых в этой области работ.

5.4.4. Принципы работы колонки В аналитической химии следовых количеств органических соединений обычно используется принцип элюационной хро матографии, в котором подлежащую разделению смесь вводят в верхнюю часть колонки, затем через 'колонку пропускают со ответствующий растворитель (или смесь растворителей), после довательно вымывающий раздельные компоненты смеси.

Элюирование растворителем (или смесью растворителей) постоянного состава называется изократическим элюирова нием. Последнее обеспечивает хорошую воспроизводимость ре зультатов, но в случае медленно элюирующихся фракций на блюдается чрезмерное уширение пиков, обусловленное глав ным образом продольной диффузией. Этот недостаток может •быть устранен путем ступенчатого или непрерывного измене ния состава растворителя, но обычно воспроизводимость при 5. Методы разделения и концентрирования 179" таком градиентном способе элюирования хуже, чем при изо кратическом элюировании. Градиент концентрации раствори теля может быть линейным или экспоненциальным либо может подчиняться еще более сложному закону. Выбор растворителя Для разделения данной смеси веществ часто представляет собой непростую задачу, для решения которой предложена ра циональная схема градиентного элюирования [165]. Основой этой схемы является следующий ряд растворителей, располо женных в порядке возрастания полярности: н-гептан/четырех хлористый углерод/хлороформ/дихлорэтан/2-нитропропан/нит рометан/пропил ацетат/метил ацетат/ацетон/этанол/метанол/вода.

Промежуточные величины полярности достигаются путем до бавления последующего растворителя к предыдущему.

5.4.5. Адсорбенты, применяющиеся в жидкостной хроматографии в качестве неподвижных фаз Долгое время в хроматографии применялись только довольно полярные адсорбенты, например силикагель, оксид алюминия, целлюлоза. Главным образом для очистки пестицидов и сейчас часто используется также флорисил (силикат магния). Так, с помощью этих адсорбентов из жировых тканей человека были выделены полибромбифенилы, концентрация которых в матри це составляла около 10 млрд" 1 [166], а из других жиров — раз личные пестициды [167, 168]. Выделенные из растений пести циды очищали на силикагеле или оксиде алюминия [169].

В литературе опубликованы многочисленные другие примеры применения этих адсорбентов (см. табл. 5 9 и 6.12).

Позднее были предложены методы химической модификации этих сравнительно полярных адсорбентов. Так, целлюлозу ре комендовалось превращать в ацетилцеллюлозу, а силикагель — модифицировать путем присоединения к нему ковалентными связями гидрофобных группировок. Такая модификация корен ным образом изменяет свойства силикагеля;

получающиеся в результате модификации «обращенно-фазовые» адсорбенты мо гут использоваться для разделения «еполярных соединений с помощью более или менее полярных растворителей в качестве подвижной фазы [170, 171]. Число публикаций, в которых упоминается применение обращенно-фазовых адсорбентов, быстро возрастает и в настоящее время составляет примерно две трети от всех работ, посвященных использованию высоко эффективной жидкостной хроматографии. Недавно была опуб ликована соответствующая обзорная статья [172]. Этот метод позволяет эффективно разделять смеси органических соедине ний в очень широком диапазоне полярностей — от гидрофобных полициклических ароматических углеводородов до аминокис 12* 180 5. Методы разделения и концентрирования лот и сульфокислот. Такая универсальность достигается путем изменения рН, ионной силы и полярности подвижной фазы.

Область применения «обращенно-фазовых» адсорбентов еще более расширяется за счет использования метода «ионных пар» [173, 174], основой которого является образование неза ряженных соединений из определяемого ионизированного ве щества и соответствующих противоположно заряженных ионов.

Путем тщательного подбора второго иона свойства образую щихся нейтральных ионных пар можно варьировать в доволь но широких пределах, обеспечивая в оптимальном варианте вполне удовлетворительное разделение. В качестве противопо ложно заряженных ионных соединений обычно используют ал килсульфокислоты (для оснований) и ионы тетраалкиламмония (для кислот и анионов). Основой разделения здесь является гидрофобное взаимодействие ион-парных соединений с кова лентно-связанными с носителем алкильными цепями обращен но-фазового адсорбента. Методу хроматографии на обращенно •фазовых адсорбентах также присущи, однако, некоторые не достатки, связанные со склонностью гидрофобных группировок носителя к разрушению, что со временем приводит к сниже нию эффективности разделения.

Предложен интересный вариант обращенно-фазовой хрома тографии, называемый «мыльной хроматографией» [175—177].

В этом варианте применяют колонки, заполненные силикаге лем или оксидом циркония, а к подвижной фазе добавляют катионные поверхностно-активные вещества, которые прочно связываются носителем таким образом, что на поверхности адсорбента образуется как бы слой алкильных цепей поверх ностно-активного вещества. Взаимосвязь между концентрацией последнего и 'коэффициентом распределения анализируемого соединения определенным образом зависит от длины алкиль ной цепи (гидрофобности) поверхностно-активного вещества и от полярности (т. е. от содержания воды) подвижной фазы [178]. Отсюда следует, что процессы разделения, обычно вы полняемые методом обращенно-фазовой хроматографии, могут быть осуществлены и на немодифицированном силикагеле, к которому добавлены поверхностно-активные вещества [179— 182].

5.4.6. Заполнение колонок В последние годы в продажу поступает все больше уже подготовленных к работе колонок различных типов. Так, для разделения смесей на группы веществ или для выполнения операций по обогащению проб в продаже имеются довольно короткие колонки разового использования. Тем не менее про 5. Методы разделения и концентрирования блема заполнения колонок непосредственно в лаборатории остается весьма актуальной ввиду довольно высокой стоимости лродажных колонок.

Для заполнения колонок рекомендуются два основных мето да. В одном из них в колонку засыпают сухой адсорбент и за тем добавляют растворитель, а в другом сначала приготовляют суспензию адсорбента в растворителе и затем ее заливают или закачивают в колонку [183—185]. В процессе заполнения широких колонок суспензию можно перемешивать. При запол нении колонок для высокоэффективной жидкостной хромато графии предпочтительны растворы такой плотности, которая •обеспечивает устойчивость суспензии в процессе наполнения;

приготовление таких колонок почти всегда требует применения насосов высокого давления. Опубликованы литературные об зоры по методам заполнения колонок [186, 187]. Набивка ко лонок должна быть максимально однородной, так как любые отклонения от однородности неизбежно ведут к уширению пиков и искажению их формы.

Не допускается наличие пузырьков воздуха (или другого газа) в адсорбенте, находящемся в колонке, так как пузырьки газа препятствуют полному смачиванию частиц адсорбента.

По этой же причине необходимо следить, чтобы адсорбент в колонке всегда находился под слоем растворителя, поскольку высушивание приводит к растрескиванию набивки.

5.4.7. Введение в колонку раствора смеси веществ Разделяемые вещества вводят в колонку в виде раствора, объем которого должен быть по возможности минимальным.

В хроматографах высокого давления и других закрытых систе мах раствор часто вводят с помощью шприца через мембрану.

Дозирующая петля позволяет вводить несколько большие объ емы пробы. С помощью шприца можно вводить объемы вплоть до 0,2 мл [188—190], но лучше во всех случаях применять ми нимальные объемы, предварительно обогатив пробу следовым компонентом. Предлагались также способы предварительного смешения пробы с адсорбентом вне колонки [191—193], но в таких случаях могут возникнуть дополнительные трудности, обусловленные слишком сильным разбавлением пробы, возмож ным внесением загрязнений из дополнительных емкостей, ра створителей и воздуха лаборатории, а также увеличением про должительности анализа [194]. Для преодоления некоторых из этих трудностей рекомендовалось предварительно концентриро вать пробу, уже находящуюся в верхней части колонки, перед тем как начать процесс собственно хроматографирования [195—197]. Разработаны оптимальные условия для обогащения 182 5 Методы разделения и концентрирования пробы на предколонке, непосредственно соединяющейся с ана литической колонкой [194], при которых, в частности, между предколонкой и аналитической колонкой устанавливается пере ключающий клапан, позволяющий отводить избыток раствори теля, не содержащего определяемого соединения. Последнее сначала адсорбируется на первой колонке и элюируется после добавления соответствующего растворителя;

при этом клапан устанавливают так, чтобы элюат из первой колонки сразу по падал в основную аналитическую колонку. Таким путем, на пример, при определении следовых количеств (концентраций порядка трлн - 1 ) эфиров фталевых кислот в 1 л пробы воды был достигнут выход 95—100%. Возможности метода обогаще ния на предколонках для улучшения эффективности разделе ния систем высокоэффективной жидкостной хроматографии рас смотрены в литературных обзорах [198, 199].

5.4.8. Детектирование определяемых веществ и сбор элюата в колоночной хроматографии Для определения состава элюата применяются все методы инструментального анализа. В частности, здесь используются проточные микроячейки объемом до 1 мкл. Специфичность детектирования повышается при одновременном последова тельном или параллельном (с разделением потока) применении нескольких методов обнаружения, основанных на различных принципах.

Жидкостные хроматографы могут быть снабжены весьма совершенными детекторами непрерывного действия типа тех, которые используются в газо-жидкостной хроматографии.

Для этой цели элюат из 'колонки направляют на движущуюся проволоку или ленту, проходящую далее через печь, в которой следовый компонент испаряется или разлагается;

образующиеся при этом пары уносятся током газа-носителя и затем детекти руются тем или иным способом (см. разд. 6.9).

Если возникает необходимость в сборе элюата после хро матографии, то такая операция выполняется с помощью обыч ных коллекторов фракций.

5.4.9. Хроматография на нескольких колонках, переключение колонок Определенные преимущества достигаются при сочетании не скольких колонок. Например, смесь веществ А, В, С и D по дается на первую колонку, где компонент А отделяется от смеси В, С и D;

затем весь элюат поступает во вторую колон ку, где В отделяется от С и D, а последующее разделение С и 5. Методы разделения и концентрирования D выполняется на третьей колонке. Таким образом можно до биться эффективного разделения сложных смесей, попытки разделения которых на одной колонке часто приводят к суще ственному уширению пиков и значительному увеличению вре мени элюирования Прочно удерживаемые адсорбентом и медленно элюирую щиеся вещества могут быть выделены методом «обратного вы мывания», при котором направление тока растворителя меняют на противоположное. Для разделения такой фракции на от дельные компоненты ее можно затем перенести в другую ко лонку, обладающую иными хроматографическими характери стиками. Управление сложными операциями такого рода долж но существенно облегчаться за счет применения микропроцес соров и программируемых электронных систем контроля. Пред ложена модульная кассетная система для газо-жидкостной [200] и высокоэффективной жидкостной [201] хроматографии, в которой удачно применяется удобное герметичное тефлоновое игольчатое соединение. Каждая колоночная кассета снабжена четырьмя комбинированными устройствами входа и выхода.

Система отличается высокой степенью универсальности благо даря возможности быстрой смены кассет, применению удобного способа «обратного вымывания», улучшенной техники деления пробы и простого способа деления потока элюата, легкости переключения с колонки на колонку;

система предусматривает также возможность получения производных после хроматогра фирования.

5.4.10. Проблемы жидкостной хроматографии В вопросе о связи между химическим строением вещества и его адсорбционным поведением теоретические основы прак тически не разработаны, поэтому трудно предсказать заранее оптимальные условия выделения и очистки данного вещества методом хроматографии.

Довольно трудно также (хотя и не невозможно) добиться хорошей воспроизводимости характеристик адсорбентов. Это обусловлено тем обстоятельством, что даже следовые количе ства примесей оказывают влияние на свойства поверхности ад сорбента, особенно на свойства высокочувствительных совре менных материалов для высокоэффективной жидкостной хро матографии, характеризующихся очень малым диаметром ча стиц и очень большой удельной поверхностью. Известные трудности возникают также в результате поглощения адсорбен тами примесей из воздуха лаборатории (а также из воды, ра створителей и т. д.), если не контролируются должным образом условия их хранения.

184 5. Методы разделения и концентрирования Все адсорбенты для колоночной хроматографии в большей или меньшей степени склонны к образованию фоновых сигна лов за счет их разрушения. Так, растворимость аморфного силикагеля в воде при комнатной температуре составляет около 10 мкг/мл [202]! и возрастает при повышении температуры, до стигая при 200 °С примерно 250 мкг/мл;

при рН 10 раствори мость силикагеля возрастает еще больше. Растворенный сили кагель при некоторых методах обнаружения обусловливает по явление фоновых сигналов. В ряде случаев стабильность колон ки может быть улучшена за счет уравновешивания подвижной;

фазы путем ее предварительного пропускания через колонку с силикагелем (диаметр частиц 5 мкм);

при последующем детек тировании по поглощению при 200 нм таким образом обеспечи вается большая устойчивость базисной линии [203].

5.4.11. Гель-хроматография В этом виде хроматографии неподвижной фазой служит гель [204], например декстранового, полиакриламидного или агарозного типа. В гель-хроматографии применяются и неорга нические носители, в частности силикагель, некоторые силика ты и пористые стеклянные бусины.

Гель-хроматография часто применяется в анализе пестици дов как эффективный метод очистки. Этот вид хроматографии полезен также при анализе образцов, содержащих большое количество липидов (жиры, молоко) после их предварительного отделения экстракцией {205—208] или даже без всякой первич ной обработки. В последнем случае гель-хроматография яв ляется первой стадией аналитической схемы [209, 210]. Во всех перечисленных выше работах определялось содержание поли хлорбифенилов и (или) галогенсодержащих пестицидов.

Для определения летучих N-нитрозаминов в концентрациях по рядка 0,6 млрд- 1 в сухом молоке методом газо-жидкостной хроматографии анализируемые пробы предварительно разде ляли на гелевой колонке [211]. Ввиду большой практической значимости гель-хроматографии в анализе пестицидов была разработана автоматизированная установка, позволяющая об рабатывать большое количество проб практически без всякого вмешательства со стороны оператора [[212].

5.4.12. Высокоэффективная жидкостная хроматография Метод высокоэффективной жидкостной хроматографии по праву считается наиболее важным за последние годы нововве дением в аналитической химии следовых. количеств пестици 5. Методы разделения и концентрирования дов [213], в анализе пищевых продуктов [214] и в клинической химии [215]. В отличие от газо-жидкостной хроматографии этот метод пригоден и для определения термически нестойких, не летучих или очень полярных соединений, но в то же время высокоэффективная жидкостная хроматография может быть применена и для анализа тех веществ, которые обычно анали зируют методом газо-жидкостной хроматографии. Теоретически высокоэффективная жидкостная хроматография имеет много преимуществ, а ее единственный недостаток заключается в от сутствии универсальных детекторов типа пламенно-ионизацион ных [216].

Для наиболее эффективного хроматографического разделе ния теоретически идеальной является колонка диаметром не сколько микрометров [217], но практическое применение таких капиллярных колонок связано с очень большими трудностями.

К идеальному варианту приближаются колонки внутренним диаметром 1—2 мм, позволяющие разделять 100 пг образца, со держащегося в 1 мкл раствора (т. е. при концентрации около 0,1 млн""1), на неподвижной фазе с диаметром частиц 10 мкм.

Такие полукапиллярные колонки имеют очень небольшой внут ренний объем, поэтому их наиболее целесообразно применять в тех случаях, когда доступно только очень небольшое количе ство образца, когда необходимо добиться максимальной чув ствительности или когда подвижная фаза очень дорога.

При работе с такими колонками особой тщательности требует введение точных объемов проб (порядка 1 мкл), а также соблю дение строго постоянной скорости подачи подвижной фазы на сосом. Возможности метода продемонстрированы в работе [218], в которой на колонке из плавленого кварца длиной 1 м с внутренним диаметром 0,3 мм, наполненной модифицирован ным С^-силикагелем (с диаметром частиц 3 мкм), была до стигнута эффективность более 10 теоретических тарелок.

В интересном новом варианте высокоэффективной жидкост ной хроматографии используются колонки открытого типа, из готовленные из «варцэвых капилляров внутренним диаметром 10—50 мкм [219] или 30—100 мкм [220], в которых неподвиж ная фаза нанесена непосредственно на протравленную внут реннюю поверхность капилляра.

В высокоэффективной жидкостной хроматографии важно предохранять дорогие колонки от загрязнений. Растворы проб и растворители перед вводом в колонку необходимо фильтро вать, для чего обычно применяются специальные фильтрующие патроны. Очень сложные смеси лучше предварительно разде лять другими методами. При необходимости перехода от одного растворителя к другому следует избегать резких скачков по лярности.



Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |   ...   | 13 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.