Жидкостная хроматография. 
Мониторинг загрязнения окружающей среды

Жидкостная хроматография — это метод разделения и анализа сложных смесей веществ, в котором подвижной фазой служит жидкость. Ее применяют для разделения более широкого круга веществ, чем метод газовой хроматографии, поскольку большинство веществ не обладает летучестью, многие из них неустойчивы при высоких температурах (до 300°С) (особенно высокомолекулярные соединения) и разлагаются при переводе в газообразное состояние. В жидкостной хроматографии разделение чаще всего происходит при комнатной температуре. Применяя различные подвижные фазы, можно изменять параметры удерживания и селективность хроматографической системы. Возможно также использование градиентного элюирования. Селективность жидкостной хроматографии, в отличие от газовой, определяется природой не только неподвижной фазы, но и подвижной.

Модернизация аппаратуры, применяемой в классической жидкостной колоночной хроматографии, привела к разработке ВЭЖХ.

Скорость сорбции возрастает при увеличении поверхности сорбента, следовательно, надо применять мелкозернистый, пылевидный сорбент, при этом резко растет гидравлическое сопротивление, поэтому колонку уменьшают в диаметре до 1 мм и до нескольких сантиметров в длину. Такие колонки обладают высокой разделяющей способностью (40—150 тыс.

теоретических тарелок на 1 м), в несколько сотен раз превышающей аналогичные характеристики обычных колонок. Но для таких колонок требуются насосы малой производительности, создающие большие давления — до 50 МПа.

Температура хроматографической колонки может быть комнатной, что позволяет хроматографировать белки, аминокислоты и другие термически нестойкие соединения. Молярная масса разделяемых веществ может достигать -2000.

Комплект современного оборудования для ВЭЖХ, как правило, состоит из двух насосов 3, 4 (рис. 5.7), управляемых контроллером 5 и подающих подвижную фазу по определенной программе. Состав и скорость подачи жидкости-носителя в ходе анализа могут изменяться линейно, экспоненциально или другим образом в зависимости от условий анализа. Проба вводится через специальное устройство (инжектор) 7 непосредственно в поток жидкости. После прохождения через хроматографическую колонку 5 вещества детектируются высокочувствительным проточным детектором 9, сигнал которого регистрируется и обрабатывается микроЭВМ 11. При необходимости автоматически в момент выхода пика отбираются фракции.

Насос элюеита, создающий давление до 50 МПа при расходе элюента 1 мл/мин, — одна из самых важных и дорогих деталей ионного ВЭЖХ. Дело в том, что малейшие пульсации давления, а следовательно, и расхода элюента, воспринимаются детектором как изменения концентрации и записываются на хроматограмме. При высоком уровне пульсации хроматограмма становится нечитаемой.

Рис. 5.7. Схема жидкостного хроматографа:

1,2 — сосуды с жидкостью; 3,4 — насосы; 5 — контроллер; 6 — смесительная камера; 7 — инжектор; 8 — колонка; 9 — детектор; 10 — регистратор; 11 — блок автоматической обработки результатов анализа; 12 — коллектор фракций; 13 —

термостат На рис. 5.8 показан насос с двухголовочной системой, обеспечивающий при давлении до 420 атм расход элюента 0,01—9,99 мл/мин.

Ионная хроматография представляет собой ионообменную хроматографию при последовательном использовании двух колонок с кондуктометрическим детектированием. Этот метод распределения, по существу хемосорбционный, позволяет применить весь арсенал химических реакций. В основу ионной хроматографии положено элюентное ионообменное разделение ионов на первой (разделяющей) колонке с последующим подавлением фонового сигнала элюента на второй (подавляющей) ионообменной колонке. Линейная зависимость кондуктометрического сигнала от концентрации ионов сохраняется в широком диапазоне концентраций (0,01 — 100 мг/мл), поэтому метод позволяет определять как микро-, так и макрокомпоненты анализируемой пробы.

Рис. 5.8. Насос ВЭЖХ.

Ионная хроматография получила широкое распространение для определения неорганических и органических ионов в промышленных объектах, ОС, биологических и других объектах.

Хромато-масс-спектрометрия заключается в том, что капиллярную газожидкостную хроматографию, обладающую высокой разделяющей эффективностью и селективностью, объединяют с масс-снектрометрическим анализом, что позволяет получать детальную информацию о строении молекул и воспроизвести структурную формулу исследуемого вещества.