JPH0618505A - 陽イオンの分析方法 - Google Patents

陽イオンの分析方法

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JPH0618505A
JPH0618505A JP4174463A JP17446392A JPH0618505A JP H0618505 A JPH0618505 A JP H0618505A JP 4174463 A JP4174463 A JP 4174463A JP 17446392 A JP17446392 A JP 17446392A JP H0618505 A JPH0618505 A JP H0618505A
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JP
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cations
acid
column
unsaturated carboxylic
aqueous solution
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JP4174463A
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Toshio Tokuda
俊夫 徳田
Mitsuo Nagasawa
光雄 長沢
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Resonac Holdings Corp
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Showa Denko KK
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Abstract

(57)【要約】 【構成】シリカゲル等の多孔性担体の表面に不飽和カル
ボン酸および/または不飽和カルボン酸ジエンモノマー
共重合体とビニル化合物との共重合架橋体を被覆して得
られる弱酸性陽イオン交換体を充填した分離カラムに燐
酸の希釈水溶液からなる溶離液と陽イオンを含む試料と
を流して、1価と2価の陽イオンを同時に分離し、次い
で伝導度検出器等で検出する。 【効果】保存性がよく調製が簡単な溶離液を用いて1価
と2価の陽イオンを同時に分析することが可能であり、
さらに、液体クロマトグラム装置に通常用いられている
ステンレス製の装置に対するカラムの耐久性が良好で、
長時間連続運転しても劣化がおきないため経済的にも有
利である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、陽イオンの分析方法に
関し、特に1価と2価の陽イオンを同時に分析すること
が可能な、液体クロマトグラフィーを利用した陽イオン
の分析方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、1価および2価の陽イオンを同時
に分析する液体クロマトグラフィー法として、シリカゲ
ルにポリブタジエンマレイン酸の皮膜を形成した陽イオ
ン交換体を充填した分離カラムに酒石酸、クエン酸等の
有機酸の希釈水溶液またはこれにピリジン−2,6−ジ
カルボン酸を添加した水溶液を流し、試料中の1価と2
価の陽イオンを分離した後、伝導度検出器で検出する方
法が報告されている(クロマトグラフィア(Chrom
atographia)、23[7]、P465−47
2,アメリカンラボラトリー(Am.Lab.)、21
[5]、P92−101等参照)。
【0003】しかし、溶離液にピリジン−2,6−ジカ
ルボン酸を添加すると、2価の陽イオンと錯体を形成し
てその溶出を早める錯形成剤としての働きはするが、一
方で溶離液の調製に手間がかかるだけでなく、その保存
性も悪くなるという問題点があった。
【0004】そこでこの問題点を解決した第二の方法と
して、多孔性担体の表面に不飽和カルボン酸および/ま
たは不飽和カルボン酸ジエンモノマー共重合体とビニル
化合物との共重合架橋体から成る弱酸性陽イオン交換組
成物を被覆した弱酸性陽イオン交換体を本願出願人が特
願平3−255389号で提案し、本願中でこの弱酸性
陽イオン交換体を充填した分離カラムに硝酸等の鉱酸の
希釈水溶液を流し、1価と2価の陽イオンを分離した
後、伝導度検出器で検出する方法を例示している。
【0005】本法によると、溶離液に錯形成剤を添加し
なくても2価イオンの溶出は早く、かつシャープなピー
クが得られ、有機酸を溶離液に入れる必要がないため溶
離液の保存性がよいという点で第一の方法の問題点は解
決されていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
方法ではステンレス製の液体クロマトグラフ装置を用い
たカラムの耐久性試験の結果、長期運転でカラムに劣化
が生じやすいという点で改善の余地が残されていた。本
発明の目的は、1価と2価陽イオンの同時分析が可能な
液体クロマトグラフィー法において、溶離液の調製が簡
単で保存性が良く、かつステンレス製の液体クロマトグ
ラフ装置を用いてもカラムの耐久性が良好な方法を提供
することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の目
的を達成するために鋭意研究を進めた結果、通常の液体
クロマトグラフ装置に用いられるステンレス配管等から
生ずる鉄イオンがカラムの劣化の原因であることを突き
止め、鉄イオンと相互作用のある燐酸水溶液を溶離液と
して用いることによりカラムの劣化を防ぐことが出来る
ことを見い出し本発明を完成させるに至った。
【0008】即ち、本発明は不飽和カルボン酸および/
または不飽和カルボン酸ジエンモノマー共重合体とビニ
ル化合物との共重合架橋体を多孔性担体の表面に被覆し
た弱酸性陽イオン交換体を充填した分離カラムに、燐酸
の希釈水溶液からなる溶離液と陽イオンを含む試料とを
流して陽イオンを分離した後、前記陽イオンを検出する
ことからなる陽イオンの分析方法にある。
【0009】以下に本発明を詳説する。本願発明で用い
る弱酸性陽イオン交換体は次の方法で得られる。まず不
飽和カルボン酸および/または不飽和カルボン酸ジエン
モノマー共重合体と1種以上のビニル化合物とラジカル
重合開始剤とをメタノールあるいはアセトン等の有機溶
剤で溶解した後、多孔質担体を加えて均一に懸濁させ
る。そして、ロータリーエバポレーターなどで減圧濃縮
して多孔質担体表面に弱酸性陽イオン交換組成物となる
被膜を形成する。次に、加熱可能な容器中、例えば減圧
乾燥器に前述の減圧濃縮した多孔質担体被膜形成物を入
れ、不活性ガス、例えば窒素ガスで置換した後、加熱処
理することによって弱酸性陽イオン交換体を製造するこ
とができる。
【0010】前記の不飽和カルボン酸としては例えば無
水マレイン酸、マレイン酸、フマル酸、無水イタコン
酸、イタコン酸、アクリル酸等が挙げられる。
【0011】また、不飽和カルボン酸ジエンモノマー共
重合体としては、前述の不飽和カルボン酸とブタジエ
ン、イソプレン、クロロプレン等から選ばれたジエンモ
ノマーとの共重合体が用いられる。これらを重合する際
のモル比は、不飽和カルボン酸/ジエンモノマーで90
/10から30/70の範囲のものが望ましい。
【0012】前記の不飽和カルボン酸および不飽和カル
ボン酸ジエンモノマー共重合体はどちらか一方を単独で
用いても良く、また、両方を組み合わせて用いても良
い。但し、これらの総量は多孔質担体100部に対して
5部から50部が必要である。好ましくは15部から4
0部の範囲である。
【0013】本願発明で用いる弱酸性陽イオン交換体に
おいて、ビニル化合物としてはポリビニル化合物とモノ
ビニル化合物のうち、どちらも用いることができる。
【0014】ポリビニル化合物としては、例えばポリブ
タジエン(分子量が300から10000の範囲のも
の、好ましくは平均分子量が1000から5000のも
の)、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、トリ
メチロールプロパントリメタクリレート、エチレングリ
コールやポリエチレングリコール等のジアクリレートや
ジメタクリレート、ジビニルベンゼン、トリアリルイソ
シアヌレート、トリアリルシアヌレート、ジアリルフタ
レート、トリアリルトリメリテート、グリセロールジメ
タクリレートおよびこれらポリビニル化合物のオリゴマ
ー(2量体から分子量10000の範囲のもの)等が挙
げられる。
【0015】また、弱酸性陽イオン交換組成物に疎水性
を付与するために、炭素数3以上のアルキル基、アリー
ル基、アラルキル基から選ばれた1つ以上の疎水基を単
独または複数有する前述のポリビニル化合物も使用でき
る。
【0016】また、モノビニル化合物としては、アクリ
ル酸アルキルエステル(アルキル:C37以上のも
の)、メタクリル酸アルキルエステル(アルキル:C3
7以上のもの)、アクリル酸シクロヘキシル、メタク
リル酸ベンジル、スチレン、ビニルトルエン、エチルビ
ニルベンゼン、ジメチルスチレン等が挙げられる。
【0017】さらに、トリクロロビニルシラン、ビニル
アルコキシシラン等ビニル化合物が多孔質担体に直接化
学結合したものは弱酸性陽イオン交換組成物を多孔質担
体表面に多く担持させる働きを持っている。
【0018】これらのビニル化合物は、多孔質担体10
0部に対して少なくとも1種以上を合計して1部から4
0部加えることが望ましく、特には1部から30部加え
ると良い。なお、疎水基を持ったビニル化合物の内、ア
クリル酸アルキルエステル(C49以上のもの)、アク
リル酸シクロヘキシル、メタクリル酸アルキルエステル
(C49以上のもの)、ビニルアリール化合物などが特
に好ましい。
【0019】ラジカル重合開始剤としては、例えば2,
2−アゾビスイソブチロニトリルや2,2−アゾビス−
(2,4−ジメチルバレロニトリル)等のアゾビス系重
合開始剤や、ベンゾイルパーオキサイド、ラウロイルパ
ーオキサイドなどの過酸化物系重合開始剤が望ましい。
【0020】多孔質担体としては無機多孔質担体である
シリカゲル、アルミナ、ポーラスガラス、炭素粒等、ま
たは、有機多孔質担体であるポリスチレンゲル等が含ま
れ、粒径は1μmから30μm、細孔径は3nmから5
0nmの範囲のものが望ましい。
【0021】前記の方法で得られた弱酸性陽イオン交換
体をカラムに充填するには従来公知の方法が用いられ、
特にスラリー状でカラムに圧入するのが好ましい。カラ
ムの材質、形状、大きさ等には特に制限はなく、例えば
ステンレス製カラム、ガラスカラムやポリマー系カラム
等を例示することができる。
【0022】本願発明に用いる溶離液は燐酸の希釈水溶
液であり、その濃度はイオン交換体の交換容量による
が、通常1〜10mMの範囲を用いる。濃度がこれより
大きい場合、溶出液を伝導度検出器で検出する際のバッ
クグラウンドが高くなり好ましくない。
【0023】通常溶離液として用いられる硝酸を用いて
長期の連続運転を行うとステンレス配管より鉄イオンを
生じ、カラムの劣化の原因となったが、燐酸は鉄イオン
と相互作用があるため、燐酸の希釈水溶液を溶離液とし
て用いることによりカラムの劣化を防ぐことが出来る。
【0024】本発明の方法で分析可能な試料としては、
1価の陽イオンおよび2価の陽イオンであれば特に制限
はなく、これらは混合されていても同時に分析可能であ
る。
【0025】燐酸の希釈水溶液の存在下、前述の陽イオ
ンを本発明における分離用カラム内を通過させ、得られ
た溶出液を伝導度検出器、紫外可視検出器、屈折率検出
器等で測定することにより陽イオンを検出することがで
きるが、特に伝導度検出が最も感度が良く望ましい。
【0026】
【実施例】以下に、本願発明について代表的な例を示し
さらに具体的に説明する。なお、これらは説明のための
単なる例示であって、本発明はこれらに何ら制限される
ものでないことはいうまでもない。
【0027】実施例1 ポリブタジエンマレイン酸(以下、ブタジエン/マレイ
ン酸のモル比は1/1とする。)4.0gと、ビニル化
合物としてトリアリルイソシアヌレート0.5gおよび
ビニルトルエン0.5gと、重合開始剤としてジキュミ
ルパーオキサイド0.16gとを300mlの茄子型フ
ラスコ中で混合し、メタノール150mlを加えて完全
に溶解した。次に、粒径5μm、細孔径10nm、表面
積350m2/gのシリカゲル10gを加え均一に懸濁
させた後、ロータリーエバポレーターを用いて45℃、
650mmHgで回転させながら濃縮し、シリカゲル表
面に被膜を形成した。被膜を形成したシリカゲルは20
0メッシュのステンレス製フルイを用いてフルイ分け
し、粉末部分だけを減圧乾燥器中に移して窒素ガス雰囲
気とした後180℃で4時間加熱して弱酸性陽イオン交
換体を製造した。
【0028】得られた弱酸性陽イオン交換体をメタノー
ルで洗浄した後、液体クロマトグラフィー用分離カラム
(内径4.6mm、長さ150mm)に充填し、3mM
燐酸水溶液を溶離液として試料である陽イオン混合溶液
の分離を行った。この際、3週間連続で通液しカラムの
耐久試験を行った。測定した試料は、Li+:2mg/
l、Na+:10mg/l、NH4 +:10mg/l、
+:20mg/l、Mg2+:10mg/l、Ca2+:20mg/
lの濃度の混合溶液30μlである。検出には伝導度検
出器を用いた。
【0029】分離条件は以下の通りである。 溶離液 :3mM燐酸水溶液 流速 :1.0ml/min カラム温度:40℃ 伝導度検出器:Shodex CD−4(商品名;昭和
電工(株)製) 伝導度 :25μS/cmFS
【0030】測定開始から3週間後に得られたクロマト
グラムを図1に示すが、3週間後のクロマトグラムは測
定開始時と殆ど変化がなく分離も良好で、カラムの劣化
のないことが示された。図1に於いて、ピーク1はLi
+、ピーク2はNa+、ピーク3はNH4 +、ピーク4はK
+、ピーク5はMg2+、ピーク6はCa2+である。
【0031】比較例1 溶離液として2mMの硝酸水溶液を用いた以外は実施例
1と同様の方法、条件で同一試料を用いてカラムの耐久
試験を行った。測定開始時に得られたクロマトグラムは
図1と同様に分離が良好に行われていることを示すもの
であったが、連続通液を始めて4日めからピークに異常
が見られ、1週間でカラムは完全に劣化し、1価と2価
の陽イオンの分離は不可能となった。図4に1週間後の
クロマトグラムを示した。図4に於いて、ピークは各々
実施例1と同一の物質を示す。
【0032】実施例2 無水マレイン酸1.5gと、平均分子量3000の液状
ポリブタジエン1.0gと、ビニル化合物としてトリメ
チロールプロパントリメタクリレート1.0g及びビニ
ルトルエン0.3gと、重合開始剤として2,2‐アゾ
ビスイソブチロニトリル0.25gとを300mlの茄
子型フラスコ中で混合し、150mlのアセトンを加え
完全に溶解した。次に粒径15μmから25μm、細孔
径50nm、表面積350m2/gのシリカゲルを10
g加えて均一に懸濁させた後、ロータリーエバポレータ
ーを用いて45℃、650mmHgで濃縮、シリカゲル
表面に皮膜を形成した。被膜を形成したシリカゲルは2
00メッシュのステンレス製フルイを用いてフルイ分け
し、粉末部分だけを減圧乾燥器中に移して窒素ガス雰囲
気とした後180℃で4時間加熱して弱酸性陽イオン交
換体を製造した。
【0033】得られた弱酸性陽イオン交換体を用いて実
施例1と同様の方法、条件で同一の試料を分析した。
【0034】測定開始から3週間後に得られたクロマト
グラムを図2に示すが、3週間後のクロマトグラムは測
定開始時と殆ど変化がなく分離も良好で、カラムの劣化
のないことが示された。図2においてピークは各々実施
例1と同一の物質を示す。
【0035】比較例2 溶離液として2mMの硝酸水溶液を用いた以外は実施例
2と同様の方法、条件で同一試料を用いてカラムの耐久
試験を行った。測定開始時に得られたクロマトグラムは
図2と同様に分離が良好に行われていることを示すもの
であったが、連続通液を始めて3日めからピークに異常
が見られ、1週間でカラムは完全に劣化し、1価と2価
の陽イオンの分離は不可能となった。
【0036】実施例3 ポリブタジエンマレイン酸1.0gと無水イタコン酸
1.0gと、ビニル化合物としてペンタエリスリトール
テトラアクリレート1.0gおよびスチレン2.0g
と、重合開始剤としてラウロイルパーオキサイド0.3
gとを300mlの茄子型フラスコ中で混合し、150
mlのアセトンを加え完全に溶解した。次に粒径5μ
m、細孔径5nm、表面積450m2/gのシリカゲル
を10g加えて均一に懸濁させた後、ロータリーエバポ
レーターを用いて45℃、650mmHgで濃縮、シリ
カゲル表面に皮膜を形成した。被膜を形成したシリカゲ
ルは200メッシュのステンレス製フルイを用いてフル
イ分けし、粉末部分だけを減圧乾燥器中に移して窒素ガ
ス雰囲気とした後180℃で4時間加熱して弱酸性陽イ
オン交換体を製造した。
【0037】得られた弱酸性陽イオン交換体を用いて実
施例1と同様の方法、条件で同一の試料を分析した。
【0038】測定開始から3週間後に得られたクロマト
グラムを図3に示すが、3週間後のクロマトグラムは測
定開始時と殆ど変化がなく分離も良好で、カラムの劣化
のないことが示された。図3においてピークは各々実施
例1と同一の物質を示す。
【0039】比較例3 溶離液として2mMの硝酸水溶液を用いた以外は実施例
3と同様の方法、条件で同一試料を用いてカラムの耐久
試験を行った。測定開始時に得られたクロマトグラムは
図3と同様に分離が良好に行われていることを示すもの
であったが、連続通液を始めて3日めからピークに異常
が見られ、1週間でカラムは完全に劣化し、1価と2価
の陽イオンの分離は不可能となった。
【0040】
【発明の効果】本願発明の陽イオンの分析方法によれ
ば、保存性がよく調製が簡単な溶離液を用いて1価と2
価の陽イオンを同時に分析することが可能となる。ま
た、溶離液として燐酸希釈水溶液を用いると、液体クロ
マトグラム装置として通常用いられているステンレス製
の装置に対するカラムの耐久性が良好となり、長時間連
続運転しても劣化がおきないため経済的にも有利であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1で得られたクロマトグラムである。
【図2】実施例2で得られたクロマトグラムである。
【図3】実施例3で得られたクロマトグラムである。
【図4】比較例1で得られたクロマトグラムである。
【符号の説明】
1 Li+のピーク 2 Na+のピーク 3 NH4 +のピーク 4 K+のピーク 5 Mg2+のピーク 6 Ca2+のピーク

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 不飽和カルボン酸および/または不飽
    和カルボン酸ジエンモノマー共重合体とビニル化合物と
    の共重合架橋体を多孔性担体の表面に被覆した弱酸性陽
    イオン交換体を充填した分離カラムに、燐酸の希釈水溶
    液からなる溶離液と陽イオンを含む試料とを流して陽イ
    オンを分離した後、前記陽イオンを検出することを特徴
    とする陽イオンの分析方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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