AT409554B - Verfahren zur gleichzeitigen chromatographischen quantitativen analyse von zwei oder mehreren gasen - Google Patents

Verfahren zur gleichzeitigen chromatographischen quantitativen analyse von zwei oder mehreren gasen Download PDF

Info

Publication number
AT409554B
AT409554B AT140299A AT140299A AT409554B AT 409554 B AT409554 B AT 409554B AT 140299 A AT140299 A AT 140299A AT 140299 A AT140299 A AT 140299A AT 409554 B AT409554 B AT 409554B
Authority
AT
Austria
Prior art keywords
gases
mobile
phase
mobile phase
hplc
Prior art date
Application number
AT140299A
Other languages
English (en)
Other versions
ATA140299A (de
Original Assignee
Seppi Thomas
Stubauer Gottfried
Voelp Markus
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seppi Thomas, Stubauer Gottfried, Voelp Markus filed Critical Seppi Thomas
Priority to AT140299A priority Critical patent/AT409554B/de
Publication of ATA140299A publication Critical patent/ATA140299A/de
Application granted granted Critical
Publication of AT409554B publication Critical patent/AT409554B/de

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)

Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



   Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur gleichzeitigen chromatographischen quantitativen Ana- lyse von zwei oder mehreren Gasen. 



   Elektroaktive Gase (mit Ausnahme der chemisch weitgehend inaktiven Inertgase) sind vor al- lem in der Umweltanalytik, technischen Prozessen, Medizin, ökologischen Stoffkreislaufen, Atmos- pharenforschung und biologischen Systemen von entscheidender Bedeutung. Als Beispiele für solche elektroaktive Gase seien genannt : Sauerstoff (02), Kohlenmonoxid (CO), oder Stickoxide wie Lachgas (N2O), Stickstoffmonoxid (NO), andere gasförmige Stickoxide, usw Besonders die
Entwicklung von präzisen Analysemethoden für Stickoxide ist in den letzten 10 Jahren durch das grosse wissenschaftliche Interesse an diesem Forschungsgebiet stark vorangetrieben worden : seit kurzem gibt es die Erkenntnis, dass z B. Stickstoffmonoxid (NO) an zahlreichen blochemischen, physiologischen und pathologischen Prozessen beteiligt Ist (z. B.

   Altzheimer und Parkinson, Blut- hochdruck). 1998 wurde deshalb der Nobelpreises für Medizin und Physiologie an Wissenschaftler dieses Forschungsgebietes vergeben. An die Analysentechnik auf diesem Gebiet werden dabei hochste Anforderungen gestellt, da die zellulare NO-Konzentrationen sehr niedrig ist   ( <    10 nM -   5) Jv)   NO) und die Probenmatrix meist sehr komplex ist (Zellsuspensionen, Blut- und Plasmapro- ben). Aufgrund der chemischen Reaktivität von NO ist nicht nur die Messung der freien NO-Konzentration von Bedeutung, sondern auch die gleichzeitige Bestimmung von Reaktions- und Abbau- produkten   (z. B.

   N2O, NOÙ Von   besonderem Interesse ist darüberhinaus die gleichzeitige Mes- sung von 02, da einerseits NO direkt mit 02 reagiert und andererseits die zellulare   02-Konzentra-   tion durch NO-induzierte Hemmung der Atmungskette stark beeinflusst wird. 



   Die bis jetzt bekannten Verfahren zur Bestimmung von Gasen basieren auf unterschiedlichsten Messprinzipien, wobei jeweils eine physikalisch-chemische Eigenschaft (dessen Oxidierbarkeit und
Reduzierbarkeit, Paramagnetismus, Reaktivität mit Häm-Proteinen oder Lichtemission bei der Reaktion mit Ozon) zur Detektion genutzt wird. Diese hier angeführten Messverfahren unterscheiden sich jeweils deutlich hinsichtlich Empfindlichkeit, Selektivität, Zeitverbrauch, Einfachheit und Kosten. Beispiele für solche, dem Stand der Technik entsprechende Verfahren sind : (Amperometrie) ziert werden, wobei der resultierende Strom proportional zur
Gaskonzentration ist (z. B. 02-Elektrode oder NO-Elektrode). 



     - Elektronenspinresonanz   Die paramagnetische Eigenschaft von Gasen (z. B. 02 und (EPR) NO sind Radikale) wird zur Messung genützt. 



   - Gaschromatographie Gasgemische   konnen   mit Gaschromatographie aufgetrennt (GC/GC-MS) und mit unterschiedlichen Detektoren quantifiziert werden - Chemilumineszenz Die Reaktion von NO mit Ozon führt zur Emission von Licht, dessen Intensität proportional zur NO-Konzentration ist   - Photometrie   die hohe Affinität bestimmter Gase (z. B. NO, 02, CO) zu   Häm-Proteinen   (z. B. Hämoglobin) erlaubt eine photome- trische Quantifizierung durch die Auswertung der charakte- ristischen spektroskopischen Veränderungen 
Gase unterscheiden sich nur   geringfügig   in ihren chemisch-physikalischen Eigenschafen.

   Ahnliche Molekulargewichte und Polaritäten, bzw. ein ähnliches   Löslichkeits- und Diffusionsverhalten   erschweren somit eine erfolgreiche chromatographische Trennung und   anschliessende   Detektion. Aus diesem Grund wurde auch Flüssigkeitschromatographie als   Trenn- und Analysenmethode für   Gase bisher nicht in Betracht gezogen.

   Auch unter optimierten Bedingungen mit einer stark apolaren stationären Phase (Trennsaule) sind die Wanderungsgeschwindigkeiten von Gasen, beispielsweise jene von Stickstoffmonoxid 7 und Sauerstoff 8 so ähnlich, dass nur eine teilweise Trennung erreicht wird, weil aufgrund der sich stark überlappenden Signale beide gasförmige Komponenten nicht quantitativ bestimmt werden   konnen   Überraschenderweise hat sich herausgestellt, dass man mit   Flüssigkeitschromatographie   auch zwei oder mehrere Gas simultan quantitativ nachweisen kann.

   Die Erfindung besteht daher in einem Verfahren zur gleichzeitigen chromatographischen quantitativen Analyse von zwei oder mehreren Gasen, bei dem in einer mobilen flüssigen Phase geloste Gase einer Flüssigkeitschromatographie-Trennsaule (HPLC) mit anschliessendem vorzugsweise elektrochemischen Detektor zugeführt werden, wobei das erfindungsgemässe Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass der 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 mobilen Phase zumindest ein Stoff zugegeben wird, der mit zumindest einem der zu bestimmen- den gelösten Gasen eine Reaktion eingeht, sodass das jeweilige Reaktionsprodukt in der HPLC-
TrennsÅaule gegenüber dem blossen in der mobilen Phase gelösten Gas eine erhöhte oder verrin- gerte Wanderungsgeschwindigkeit aufweist. 



   Die Erfindung betrifft somit ein chromatographisches Analyseverfahren, wobei eine Trennung und eine anschliessende hochempfindliche Bestimmung von vorzugsweise elektroaktiven Gasen erzielt wird. Dabei wird eine HPLC-Anlage mit einem Detektor, vorzugsweise einem elektrochemi- schen Detektor, kombiniert. Die Trennung wird vorteilhaft durch ein Verfahren erzielt, weiches die geringen chemischen und physikalischen Unterschiede der Gase ausnützt, insbesondere die
Fähigkeit mancher Gase unterschiedlich starke Komplexe mit Übergangsmetallen zu bilden, die der mobilen Phase des chromatographischen Systems zugegeben werden, wobei die Retentions- zeit (Wanderungszeit) der Gase im chromatographischen System, das vorzugsweise mit einer apolaren HPLC-TrennsÅaule ausgestattet ist, variabel gesteuert werden kann. 



   Durch die Erfindung wird die Trennung als Voraussetzung für die anschliessende simultane, empfindliche Detektion von Konzentrationen zweier oder mehrerer verschiedener, vorzugsweise elektroaktiver Gase in der selben Probe beliebiger Zusammensetzung   (Flüssigkeiten, Festkörper,  
Gase und biologische Proben) in einem breiten Konzentrationsbereich ermöglicht, beispielsweise neben Sauerstoff (W098/23939, wobei die dortige Anlage prinzipiell für das vorliegende Verfahren verwendbar ist) oder in Sauerstoff-freien Proben. 



   Das erfindungsgemässe Verfahren ermöglicht eine Empfindlichkeit und Messgenauigkeit der
Analyse, die je nach Gas im Vergleich zu den derzeit am Markt befindlichen Messgeräten analog oder sogar besser ist. Zusätzlich zeichnet sich das Verfahren durch einige entscheidende Vorteile aus : - neben einem Gas wie z. B. NO kann gleichzeitig ein zweites oder mehrere Gase wie   z. B.   



   N20 und/oder 02 bestimmt werden. Gleichzeitig bedeutet : im selben Analysenschritt der selben Probennahme. 



   - eine hohe Selektivität (Unempfindlichkeit gegenüber Störkomponenten, die die Messsignale beeinträchtigen können) wird durch die Kombination aus HPLC und der sehr selektiven elektrochemischen, vorzugsweise reduktiven Detektion auch in komplexen Proben erreicht. 



   - weitgehende Unempfindlichkeit gegenüber Temperaturschwankungen - die Gase können sowohl in gasförmigen, als auch in flüssigen und festen Proben bestimmt werden. 



   Grundsätzlich basieren alle chromatographischen Trennungen auf einer unterschiedlichen Verteilung der zu bestimmenden Komponenten einer Probe zwischen einer mobilen Phase und einer stationären Phase (TrennsÅaule). Ist die mobile Phase eine Flüssigkeit (z. B. wässrige Lösung oder ein Gemisch aus wässrigen Lösungen und organischen Lösungsmittel), spricht man von Flüssigkeitschromatographie (LC, liquid chromatography, oder HPLC, high performance liquid chromatography). Der Aufbau eines üblicherweise verwendeten chromatographischen Messsystems ist in Flg. 1 schematisch dargestellt Die mobile Phase befindet sich In einem Reservoir 2, das zu Beginn mit Inertgas 1 gespült wird.

   Durch eine Pumpe 3 wird ein konstanter Fluss der mobilen Phase erzeugt. Über ein Injektionsventil 4 wird die Probe, welche die zu bestimmenden Komponenten enthält, in den chromatographischen Fluss eingebracht und durch die Trennsäule 5 zur   Detektionsein-   heit 6 transportiert. 



   Unterschiede in den chemisch-physikalischen Eigenschaften der Probenkomponenten bedingen eine unterschiedlich starke Wechselwirkung mit der unbewegten stationären Phase, was eine unterschiedliche Wanderungsgeschwindigkeit und eine Auftrennung der Probenkomponenten bewirken kann. Ziel ist es, die zu bestimmenden Probenkomponenten vollständig in diskrete Banden (Peaks) aufzutrennen   (Grundlinientrennung).   Die Probenkomponenten werden   anschliessend   an die Trennung an der Detektionseinheit sowohl qualitativ (aufgrund der spezifischen Wanderungszeit durch die Trennsäule) als auch quantitativ (über die Signalhöhe) bestimmt. 



   Die Detektion der Probenkomponenten in der Detektionseinheit kann auf verschiedenen Messprinzipien beruhen, wobei die elektrochemische Detektion (EC) sich durch eine besonders hohe Sensitivität und Selektivität auszeichnet Dieses Detektionsprinzip eigent sich besonders zur Detektion von Gasen, da einige reduzierbar und/oder oxidierbar sind. Zwischen zwei Elektroden wird ein Potential angelegt, sodass   passerende   elektroaktive Komponenten entweder oxidiert   (z. B. 1-111)   

 <Desc/Clms Page number 3> 

 
 EMI3.1 
 zur Konzentration der Probenkomponente und dient damit zur Quantifizierung. 
 EMI3.2 
 



   Bei Gasen, die aufgrund der erwahnten Ähnlichkeiten nur schwer trennbar sind, kann man bevorzugt vorsehen, dass der mobilen Phase zumindest ein Stoff zugegeben wird, der mit zumindest einem der zu bestimmenden gelösten Gasen selektiv eine Reaktion eingeht, sodass das Reaktionsprodukt in der   HPLC-Trennsaule   gegenüber dem blossen in der mobilen Phase gelosten Gas eine erhöhte oder verringerte Wanderungsgeschwindigkeit aufweist. Besonders kann man die unterschiedliche Affinität von Gasen zu Metallionen zur Trennung nutzen, um sie In einem Analyseschritt simultan quantitativ bestimmen zu können Durch die Zugabe von Metallionen oder anderen Komplexbildnern zur mobilen Phase bilden In den chromatographischen Fluss injizierte Gase unterschiedlich starke Komplexe aus.

   Diese Komplexbildung ändert deutlich die   chemisch-physikali-   schen Eigenschaften der Gase, was stärker ausgeprägte Unterschiede in der Verteilung der Gase zwischen der stationären (Trennsaule) und mobilen Phase zur Folge hat, wodurch eine deutlich verbesserte Auftrennung und Detektion der gasförmigen Komponenten einer Probe zur Folge hat
Das Prinzip dieses erfinderischen Verfahrens wird anhand eines Beispiels, der Trennung und anschliessenden simultanen Detektion der Gase NO und 02, näher erläutert.

   NO bildet mit verschiedenen Übergangsmetallen, beispielsweise zweiwertigen Eisenionen (Fe2+) und vor allem bei Anwesenheit von weiteren Komplexliganden, beispielsweise Citrat, relativ starke ternäre Komplexe aus (VII) : 
 EMI3.3 
 
 EMI3.4 
 !)) Medeutlich schneller durch die Trennsäule, während die Wanderungszeit von   O2   10 unverändert bleibt (Fig. 3) Die Erklärung für die erhöhte Wanderungsgeschwindigkeit von NO bei Komplexbildung Ist eine deutlich verringerte Interaktion des polaren Gas-Komplexes mit der apolaren stationären Phase (Trennsäule) im Vergleich zu freiem, unkomplexierten NO.

   Das komplexierte NO-Gas wird folglich schneller im chromatographischen Fluss durch die Trennsäule transportiert, wodurch eine Trennung von anderen gasförmigen Komponenten, wie in   diesem Fall 02,   erzielt wird
Durch gezielte Variation der Komplexstärke, die durch verschiedene Parameter eingestellt werden kann (Art und Konzentration des   Metallion   und/oder des Komplexliganden, pH-Wert), wird allgemein die Wanderungsgeschwindigkeit von Gasen in einer HPLC-TrennsÅaule präzise steuerbar (Fig. 4). Durch dieses Verfahren wird somit nicht nur die Trennung von Matnxbestandteilen und Gasen, sondern erfindungsgemäss auch die Auftrennung von verschiedenen Gasen einer Probe m einem HPLC-System In diskrete, quantifizierbare Banden erzielt

Claims (5)

  1. PATENTANSPRÜCHE : 1 Verfahren zur gleichzeitigen chromatographischen quantitativen Analyse von zwei oder mehreren Gasen, bei dem in einer mobilen flüssigen Phase gelöste Gase einer Flüssig- keitschromatographie-Trennsäule (HPLC) mit anschliessendem vorzugsweise elektroche- mischen Detektor zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass der mobilen Phase zu- mindest ein Stoff zugegeben wird, der mit zumindest einem der zu bestimmenden gelösten Gasen eine Reaktion eingeht, sodass das jeweilige Reaktionsprodukt in der HPLC-Trenn- säule gegenüber dem blossen In der mobilen Phase gelösten Gas eine erhohte oder vernn- gerte Wanderungsgeschwindigkeit aufweist
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mobilen Phase Komplex- bildner zugegeben werden.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der beispielsweise einen Citrat- puffer aufweisenden mobilen Phase selektive Komplexbildner, vorzugsweise Metallionen zugegeben werden.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zweiwertige Eisenionen (Fe2+), insbesondere zur gleichzeitigen Analyse von NO und O2 der mobilen Phase zugegeben werden.
  5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eines der ana- lysierten Gase Sauerstoff 02 ist.
AT140299A 1999-08-16 1999-08-16 Verfahren zur gleichzeitigen chromatographischen quantitativen analyse von zwei oder mehreren gasen AT409554B (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AT140299A AT409554B (de) 1999-08-16 1999-08-16 Verfahren zur gleichzeitigen chromatographischen quantitativen analyse von zwei oder mehreren gasen

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AT140299A AT409554B (de) 1999-08-16 1999-08-16 Verfahren zur gleichzeitigen chromatographischen quantitativen analyse von zwei oder mehreren gasen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
ATA140299A ATA140299A (de) 2002-01-15
AT409554B true AT409554B (de) 2002-09-25

Family

ID=3513124

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
AT140299A AT409554B (de) 1999-08-16 1999-08-16 Verfahren zur gleichzeitigen chromatographischen quantitativen analyse von zwei oder mehreren gasen

Country Status (1)

Country Link
AT (1) AT409554B (de)

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ACWORTH I et al ''THE USE OF HPLC WITH ELECTROCHEMICAL DETECTION TO MONITOR REACTIVE OXYGEN AND NITROGEN SPECIES, MARKERS THE NEUROSCIENCES'' PROG. HPLC-HPCE (1998), 7(NEUROCHEMICAL MARKERS OF DEGENERATIVE NERVOUS DISEASES AND DRUG ADDICTION), 3-56; ISSN 1385-4100. *
BAKER, JOHN O.; TUCKER, MELVIN P.; HIMMEL, MICHAEL E. ''NOBLE, DIATOMIC AND ALIPHATIC GAS DETERMINATION BY AQUEOUS HIGH-PERFORMANCE LIQUID CHROMATOGRAPHY'' J. CHROMATOGR. (1985), 346, 93-109; ISSN 0021-9673. *

Also Published As

Publication number Publication date
ATA140299A (de) 2002-01-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0823049B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum fortlaufenden nachweis wenigstens einer substanz in einem gasförmigen oder flüssigen gemisch mittels einer sensorelektrode
Karadjova et al. Determination of Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Ni and Pb in milk, cheese and chocolate
Schäffer et al. Direct determination of iron (II), iron (III) and total iron as UV-absorbing complexes by capillary electrophoresis
Kubáň et al. Speciation of chromium (III) and chromium (VI) by capillary electrophoresis with contactless conductometric detection and dual opposite end injection
Barnes et al. Techniques for the determination of cyanide in a process environment: a review
DE2600383A1 (de) Analyseverfahren und -vorrichtung unter vermeidung von basislinienverlagerungen
Wu et al. Fabrication of monolith-based solid-phase microextraction for effective extraction of total chromium in milk and tea samples prior to HPLC/DAD analysis
Milosavljevic et al. Rapid distillationless" free cyanide" determination by a flow injection ligand exchange method
Haghighi et al. Simultaneous determination of antinonin and trifluralin by electrochemical method and net analyte signal interferent modeling
DE2741862C2 (de)
DE3923717A1 (de) Elektrochemische messzelle zum nachweis von blausaeure oder schwefeldioxid
DE69402705T2 (de) Bestimmung der gaskonzentration
AT409554B (de) Verfahren zur gleichzeitigen chromatographischen quantitativen analyse von zwei oder mehreren gasen
EP1285266B1 (de) Verfahren zur Messung des SO2-Gehalts in Wein
Padarauskas et al. Ion-pair chromatographic determination of chromium (VI)
DE60122930T2 (de) Verfahren zur messung der konzentration von verunreinigungen in stickstoff, wasserstoff und sauerstoff mittels eines ionenmobilitäts-spektrometers
EP0269834A2 (de) Verfahren und Apparatur zur kontinuierlichen kolorimetrischen Bestimmung der Cyanidkonzentration wässriger Lösungen
Do Nascimento et al. Cyanide determination in biological fluids using a microdiffusion method with a flow system and polarographic detection
DE10330704B3 (de) Elektrochemischer Gassensor mit Filter
DE2361399A1 (de) Fluessigkeitschromatographisches verfahren und fluessigkeitschromatograph
Holak et al. Determination of nitrite and nitrate by differential pulse polarography with simultaneous nitrogen purging
DE10153852A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Konzentration von Dioxinen
CH632844A5 (en) Method and apparatus for measuring the gas proportions of oxygen, carbon monoxide or carbon dioxide of gaseous or liquid samples, especially of exhaled air and of blood
Ferrer et al. Mathematical procedure for the determination of the breakthrough volumes of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs)
Hajiaghabozorgy et al. A highly sensitive spectrophotometric determination of ultra trace amounts of azide ion in water and biological samples after preconcentration using dispersive liquid-liquid microextraction technique

Legal Events

Date Code Title Description
ELJ Ceased due to non-payment of the annual fee