DE3108924A1 - Verfahren und einrichtung zur chromatographischen trennung und quantitativen analyse ionischer spezies - Google Patents

Description

SCHIFF ν. FDtMER STREWL SCHDBtL-HOi³F Eüt3ING>HAUS MNCK

- 9 Beschreibung

Die Erfindung betrifft die quantitative Analyse von unterschiedlichen Anionen oder Kationen in einem einzigen System. Die Umkehrphasen-Chromatographie (RPLC) ist weit verbreitet als eine Art der Trennung in der Kochleistungs-Flüssigkeitschromatographie (HPLC).In der RPLC ist die mobile Phase polarer als die stationäre Phase, während in der herkömmlichen Chromatographie, wo die Vorentwicklung der RPLC durchgeführt wurde, die Verhältnisse umgekehrt sind. An Siliziumdioxid-Substraten haftende chemisch gebundene Kohlenwasserstoffketten (Alkylreste) sind eine übliche Form der stationären Phase. Die Art der Bildung derartiger stationärer Phasen und geeignete Techniken zur Durchführung der RPLC sind gut bekannt und z.B. in der Literaturschrift N.H.C. Cooke und K. Olsen, Am. Lab., 45 (August 1979) beschrieben. Eine Technik der RPLC hat eine hinreichende Beliebtheit, gewonnen und wird als Urnkehrphasen-Ionenpaarchromatographici ( Reversed Phase Ion Pair Chromatography) bezeichnet. Bei dieser Technik wird ein Salz der mobilen Phase zugesetzt, um die Chromatographisehen Eigenschaften zu verbessern. Während hinsichtlich der Theorie der Trennung unterschiedliche Meinungen bestehen, werden die in dieser Darlegung beschriebenen experimentellen Techniken allgemein angewendet. Insbesondere wird die Probe in eins v;ässeric-2 polare mobile Phase geführt, welche UbIicherweise ?iren niederen Alkohol, Acetonitril oder ein anderes mit V.'asser mischbares organisches Lcsuna^rutt.el enthält, 2UFc3i:;;pen mit einem Gegenion, welches bei n--?r Analyse von Anionen typischerweise das Tetrabut'/lor-inoniupion (TBA) ist. "nch einer Theorie werden hydrophobe Ionenpaar!= gebildet, welche relativ unDolar sind und so durch C in f-ciule urrcerschieul i cn ver-

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zögert werden. Nach einer anderen Theorie wird das Gegenion, beispielsweise TBA, an der Oberfläche absorbiert und bildet eine reversible Ionenaustauschstelle auf der stationären Phase. Diese Technik wird hauptsächlich für die chromatographische Trennung und Analyse organischer Säuren und Basen angewendet. Im allgemeinen wurde diese Technik mit den üblichen HPLC-Detektoren durchgeführt, wie vom Typ der Ultraviolett-, Fluoreszenz-, und Brechungsindex-(RI)-Typ. Jedoch sind diese typischen Nachweis-Techniken für die Analyse der durch RPLC getrennten anorganischen Substanzen ungeeignet. Außerdem sind diese Detektoren gegenüber nicht chromophoren organischen Molekülen mit niedrigem pK oder . _ Wert, wie oberflächenaktiven Mitteln, relativ unempfindlich.

In der US-PS 4 04 2 3 27 von Harvey et al wird eine Technik der Umkehrphasen-Ionenpaarchromatographie unter Verwendung einer Füllung mit gebundener Phase (bonded phase packing) beschrieben. Die zu analysierenden Spezies sind im allgemeinen auf organische Verbindungen beschränkt. Die Füllung ist bei hohen und niedrigen pH-Niveaus instabil und läßt sich deshalb nur zur Analyse von anorganischen Anionen bzw. Kationen verwenden.

Nach einer neueren Veröffentlichung von F.F. Cantwell und S. Puoh, Anal. Chern. , 51, Nr. 5 (Mai 1977), S. 623, wurde die Verwendung eines nicht-ionischen makroporösen Harzes (ein Copolymer aus Styrol und Divinylbenzol, welches unter dem Warenzeichen Amberlite XAD-2 vertrieben wird) als stationäre Phase für die RPLC vorgeschlagen. Ein bedeutender Vorteil der Verwendung dieses Harzes liegt in seiner Stabilität bei extremen pH-Bereichen im Gegensatz zu einer stationären Phase auf Siliziumdioxid-Basis. Jedoch weisen die herkömmlichen Restimmungs-Techniken, wie sie zuvor beschrieben wurden, die gleichen Nachteile auf.

Ein anderes ehromatographisches System, welches als Ion-Chro-

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matographie bezeichnet wird, wurde zur quantitativen Bestimmung von organischen und/oder anorganischen Anionen und/oder Kationen in wässerigen Proben-Lösungen verwendet. Nach dieser Technik wird die chromatographischo Trennung an einer
oder mehreren Säulen mit lononaustausch-Trcnnharz niedriger Kapazität durchgeführt. Sodann wird das Kl uationsmitt el
durch eine Sperrsäule mit einem Ionenaustauncherharz hoher
Kapazität geführt, welches das Eluationsmittel aus einer leitenden Form in eine nichtleitende Form überführt und damit
die Hintergrunds-Leitfähigkeit des chromatographischen Systems verringert. Die zu analysierenden Ionen 'werden aus der Sperrsäule eluiert und bilden hochleitende Spezies, die durch eine Leitfähigkeitszelle geführt werden und auf der Basis der Leitfähigkeit quantitativ bestimmt werden. Diese Technik ist für ionische Spezies gut geeignet, welche aus der Sperrsäule in einer Form eluiert werden, die eine Dissoziations-Konstante mit einem Wert von mehr als 1O~ aufweist. Moleküle mit geringeren Dissoziations-Konstanten sind durch die Leitfähigkeit bei chromatographischen Konzentrationsbereichan nicht
bestimmbar.

Eine Begrenzung der Ionenchromatographie besteht darin, daß das Trennharz ein herkömmliches permanent Ionenaustausch-Stellen enthaltendes Harz sein muß. Dies legt grundsätzlich sowohl die Ionenaustauschkapazität und die Selektivität der Trennkolonne fest, da die Ionenaustauscher-Gruppen chemisch an das Substrat-Harz gebunden sind. Somit erfordert bei
einer vorgegebenen Säule und einem vorgegebenen Harz eine
Modifizierung der chromatographischen Trennung eine rhenische Modifizierung des Harzes, wie die Änderung der Ioncnaustausch-Gruppen durch Einsatz eines unterschiedlichen Harz-Typs. Das ist ein zeitraubendes und teures Verfahren. Die Kapazität des Trennbarzes muß gering &ein, so
daß Eluationsmittel mit relativ geringer Ionenstärke eingesetzt werden können, um die Lebensdauer der Sperrsäule zu
maximieren. Die Trennung von S;.-··¹".: o-vi siertc-r. ionischen £pe-

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zies gemäß dieser Technik ist beispielsweise in der US-PS 3 920 397 beschrieben.

Aufgabe der Erfindung ist es, die besten Eigenschaften der zu vor erwähnten bekannten Techniken der Umkehrphasen-Ionenpaarchromatographie und der Ionenchromatographie zu kombinieren. Die zu trennenden ionischen Spezies werden in eine mobile Phase geführt durch eine erste Trennkolonne, welche ein poröses hydrophobes chromatographisches Bett mit im wesentlichen keinen permanent anhaftenden Ionenaustauschsteilen besitzt und einen hohen Oberflächenbereich aufweist. Ein bevorzugtes chromatographisches Bett wird aus einem organischen Harz gebildet. Die mobile Phase weist auch eine Ionenriustauschstellen bildende Verbindung mit einem Gegenion auf, welches reversibel an das chromatographische Substrat adsorbiert ist, um Ionenaustauschsteilen zu schaffen und zu veranlassen, daß die ionischen Spezies unterschiedlich verzögert werden und in dem Eluationsmittel von dem Bett chromatographisch getrennt werden. Das Eluationsmittel enthält auch Co-Ionen der Gegenionen. Das Eluationsmittel wird sodann durch eine Sperrsäule geleitet, die ein Ionenaustauscherharz eines Typs enthält, der im wesentlichen den Durchgang von überschüssigen Gegenionen und Co-Ionen in ionischer Form ausschließt. Zum Schluß wird das Eluationsmittel durch eine Leitfähigkeitszelle mit daran angeschlossener Ablesevorrichtung zur guiinl i l.ativcn Erfassung der getrennten ionischen .Spezies geführt. Die mobile Phase enthält vorzugsweise eine im wesentlichen nicht-ionische organische polare Verbindung und ein anorganisches Entwickler-Ion, die beide zur Einregulierung der Säulen-Selektivitat zur optimalen Trennung der zu analysierenden Tonen verwendet werden können.

Ein anderer A.spekt der Erfindung dreht sich um einen unter- : sohi aal i chen theoretischen Mochani ismus . Danach bilden, anj stelle daß das Gegenion der Austauschstellen bildenden Ver-

j binduncj eine rovorsibol absorbierte Iononaustauschstelle bil-

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det, wie vorstehend erläutert wurde, das Gegenion und die ionischen Spezies reversible Ionenpaare, die auf dem chromatographischen Bett reversibel absorbiert sind und eine unterschiedliche Verzögerung und chromatographische Auflösung bewirken. Danach werden die getrennten Spezies durch die Sperrsäule und die Leitfähiykeitszelle, wie oben beschrieben wurde, geleitet. Diese Theorie erklärt am besten die Trennung von organischen Molekülen mit langen Ketten, wie beispielsweise von oberflächenaktiven Stoffen, welche die primären Adosrptionsbindungen der Ionenpaare bilden. Tatsächlich sine anorganische Gegenionen bevorzugt bei der Analyse derartiger organischer ionischer Spezies, um die Desorption von der Säule in einer angemessenen Zeit zu erlauben.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Technik zu schaffen, welche die besten Eigenschaften der Umkehrphasen-Ionenpaarchromatographie und der Iorienchromatographie kombiniert.

Insbesondere ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Ionenchromatographie-Technik zu schaffen, nach welcher die Parameter der chromatographischen Selektivität und der chromatographischen Kapazität lediglich durch Änderungen in der Zusammensetzung des Eluationsmittels und der Konzentration variiert werden können.

Eine weitere spezielle Aufgabe der Erfindung ist es, diese überlegene chromatographische Trenn-Technologie mit dem überlegenen Ermittlungs-System der Ionenchromatographie zu vereinigen, wodurch die hochseiektive und empfindliche Ermittlung und quantitative Bestimmung von Ionen mit niedrigen

pK oder , Werten erleichtert wird,
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Es ist eine spezielle Aufgabe der Erfindung, eine Optimierung der Ionentrennung über einen großen Selaktivitäts-Bereich durch derartige Eluationsmjttel-Änderungen ohne pchnellen Verbrauch der Sperrsänlo ⁷U schaffen.

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Es· ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Technik zur Trennung und Ermittlung großer organischer Ionen zu schaffen, die mit der herkömmlichen Ionenchromatographie schwierig durchzuführen sind und für welche die Ermittlungsgrenzen der herkömmlichen Umkehrphasen-Ionenpaarchromatographie unter Verwendung von Ultraviolett- oder Brechungsindex-Detektoren nicht geeignet ist. Es ist eine besondere Aufgabe einer Ausführungsform der Erfindung, ein poröses, hydrophobes chromatographisches Harz, welches gegenüber extrem hohen pH-Niveaus stabil ist und somit für den ausgedehnten chromatographischen Betrieb von anorganischen Anionen ohne Zerstörung geeignet ist, als stationäre Phase zu verwenden.

Weitere Aufgaben und Merkmeile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung zusammen mit den anliegenden Zeichnungen deutlich.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer vereinfachten erfindungsgemäßen Einrichtung.

Fig. 2 bis 6 sind Chromatogramme, welche die Auftrennung von unterschiedlichen Ionen nach der erfindungsgemäßen Technik darstellen.

Das erfindungsgemäße System ist sehr vielseitig und kann zur Ermittlung einer großen Anzahl starker und/oder schwacher organischer und/oder anorganischer ionischer Spezies eingesetzt worden, solange diese zu bestimmenden Spezies lediglich kationischer oder anionischer Natur sind. Derartige ionische Spezies sind üblicherweise mit Gegenionen assoziiert, jedoch können nach dem erfindungsgemäßen Verfahren lediglich ionische Spezies einer gemeinsamen Ladung bestimmt werden. Geeignete Proben umfassen Oberflächenwasser einschließlich Salzwasser und andere Flüssigkeiten, wie industrielle chemische Abwasserst rörno, Körporflüssicjkeiten, wie Serum und Urin, Ge-I trinke, wie Fruchtsäfte und Weine und Trinkwasser. Covalente

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molekulare Verbindungen, wie Amine, die durch Bildung von Säuresalzen in eine ionische Form überführbar sind, sind erfindungsgemäß ebenfalls analysierbar. Der hier verwendete Begriff "ionische Spezies" umfaßt Spezies in ionischer Form und Teile von Molekülen, welche unter den Bedingungen des vorliegenden Verfahrens ionisierbar sind.

Fig. 1 zeigt eine vereinfachte Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Probe wird zweckmäßigerweise mittels einer Spritze (nicht dargestellt) beim Proben-Injektionsventil 10 in das System eingebracht. Die Probe wird mittels eines Eluationsmittels durch das System gefördert vom Vorrat 11 durch eine Pumpe 12, welche danach in die chromatographische Trennsäule 13 eines weiter unten beschriebenen Typs führt. Das Eluationsmittel aus Kolonne 13 durchläuft die Sperrsäule 14, in welcher Ionen mit den zu analysierenden Ionen entgegengesetzter Ladung im wesentlichen vom Durchlauf in ionischer Form ausgeschlossen sind. Typischerweise wird dieses durch Abziehen (stripping) dieser Ionen bewirkt. Sodann fließt das ionisierte ionische Spezies enthaltende Eluationsmittel durch eine Flüssigkeitsleitung zur Leitfähigkeitszelle 15. Das elektrische Signal, welches an der Zelle 15 abgegeben wird, in der die Fluktuation der ionischen Konzentration ein elektrisches Signal erzeugt, welches proportional zur Menge dos ionischen Materials ist, welches durch ein Leitfähigkeits-Meßgerät 16 registriert wird, wird auf die Registriereinrichtung 17 gegeben, die eine sichtbare Ablesung für das Signal von der Leitfähigkeitszelle 15 schafft. Nach Durchlauf der Leitfähigkeitszelle wird die Flüssigkeit verworfen.

Die Art der Trennung in Säule 13 kann durch zwei unterschiedliche theoretische Mechanismen erklärt werden, die hier als "Ionenpaar-Theorie" und "Theorie des reversiblen Ionenaustausches" bezeichnet werden. Unabhängig von der vorherrschenden Theorie verwendet das Sysi em eine mobile Phase,

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welche in ihrem Charakter polarer als die stationäre Phase ist, die ein Gegenion trägt, welches mit den zu bestimmenden ionischen Spezies in Wechselwirkung steht. Diese Art eines Systems wird allgemein als ein "Umkehrphasen-Verfahren" bezeichnet. Im Anfangsstadium der Arbeit mit Umkehrphasen wurde die Ionenpaar-Theorie (wie sie in dem zuvor erwähnten /.rtike] von Cooke und Olsen boschrieben wird) als anwendbar ,!ngosehen, während einige jüngere Veröffentlichungen der i.nderen Theorie den Vorzug geben, welche nachfolgend näher erläutert wird. Die Erfindung kann nach einer der beiden oder nach beiden Theorien erklärt werden und die Kombination der Verwendung des Umkehrphasen-Verfahrens zur chromatographischen Trennung zusammen mit der Ionenchromatographie-Technik zur quantitativen Bestimmung der getrennten ionischen Spezies bildet einen wesentlichen Aspekt der Erfindung.

Das Verfahren wird zunächst in Übereinstimmung mit der Trennungstheorie über reversiblen Ionenaustausch beschrieben. Zur Einfachheit der Beschreibung werden zunächst anorganische Anionen als ionische Spezies in der Probe beschrieben, die getrennt und quantitativ in dem System bestimmt werden sollen. Das Eluationsmittel in dem Vorrat 11, welches die mobile Phase für die Probe bildet, enthält eine Ionenaustauschstellen bildende Verbindung. Diese Verbindung umfaßt ein Gegenion mit einer der ionischen Spezies entgegengesetzten Ladung und ein Co-Ion einer der ionischen Spezies der gleichen Ladung. (Nachfolgend weist der Begriff "Gegenion" in Alleinstellung auf das letztgenannte Gegenion hin und der begriff "Co-Ton" allein weist auf das Co-Ion des Gegenions hin) . Ein poröses hydrophobes chromatogriiphisches Bett r.it am wesentlichen keinen permanent anhaftenden Ionenaustauschnteülen ist in der Trennsäule 13 enthalten. Das ist zu unterscheiden von einem herkömmlichen ToncnuuFtauscherharζ, in welchem die Tonenaustauschstellen durch kovalonte Bindung ein das Harzsubstrat permanent anhaften.

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Gemäß der Theorie des reversiblen Ionenaustausches ist das Gegenion von einer Art, welche reversible Adsorptionsbindungen in situ in dem chromatographischen Bett bildet und so Ionenaustauschsteilen darin schafft. Auf diese Weise werden die ionischen Spezies unterschiedlich verzögert durch die so gebildeten Ionenaustauschsteilen und werden chromatographisch in dem Eluationsmittel von diesem Bett getrennt. Die anorganischen Anionen, auf welche die vorliegende Technik angewendet werden kann, umfassen im wesentlichen alle Typen anionischer Spezies von den schwach bis stark auf dem chromatographischen Bett festgehaltenen Spezies. Beispielsweise können die folgenden Anionen getrennt werden: Fluorid, Chlorid, Nitrit, Nitrat, Chlorat, Perchlorat, Bromid, Bromat, Jodid, Jodat, Sulfat, Thiosulfat, Persulfat, Pyrosulfat, Phosphat, Pyrophosphat, Azid, Cyanid, Ferricyanid und Thiocyanat.

Vor dem Zeitpunkt der Erfindung wurde nicht angenommen, daß anorganische Anionen oder Kationen unter Anwendung einer der beiden vorstehend beschriebenen theoretischen Mechanismen getrennt werden können.

Eine Vielzahl von stationären Trennphasen für die Umkehrphasen-Chromatographie, wie von dem im Artikel von Cooke und Olsen erwähnten Typ, kann angewendet werden. Eine effektive Art eines chromatographischen Bettes, welches für die stationäre Phase eingesetzt werden kann, umfaßt an ein Substrat gebundene Kohlenwasserstoffketten. Diese Ketten besitzen typischerweise 8 bis 18 Kohlenstoffatome in ihrer Länge. Solche chemisch gebundene Alkylphasen werden üblicherweise durch Umsetzung eines Oberflächen-Si1iziumdioxid-Silanols mit Organochlorsilanen hergestellt. Die Art der Kette kann variiert werden in Abhängigkeit von der interessierenden ionischen Spezies. Zweckmäßigerweiso liefert das Bett einheitliche Oberflächen mit organischen Ketten, so daß das Gegenion in einer einheitlichen wiederholbaren Art auf der Oberfläche absorbiert wird.

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Eiiie typische Füllung aus phasengebundenem porösen Silikagel besteht aus Siliziumdioxid, welches mit einem organischen
Material umgesetzt wurde, um darauf eine 18 Kohlenstoff umfassende Kette eines aliphatischen Restes zu tragen. Eine
(ierartige Packung wird von der Firma Waters Associates, Inc., unter der Handelsbezeichnung Bondapak C,g vertrieben. Andere geeignete Harze werden von den Firmen Altex Corporation und Flerck & Co., Inc., geliefert.

Hine besonders effektive stationäre Phase ist ein nicht-ionisches poröses hydrophobes organisches Harz mit im wesentlichen keinen Ionenaustauschstellen. Ein solches Harz ist ein Copolymer aus Styrol und Divinylbenzol, welches unter dem

Warenzeichen Amberlite XAD-2 erhältlich ist und einen Ober-

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flächenbereich von etwa 300 M /g aufweist. Derartige Harze sind bei pH-Extremwerten, d.h. 1 bis 14, stabil im Vergleich zu den phasengebundenen Füllungen, welche zuvor beschrieben wurden und bei pH-Extremwerten weniger stabil sind.

Herkömmliche nicht-ionische hydrophobe poröse organische
Harze können erfindungsgemäß zur Trennung eingesetzt werden, wenn sie '3inen hinreichend großen Oberflächenbereich aufweinen und hinreichende hydrophobe Eigenschaften besitzen..Ein geeigneter minimaler Oberflächenbereich liegt bei Werten

2
von etwa 10 bis 1OO M /g bis zu einem maximalen Wert von

2
1000 M /g oder mehr, mit einem bevorzugten Bereich von etwa

? 2

Einern minimalen Wert von 200 bis 300 M /g bis zu 6OO M /g. Typische Porengrößen liegen im Bereich von 30 8 bis lOO A
und 200 Ä oder höher. Derartige poröse Harze werden im allgemeinen unter Verwendung von Porogenen oder sogenannten
'\usfällungsmitteln hergestellt. Geeignete Harze und Verfahren /u ihrer Herstellung sind in der US-PS 3 531 463 von
'unt i-ifson und in d( r US-PS 3 549 563 von Mindick et al beschrieben. Das Verführen zur Bestimmung des Oberflächenbereiches j st die Quecksilber-Porosimetrie, welche in dem Art ik^l "Advanced Experimental Techniques in Powder Metallurgy",

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Band 5, Plenum Press (1970) beschrieben wird.

Ein wichtiges Merkmal des chromatographischen Bettes besteht darin, daß als Ergebnis seines großen Oberflächenbereiches es eine entsprechend hohe Kapazität zur Bildung reversibler Ionenaustauschstellen mit den Gegenionen aufweist. Diese hohe Kapazität hat den Vorteil, daß die Menge des benötigten Füllmaterials minimiert wird. Es ist bekannt, daß die Adsorptionskapazität einer chromatographischen Füllung zum Oberflächenbereich der Füllung proportional ist.

Ein weiteres Merkmal der Füllung besteht darin, daß sie hinreichend hydrophob ist, so daß das organische Gegenion an der Oberfläche des Harzes adsorbiert wird und dadurch chromatographisch festgehalten wird. Eine geeignete hydrophobe Stärke ist mit einem Copolymer aus Styrol und Divinylbenzol vergleichbar. In einer unterschiedlichen Art ausgedrückt, sind die bevorzugten Füllungen vernetzte Harze mit Löslichkeits-Parametern (ausgedrückt in den Einheiten

/ Kalorien *
cm

von mindestens 7,5 bis zu 15 und typischerweise von etwa 9.

Bezüglich der anionischen Analyse sind geeignete Ionenaustauschstellen bildende Verbindungen: Tetrabutylammonium- . hydroxid, Mono-, Di-, Tri- und Tetra-älkylammoniumhydroxidv Die Gegenionen für die Analyse anorganischer Anionen müssen die den Anionen entgegengesetzte Ladung tragen und von einer Art sein, welche fähig ist, reversible Adsorptionsbindungen mit dem chromatographischen Bett zu bilden. Das bedeutet, daß derartige Gegenionen organische Ketten umfassen müssen, insbesondere Alkylketten, von hinreichender Länge iür eine einfeiche Adsorption an der Säule, wie es zu schwer ist, sie in einer angemessenen Zeit zu entfernen. Ein anderer Parameter der Ionenaustauschstellen bildenden erfindunesgemäßen

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Verbindung liegt darin, daß sie die Eigenschaft besitzen muß, im wesentlichen von dem Durchfluß durch die Sperrsäule 14 in ionischer Form ausgeschlossen zu sein. Wie weiter unten erläutert wird, umfaßt bei einem zu untersuchenden Anion die Sperrsäule ein Kationenaustauscherharz und das Gegenion ist so beschaffen, daß es durch die Säule 14 entfernt oder abgestreift werden kann. Das Co-Ion des Gegenions passiert die Säule, jedoch in im wesentlichen nicht ionisierter Form. Derartige Co-Ionen umfassen das Carbonat-, Borat- und Hydroxidion, welche alle schwach ionisierte Säuren oder Wasser in der Sperrsäule bilden. In den Fällen jedoch, in welchen Siliziumdioxid das chromatographische Bett bildet, besitzt das Hydroxidion eine begrenzte Verwendbarkeit aufgrund der Auflösung von Siliziumdioxid bei höheren pH-Niveaus.

Das Ausmaß der Absorption des Gegenions bestimmt die Säulen-Kapazität, welche auf die gewünschte Retentionszeit für eine spezielle Probe zugeschnitten werden kann, durch Kontrolle der Menge der organischen polaren Flüssigkeit. Beispielsweise wurde experimentell gefunden, daß der Absorptionsgrad von Tetrabutylammoniumhydroxid (TBAH) beträchtlich steigt, wenn der Gehalt an organischer polarer Flüssigkeit (beispielsweise Acetonitril) abnimmt. Die Größe der TBAH-Adsorption ist relativ gering (beispielsweise O,023 meq./ ml für lOO % Wasser als Eluationsmittel) . Verglichen mit der Austauscherkapazität eines Ionenaustauscherharzes (beispielsweise 0,5 bis 1,5 meq./ml). Somit ist die Kapazität einer Umkc-hi pha.sen-Säul e in dieser Art begrenzt. Typischerweise ist die Kapazität eines Systems, welches 0,004 Molar TBAH enthält, auf etwa 2 bis 4 Mikrogramm jeder ionischen Komponente pro Einspritzung begrenzt.

Für die Analyse von Kationen muß die lonenaustauscherstellon bildende Verbindung von einem Typ sein, welcher aus c?in(.;in Oecjenion und einem Co-Ion gebildet wird, welche der-

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artige Eigenschaften aufweisen, daß sie im wesentlichen vom Durchlauf durch die Anionenaustauscherharz-Sperrsäule in Hydroxidform ausgeschlossen sind. Geeignete Gegenionen zu diesem Zweck umfassen: Laurylschwefelsä'ure, C₁-C₉ -Alkylschwefelsäure oder Alkylsulfonsäure. Die Gegenionen werden in der Säule zurückgehalten, während das Co-Ton, Wasserstoff, in Form von Wassermolekülen aus der Sperrkolonne 14 entfernt wird.

Die mobile Phase umfaßt die Probe und das Gegenion in einer polaren wässerigen Flüssigkeit. Die polare Natur der Flüssigkeit unterstützt die Ionisierung und Auflösung der ionischen Komponenten des Systems in der mobilen Phase.

Eine andere bevorzugte Komponente der mobilen Phase ist eine im wesentlichen nicht-ionische, organische polare Verbindung in einer Menge, die dazu dient, selektiv die Verzögerungszeit der ionischen Spezies in dem Bett in kontrollierter Art zu verringern. Diese organische polare Verbindung ist im wesentlichen nicht-ionisch, so daß sie nicht die Ionenleitfähigkeits-Messung stört. Zum einen dient die organische Verbindung als eine mobile anziehende Kraft für die Gegenionen und somit für die interessierende ionische Spezies, um ein Gleichgewicht einzurichten, welches diese Ionen aus der chromatographischen Säule entfernt und sie. selektiv in die mobile Phase zur Trennung überführt. Zum anderen tritt die organische polare Flüssigkeit mit dem organischen Gegenion in Konkurrenz um die zugänglichen Adsorptionsbindungs-Stellen auf der stationären Phase, um eine Verringerung von deren Kapazität zu verursachen. In jedem Fall«.--· verringert eine höhere Konzentration einer derartigen organischen polaren Verbindung die Retentionszeit. Geeignete organische polare Verbindungen umfassen niedere Alkohole, wie Methanol und Äthanol, Acetonitril, oder irgendein mit Wasser mischbares organisches Lösungsmittel.

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Die Konzentration und die Art der organischen polaren Verbindung können in einem bemerkenswerten Ausmaße variiert werden, um die gewünschte Retentionszeit zu modifizieren, in Abhängigkeit von der zu analysierenden ionischen Spezies. Geeignete Konzentrationen einer derartigen organischen polaren Flüssigkeit können von O bis 100 % variiert werden, wobei die höheren Konzentrationen bezüglich der stärker festgehaltenen Gegenionen verwendet werden. An der oberen Grenze können Löslichkeits-Probleme für die interessierenden Ionen bestehen und so ist es bevorzugt, wenn Wasser in der mobilen Phase vorhanden ist.

Eine weitere Komponente der mobilen Flüssigkeitsphase ist ein Entwicklungsmittel, welches ein anorganisches Entwicklungsion mit der gleichen Ladung, wie die ionische Spezies, umfaßt. Dieses Ion ist in einer Menge zugegen, um selektiv die Verweilzeit der ionischen Spezies in dem chromatographischen Bett zu verringern. Das Entwicklungsion und sein Colon (im weiteren als "Co-Ion des Entwicklungsions" bezeichnet) müssen von einem Typ sein, der im wesentlichen vom Durchgang durch die Sperrsäule 14 ausgeschlossen ist. Geeignete Entwicklungsionen umfassen Borat- und Carbonat-Ionen. Diese beiden Ionen werden durch eine Sperrkolonne in Wasserstoff ionenform zu ihren entsprechenden Säuren umgesetzt, welche lediglich schwach ionisiert sind und deswegen keine die Leitfähigkeitszelle wesentlich störende Überlagerung schaffen. Tn ähnlicher Weise wird das Co-Ion des Entwicklungsions entweder durch die Säule abgezogen oder liegt in seiner Wasserstoffionenform vor, welches die gewünschte Form der ionischen Spezies für die Bestimmung in der Leitfähigkeitszelle ist.

Die gleichen Grundsätze werden für die analytische Bestirrjaung von Kationen angewandt. In diesem Falle umfassen geeignete Entwicklungsmittel eine Vielzahl von Mineralsäuren, deren Anionon durch dio Sperrsäule 14 iibgezoqen werden, um Wasser zu

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bilden.

Das Entwicklungsmittel übt eine ähnliche Funktion aus, wie Entwicklungsmittel im herkömmlichen Ionenaustausch-Trennungen, in welchen die Ionenaustauschsteilen permanent an dem Harzsubstrat anhaften. Das bedeutet, daß die Entwicklungsmittel eine zum Gleichgewichtszustand hin wirkende Kraft ausüben und dadurch die interessierenden ionischen Spezies aus der stationären Phase verschieben, wodurch die Retentionszeit verringert wird.

Das pH-Niveau der Eluationslösung ist ein anderer Parameter, welcher auf die chromatographische Trennung nach dieser Technik Einfluß nehmen kann und kann auf die interessierende ionische Spezies zugeschnitten werden. Das vorliegende poröse Harz ist bei extremen pH-Niveaus stabil.

Wie bei der polaren organischen Flüssigkeit, können Art und Konzentration des Entwicklungsmittels variiert werden in Abhängigkeit von der gewünschten Retentionszeit. Jedoch kann bei hohen Konzentrationen die Sperrsäule schnell erschöpft sein. Wenn auch das Entwicklungsmittel im allgemeinen zur Modifizierung von Selektivität und Kapazität des Trennbettes geeigneter als die polare organische Flüssigkeit ist, so müssen seine Art und Konzentration sorgfältig überdacht werden, um eine übermäßige Erschöpfung des Sperrharzes zu vermeiden.

Den vorstehenden Ausführungen ist zu entnehmen, daß einer der bedeutsamen Vorteile des Systems seine Fähigkeit ist, das Entwicklungsmittel, die polare organische Flüssigkeit und das Gegenion zu variieren, um die Systemtrennung der spezifischen, zu analysierenden ionischen Spezies anzupassen.

Die Sperrsäule 14 ist in ihror Funktion der Abstreifsäule

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i* Fig. 1 der US-PS 3 92O 297 von Small et al, welche die Ionenchromatographie betrifft, analog. Die Regeln des Betriebs dieser Säule, deren detaillierte Beschreibung und Verhältnisse und funktionale Merkmale bezüglich der Trennsäule sind dort beschrieben, worauf hiermit Bezug genommen wird. In dem vorliegenden System besitzt die Säule 14 eine relativ hohe spezifische Ionenaustausch-Kapazität. Dies ist so, weil die hauptsächliche Funktion dieser Sperrsäule die Verhinderung des Durchganges des Entwicklungsmittels und der Ionenaustauschstellen bildenden Verbindung in stark ionisierter Form ist, während sie den Durchgang der ionischen Spezies, die in der Trennsäule 13 abgetrennt worden ist, ohne wesentliche Unterbrechung zuläßt. Geeignete Ionenaustauscherharze für die Analyse von Anionen sind,Polystyrol oder modifiziertes, mit Divinylbenzol, welches Kerngruppen trägt, vernetztes Polystyrol, wobei das Divinylbenzol reaktive Austauscherstellen schafft. Die starken Kationenaustauscherharze umfassen typischerweise aromatische Kerne enthaltende Sulfonsäure oder Sulfonatreste entlang der Polymerketten, während die schwachen Ionenaustauscherharze Carboxylatreste tragen.

Die starken Basen-Anionenaustauscherharze tragen Kern-Chlormethylreste, die quaterniert worden sind. Die schwachen Ba- : scnaustauscherharze tragen am aromatischen Kern primäre, ; sekundäre oder lertiäro Aminreste. ]

Die Natur des Harzes in der Sperrsäule 14 wird durch die Ionen- j

austauschstellen bildende Verbindung und das zu unterdrücken- j

j de Entwicklungsmittel ermittelt. Zur Anionen-Analyse ist ein j

geeignetes Harz ein hochvernetztes Polystyrol mit Sulfon-Re- ;

sten in der Wasserstoffionenform. Die hohe Vernetzung gewähr- ]

leistet, daß die Ionenaustausch-Effekte gegenüber der chroma- 3

togiaphischon Durchdringung in das Harz überwiegen. Das Gegen- ■

Jon und das Co-Ion des Entwicklungsions werden durch Ionenaus- j

tausch in der Sperrsüule modifiziert und bilden Produkte, welche aus dor Säule in im wesentlichen ni c-ht -ioni vierter mo-

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lekularer Form eluiert werden und welche somit die Bestimmung in der Leitfähigkeitszelle nicht überlagern.

Der Ausfluß aus der Sperrkolonne 14 wird durch die Leitfähigkeitszelle 15 geleitet und nachfolgend zu den Abfallprodukten. Das elektrische Signal von der Leitfähigkeitszelle wird zum Leitfähigkeitsmeßgerät 16 gegeben und die Ausgabe wird zu der Registriereinrichtung 17 geleitet.

Der Trenn-Mechanismus wird in Abhängigkeit von der Natur der zu analysierenden ionischen Spezies geändert. Wenn die Probe der ionischen Spezies in ihrer Natur mehr hydrophob (organisch) wird, so wird angenommen, daß der überwiegende Mechanismus eine Konkurrenz-Adsorption zwischen derartigen ionischen Spezies und dem Gegenion in dem Eluationsmittel an der Oberfläche der stationären Phase in Säule 13 darstellt. So treten beispielsweise Alkylketten mit steigender Länge in den ionischen Spezies in diesei Konkurrenz ein. Das führt zu einer unakzeptabel langen Retention und zu einer schlechten Auflösung. Diesem Problem kann vorgebeugt werden durch Wechsel des Gegenions zu einem stärker hydrophilen anorganischen Ion. Im allgemeinen ist es, wenn die Probe der ionischen Spezies stärker hydrophob wird, bevorzugt, Gegenionen einzusetzen, welche weniger hydrophob sind, um die chromatographische Trennung der ionischen Spezies zu optimieren. Beispielsweise kann das Ammoniumion als Gegenion für die Analyse anionischer Weichmacher eingesetzt werden, während das Perchloration als Gegenion für Trennungen kationischer oberflä chenaktiver Stoffe verwendet werden kann. Die Sperrsäule ist ve grundlegender Bedeutung, um die Hintergrund-Leitfähigkeit des Gegenions zu verringern.

Bei der Analyse derart stark hydrophober ionischer Spezies überwiegt wahrscheinlich der Tonenpaar-Mochani sinus. In diesem Falle bilden das Gegenion und die ionischen .Spezies keine reversiblen Ionenaustauschstcl]en, sondern reversible

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Ionenpaare, die wiederum reversible Adsorptionsbindungen mit dem chromatographischen Bett zur unterschiedlichen Verzögerung der ionischen Spezies auf dem Bett bilden. Es wird angenommen, daß dies ein wesentlicher Faktor ist, bei der chromatographischen Trennung von ionischen Spezies.

Es wird betont, daß die Auswahl der Gegenionen in bedeutsamer Weise den Grad der Adsorption der Ionenpaare auf der stationären Phase beeinflußt. Je stärker organisch ein Gegenion ist, d.h. je langer die Kohlenstoffkette in dem Molekülist, desto fester wird das Gegenion festgehalten und somit das Ionenpaar. Somit ist es für anorganische ionische Spezies vorteilhaft, stark organische Gegenionen-Verbindungen zu verwenden, z.B. Verbindungen mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen in der Kette. Umgekehrt ist es, wie nachfolgend beschrieben wird, für stark organische ionische Spezies, wie oberflächenaktive Stoffe, bevorzugt, als Gegenion anorganische Verbindungen zu verwenden, um übermäßige Retentionszeiten zu verhindern.

Die Verfahrensschritte, welche nach der Trennung gemäß der Ionenpaar-Theorie durchzuführen sind, sind die gleichen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die Theorie des reversiblen Ionenaustausches beschrieben wurden. Das bedeutet, daß nach der chromatographischen Trennung das Eluationsmittel durch die Sperrsäule 14 geführt wird und sodann durch die Leitfähigkeitszelle 15 zur Messung mittels eines Leitfähigkeits-Meßgerätes 16 und zum sichtbaren Ausdruck auf der Registrier-Einrichtung 17.

Es ist ein besonderer Fortschritt der Erfindung, eine Technik zur Analyse von anionischen oberflächenaktiven Stoffen zur Verfügung zu^stnllcn. Während äie Techniken der Ir.frarot-r.pektroskopi e und der kernmagnetischen Resonanz einige informationen bezüglich anionischer oberflächenaktiver Stoffe liefern, sind sie doch von begrenztem Wert bei der Eestir::.una cer

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Größe und der Molekulargewichtsverteilung. Auch ist die Ionenchromatographie nicht in der Lage, organische oberflächenaktive Stoffe zu analysieren.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist die Entdeckung, daß die Ionenpaar-Chromatographie (oder die reversible Ionenaustausch-Chromatographie) effektiv für anorganische Anionen oder Kationen eingesetzt werden kann.

Ein den gesamten Bereich betreffender bedeutsamer Vorteil des beschriebenen Systems (sowohl bei der Methode des reversiblen Ionenaustausches als auch bei der Methode der gepaarten Ionen) ist die Fähigkeit, die Kapazität (Anzahl der an der Oberfläche der Säule adsorbierten Gegenionen) und die Selektivität (relative Retention der ionischen Spezies, die durch derartige Gegenionen an der Säule zurückgehalten werden) zu modifizieren durch Variation der Konzentration und des Typs des Gegenions, des Entwicklungsreagens und der polaren organischen Flüssigkeit, um eine Anpassung des zu analysierenden Probentyps zu erreichen. Das System ist derart flexibel, daß die gleiche stationäre Phase zur Trennung zur Analyse von Kationen oder Ahionen umgewandelt werden kann.

Das Eluationsmittel kann für den gesamten Ablauf festgelegt werden. In der Alternative dazu ist das System besonders angepaßt gegenüber der Verwendung von sich kontinuierlich ändernden Konzentrationen der Reagenzien, also an eine üblicherweise als Gradienten-System bezeichnete Anordnung. In der Alternative können stufenweise Änderungen in der Konzentration auch verwendet werden.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung liegt in der Stabilität des beschriebenen organischen Harzes. Es eignet sich zur langzeitigen Benutzung ohne Zerstörung bei der Analyse von Anionen. Auch die Co-Ionen für die Anionen-Analyse können

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starke Anionen sein, wie Hydroxid, die leicht in einer Sperrsäule unterdrückt werden können, was für die Leitfähigkeits-Ermittlung von Bedeutung ist. Das steht im Gegensatz zu den typischen Co-Ionen, welche in Füllungen mit gebundener Phase vorkommen und welche nicht unterdrückbar sind.

Eine weitere Erläuterung der Natur der Erfindung wird durch die folgenden speziellen Beispiele ihrer praktischen Gestaltung gegeben. Es wird darauf hingewiesen, daß die dargelegten Angaben lediglich als Beispiele dienen und nicht den Zweck verfolgen, den Umfang der Erfindung zu begrenzen.

Beispiel 1

Dieses Beispiel beschreibt die Trennung von mehreren anorganischen Anionen unter Verwendung einer Füllung aus einem porösen chromatographischen organischen Harz. Eine 4 mm χ 250 mm große Säule aus korrosionsbeständigem Stahl, die mit einem porösen Harz beschickt wurde, welches dem Harz XAD-2 Arnberlite ähnelt, jedoch einen Oberflächenbereich von 400 M /g aufweist, wurde mit einem Eluationsmittel äquilibriert, welches aus O,002 M Tetrabutylammoniumhydroxid und O,002 M Natriumcarbonat gelöst in 15/85 (v/v) Acetonitril/ Wasser bestand. Die Fließgeschwindigkeit betrug 1,5 ml/min. Nach der Äquilibrierung wurde der Ausfluß aus dieser Säule auf eine 4 mm χ 250 mm große Säule mit einem Kationanaustauscherharz, welches unter dem Warenzeichen Dowex 5OWXm6 vertrieben wird, in der Wasserstofform geleitet und sodann in einen Leitfähigkeits-Detektor der Firma Dionex Corp. eingeführt. Es wurden 1OO ill einer Lösung, die 3 ppm F~,

4 ppm Cl , IO ppm NO₂ , 50 ppm PO. , 10 ppm Br , 30 ppm

NO_n." und 50 ppm SO ~ enthielt, eingespritzt. Fig. 2 zeigt, daß alle sieben Anionen in weniger als 12 Minuten getrennt wui Jon .

EPO COFY Γ 1 3 0 0 6 7 / 0 B 8 6

Beispiel 2

Dieses Beispiel beschreibt die Trennung von anorganischem Sulfat und organischen anionischen oberflächenaktiven Stoffen. Eine 4 mm χ 250 mm große Säule aus korrosionsbeständigem Stahl wurde mit einem anderen Ansatz des Harzes nach Beispiel 1 beschickt. Die Säule wurde mit einer Fließgeschwindigkeit von 0,5 ml/min äquilibr'iert mit einem Eluationsmittel aus 0,01 M Amrnoniumhydroxid in 38/62 (v/v) Acetonitril/Wasser. Nach der Äquilibrierung wurde der Ausfluß aus der Säule auf eine 4 mm χ 100 mm große Säule eines Kationenaustauscherharzes, in Form eines sulfonierten Harzes (Durchmesser + 1 u) in der Wasserstoff orm, wie es von der Firma Dionex Corp. unter dem Warenzeichen DC 6 A vertrieben wird, und sodann zu einem Leitfähigkeits-Detektor geleitet. Eine Lösung, welche 35 ppm lineare Alkylbenzolsulfonate (LAS) mit einer Alkyl-Kettenlänge von 9 bis 14 Kohlenstoffatomen enthielt, wurde durch eine äquilibrierte Säule geleitet. Das Chromatogramm in Fig. 3 zeigt deutlich, daß die Probe mindestens 10 Komponenten enthielt.

Beispiel' 3

Dieses Beispiel zeigt die Trennung von organischen Kationen. Ein gepumpter Strom von 5 mM Hexansulfonsäure wurde mit einer Fließgeschwindigkeit von 3,0 ml/min auf eine 4 χ 250 mm große Säule aus porösem Harz, wie es in Beispiel 1 beschrieben wurde, geleitet.

Der Ausfluß aus dieser Säule wurde auf eine Anionenaustauschersäule geleitet, welche aus einer 3 χ 250 mm großen Dowex 1-XlO-Säule in Hydroxidionenform bestand und wurde nachfolgend in eine Leitfähigkeitszelle geführt. Fig. 4 zeigt die Ergebnisse, die erhalten wurden, wenn 20 ul einer Lösung, die 25 mg/1 von jeweils NH₄ ⁺, HOCH₂CH₂NH⁺ und )₃NH enthielt, in die Säule.eingespritzt wurde.

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Beispiel 4

Dieses Beispiel zeigt die Verwendung einer einzelnen Säule \

zur Trennung von Anionen oder Kationen durch einfachen Wech- "'

sei des Eluationsmittels. Eine 4 χ 25Ο mm große Säule, die mit dem porösen Harz nach Beispiel 1 gefüllt war, wurde wie in Beispiel 3 beschrieben zur Trennung eines Gemisches von 15 mg/1 von jeweils NH₄ ⁺, CH₃NH⁺, HOCH₂CH₂NH₃ ⁺, (CH₃) NH₃ ⁺ und (CH₁.) _. NH eingesetzt. Die Ergebnisse sind in Fig. 5 dargestellt.

Diese Säule wurde sodann mit einem gepumpten Strom von Kasser gewaschen, bis der pH-Wert des Ausflusses neutral war. Sodann wurde die Säule mit einem gepumpten Strom von 1 g/l Tetrabutylaminoniumhydroxid in Wasser mit einer Fließgeschwindigkeit von 2 ml/min behandelt. Es wurde etwa 1 1 durch die Säule gepumpt.

Sodann wurde ein gepumpter Strom mit einer Fließgeschwindigkeit von O,7 ml/min von 1 mM Tetrabutylammoniumhydroxid und 5 % (v/v) Acetonitril auf die Säule geleitet, welche zuvor mit Tetrabutylammoniumbromid, wie vorstehend beschrieben behandelt wurde. Der Ausfluß aus der Säule mit porösem Harz wurde auf eine Abstreifsäule gegeben in Form einer 6 χ 250 mm großen Dowex 5OW-X16-Säule in der Wasserstoffionenform und wurde nachfolgend in die Leitfähigkeitszelle geleitet. Es wurden 20 Mikroliter eines Gemisches aus 4 mg/1 F~, 5 mg/1 Cl", 10 nicj/1 NO₂", 20 mq/1 Rr" und 3O mg/1 NO,~ eingespritzt. Die Ei gebn.i «se sind in Fig. 6 darcjest el 11. Es ergab sich eine iiusgezei chnete Auflösung der Anionen durch die vorstehend zur Trennung von KaLionen eingesetzten Säule.

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Claims (21)

1. SCHIFF v.FÜNER STREH t" I

   Tan'vVAxTE. "".

   ÜB C t-'H O PFT EBBINGHAUS FINCK

   DIONEX CORPORATION

   MARIAHILFPLATZ 2*3, MDNCHEN BO _^ „ _ _ _ ,

   POSTADRESSE: POSTKACH 96 O1 60, D-8OOO MÖNCHEN Q5 3 1 U ö ** 4-

   ALSO PROFESSIONAL RFPRESENTATIVES BEFORE THC EUROPEAN PATENT OFFICE

   KARL LUDWIG SCHIFF (1O64-1O7B)

   OIPL. CHEM. DR. ALEXANDER V. FÜNEB

   DIPL. ING. PETER STREHL

   DIPL. CHEM. DR. URSULA SCHÜBEL- HOPF

   DIPL. INO. DIETER EBBINGHAUS

   DR INB. DIETER FINCK

   TELEFON (OQO) 48SOB4

   telex r,-33Gem auro d

   TELEGRAMME AUROMAHCPAT MÜNCHEN

   DEA-14871

   VERFAHREN UND EINRICHTUNG ZUR CHROMATOGRAPHISCHEN TRENNUNG UND QUANTITATIVEN ANALYSE IONISCHER SPEZIES

   Patentansprüche

   Ij Verfahren zur chromatographischen Trennung und quantitativen Analyse von mindestens einer ersten und zweiten ionischen Spezies von ionisierbaren Verbindungen in einer polaren mobilen Flüssigkeitsphase, wobei alle ionischen Spezies eine positive oder negative Ladung tragen, dadurch gekennzeichnet , daß

   a) die mobile Flüssigkeitsphase einschließlich einer Ionenaustauschsteilen bildenden Verbindung durch eine erste Säule mit einem porösen, hydrophoben chromatographischen Bett mit im wesentlichen keinen permanent anhaftenden Ionenaustauschstellen geleitet wird, wobei die Ionenaustauschstellen bildende Verbindung ein Gegenion mit einer der ionischen Spezies

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   ■»· entgegengesetzten Ladung und ebenfalls ein Co-Ion
   mit einer der ionischen Spezies gleichen Ladung
   umfaßt, so daß das Gegenion reversible Adsorptionsbindungen mit dem chromatographischen Bett bildet,
   um darin Ionenaustauschsteilen zu bilden, und
   daß die erste und zweite ionische Spezies von den
   Ionenaustauschstellen unterschiedlich verzögert j

   werden und in dem Eluationsmittel von der ersten j

   Säule chromatographisch getrennt werden, wobei das j

   Eluationsmittel auch Gegenionen und Co-Ionen auf- j

   i weist, <= j

   b) das Eluationsmittel aus der ersten Säule durch "|

   eine zweite Säule mit einem Austauscherharz eines 4

   Typs, der im wesentlichen den Durchgang der Gegenionen und Co-Ionen in ionischer Form ausschließt, '

   geführt wird und _ ;

   i eine.Leitfähigkeitszelle mit daran angeschlossener

   Ablesevorrichtung zur quantitativen Erfassung der
   ersten und zweiten ionischen Spezies geleitet
   wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mobile Flüssigkeitsphase eine im
   wesentlichen nichtionische, organische polare Vorbindung in
   (M nor Mongp aufweist, um die Vorzögerungszeit der ionischen
   Spezies in dom Hott in kontrollierter Weise zu verringern.

   130067/0588 Erö copy 0
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die mobile Flüssigkeitsphase ein Entwicklungsreagens umfaßt einschließlich eines anorganischen Entwicklungsions der gleichen Ladung, wie die ionische Spezies in einer Menge, um die Verzögerungszeit der ionischen Spezies in dem Bett in kontrollierter Weise zu verringern, wobei das Entwicklungsion und sein Co-Ion Arten angehören, welche im wesentlichen vom Durchgang durch die zweite Säule in ionischer Form ausgeschlossen sind.
4. 4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das

   chromatographische Harz einen Oberflächenbereich von minde-

   stens 100 M /gm aufweist.
5. 5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das chromatographische Harz einen Löslichkeits-Parameter im Bereich zwischen etwa 7,5 und 15,0 aufweist.
6. 6. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daßdie ionischen Spezies Anionen sind.
7. 7. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Co-Ion des Gegenions ein Hydroxid, Porat oder Carbonat ist.

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8. 8. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Säule eine Kationenaustauscher-Säule in einer Wasserstoff orm ist, welche die Geqenionen zurückhält und die Co-Ionen der Gegenionen in die Wasserstofform überführt.
9. 9. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Anionen in Form von anorganischen Anionen eingesetzt werden.
10. 10. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Gecjenion ein Alkylammo'niumion verwendet wird.
11. 11. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als ionische Spezies Kationen eingesetzt werden.
12. 12. Vorfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß als Co-Ion des Gecjenions Viri;.;Rf'ri?tofT verwendet wird.
13. 13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß als zweite Säule eine Kationenaustauscher-Säule in der Hydroxid-Form eingesetzt wird, welche das Gegenion zurückhält und die Co-Ionen des Gegen-

    130067/0686 _{EP0 CO}?Y Jpl·

    ions in die Hydroxidform überführt.
14. 14. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das chromatographische Bett im wesentlichen aus einem organischen Harz besteht.
15. 15. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein chromatographisches Bett verwendet wird, welches eine Kohlenwasserstoff kette gebunden an ein Substrat enthält, wodurch eine Umkehrphasen-Füllung gebildet wird.
16. 16. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat der Kohlenwasserstoffkette Siliziumdioxid enthält.
17. 17. Verfahren zur chromatographischen Trennung und quantitativen Analyse von mindestens einer ersten und zweiten ionischen Spezies von ionisierbaren Verbindungen in einer polaren mobilen Flüssigkeitsphase, wobei alle ionischen Spezies eine positive oder negative Ladung tragen, dadurch gekennzeichnet , daß

    a) die mobile Flüssigkeitsphase einschließlich eines Gegenions mit einer der ionischen Spezies entgegengesetzten Ladung und ebenfalls eines Co-Ions mit einer der ionischen Spezies gleichen Ladung durch eine erste

    130067/0586 .__:,. .,.,_ J

    Säule geleitet wird, die ein poröses, hydrophobes chromatographisches Bett mit im wesentlichen keinen permanent anhaftenden Ionenaustauschsteilen umfaßt, so daß das Gegenion und die ionische Spezies erste und zweite reversible Ionenpaare bilden, welche reversible Adsorptionsbindungen mit dem chromatographisehen Harz bilden und daß die ionischen Spezies durch das Bett ungleich zurückgehalten werden.und somit chromatographisch aufgetrennt werden in dem Eluationsmittel aus der ersten Säule, wobei das Eluationsmittel ebenfalls einen Teil der Co-Ionen enthält,

    b) das Eluationsmittel aus der ersten Säule durch eine zweite Säule mit einem Ionenaustauscherharz eines Typs, der im wesentlichen den Durchgang der Gegenionen und Co-Ionen in ionischer Form ausschließt, und welcher die ionischen Spezies der ersten und zweiten Ionenpaare in eine höher ionisierte Form überführt, geführt wird, und

    c) das Eluationsmittel aus der zweiten Säule durch eine Leitfähigkeitszelle mit daran angeschlossener Ablesevorrichtung zur quantitativen Erfassung der ersten und zweiten ionischen Spezies geleitet wird.
18. 18. Einrichtung zur chromatographischen Trennung und quantitativen Analyse von Spezies einer polaren mobilen Flüssig-■keitsphase einschließlich eines üblichen Gegenions für die ionische Spozies, wobei alle ionischen Spezies eine positive

    130067/0586 £ J

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    oder negative Ladung tragen, geken nzeichnet durch

    a) eine erste Säule mit einem porösen, hydrophoben chromatographischen Bett mit im wesentlichen keinen permanent anhaftenden Ionenaustauschsteilen, wobei das Bett Kohlenwasserstoffketten umfaßt, die in der Lage sind, reversible Ädsorptionsbindungen mit organischen Komponenten in der polaren mobilen Flüssigkeitsphase auszubilden,

    b) Mittel für die Zuführung der polaren mobilen Flüssigkeitsphase zur ersten Säule,

    c) eine zweite Säule mit einem Ionenaustauscherharz-Bett eines Typs, und einer Kapazität, um im wesentlichen den Durchgang des Gegenions in ionischer Form auszuschließen,

    d) einer ersten Führung zwischen der ersten und zweiten Säule,

    e) einer Einrichtung zur Leitfähigkeitsmessung und eine daran angeschlossene Ablesevorrichtung, wobei die Meßeinrichtung mindestens eine erste Durchfluß-Leitfähigkeitszelle umfaßt, und

    f) eine zweite Führung zwischen der zweiten Säule und der Leitfähigkeitszelle.
19. 19. Einrichtung nach /Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet , daß das chromatographische Bett an ein Substrat gebundene Kohl^Tw-nrr.erstoffketter. aufweist,

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    — O —

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    wodurch eine Umkehrphasen-Füllung gebildet wird.
20. 20. Einrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat der Umkehrphase Siliziumdioxid enthält.
21. 21. Einrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet , daß das chromatographische Bett im wesentlichen aus einem organischen Harz besteht.

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