Концентрация

Если состав элюента выбирают эмпирически на основании закономерностей удерживания определяемых и элюирующего иона, то концентрацию элюента выбирают такую, чтобы время определения не превышало 20 мин, а селективность разделения соответствовала предъявленным требованиям.

Для определения оптимальной концентрации элюирующего иона можно использовать уравнение (9).

Предположим, что для определения фторида, хлорида, нитрата и сульфата на колон­ке 3х250 мм, заполненной анионообменником с удельной ем­костью 0,03 мэкв/мл и пористостью 0,5, в качестве элюента вы­брали раствор бензолсульфоната (BSO₃^-). Необходимо опреде­лить, при какой концентрации элюирующего иона время удер­живания SО₃^- (при скорости элюента 2 мл/мин) будет равно 15 мин. Поскольку анионообменники, используемые в ионной хроматографии по свойствам близки к Dowex 2—Х8, то, поль­зуясь табл. 2.2, можно оценить коэффициенты селективности бен­золсульфоната и определяемых анионов. Эти величины будут равны

Подставляя в уравнение (2.9) Q = 0,03, e = 0,5, F = 2, V=7% и %so₃ ⁼ 1.52v находим что для Г = 15 концентрация бензолсульфо­ната равна

Учитывая, что время удерживания несорбируемого компонента не превышает 2 мин, а ширина пика сульфата при f = 15 мин рав­на приблизительно 3 мин, общее время анализа смеси фторида, хлорида, нитрата и сульфата будет не более 20 мин. Исправлен­ные времена удерживания первых трех анионов при концентрации бензолсульфоната 1,4*10^-3 М, рассчитанные по уравнению (2.9), составляют 0,32 мин (F^-), 2,5 мин (С1^-) и 8,2 мин (NO₃^- ), что свидетельствует о хорошем разделении. Время определения мож­но уменьшить, повысив концентрацию элюирующих ионов, но при этом ухудшится селективность разделения и снизится чув­ствительность определения.

Изменяя концентрацию элюирующего иона, можно повысить селективность разделения ионов с различными зарядами. В случае, когда заряды элюирующего и определяемого иона различ­ны, равновесие ионного обмена имеет вид

где х и у — заряды элюирующего и определяемого ионов соот­ветственно. Тогда в соотве-тствии с уравнением (2.4) и (2.7)

Логарифмируя обе части уравнения (4.3), получим

Аналогичная зависимость может быть получена логарифмиро­ванием уравнения(4.2). Из уравнения (4.4) следует, что если в разделяющей колонке содержится смола с задан-ной емкостью Q, а концентрация элюента меняется, то график зависимости логарифма исправленного времени удерживания (или коэффици­ента распределения) от логарифма концентрации элюирующего иона представляет собой прямую с наклоном (—у/z)". На рис. 4.3 представлена подобная зависимость для хлорида, нитрата и сульфата при их элюировании карбонатом. Наклон прямых для хлорида и нитрата равен (-1/2), а для сульфата (-1). Благодаря этому удается повысить селективность разделения ни­трата и сульфата.

Для быстрого и селективного разделения ионов, сильно различающихся по своему удерживанию, используют градиентное элюирование с изменением концентрации элюента. Этот способ применяют, например, для определения серосодержащих анионов (SO₃^2-, SO₄^2-, S₂O₃^2-), а также CI^-, Br^-, NO₃^-, SO₄^2- и S₂O₃^2-.