Методы жидкостной хроматографии и твердофазной экстракции
»
...
7.1. Общие требования к проведению хроматографического анализа
К технике выполнения любых хроматографических определений предъявляются некоторые общие требования. Прежде всего, необходимо отметить те из них, которые вызывают у начинающих специалистов больше всего вопросов.
1. Кондиционирование помещения. В помещении, где устанавливается жидкостной хроматограф, не должно быть резких колебаний температуры.
Изменение температуры может привести к изменению удерживания, эффективности, и даже селективности разделения.
В летнюю жару в некондиционированных помещениях сильно затрудняется работа с нормально-фазовыми легкокипящими подвижными фазами. В течение дня происходит их постепенное испарение, которое приводит к изменению состава элюента.
При пониженных температурах появляются проблемы в работе с элюентами, обогащенными водой и/или содержащими спирты. Вязкость таких элюентов резко возрастает при понижении температуры, что приводит к повышению давления в системе.
Влияние небольших колебаний температуры на разделение можно устранить, термостатируя хроматографическую колонку, или всю жидкостную систему (что возможно не для всех хроматографов).
2. Качество электропитания. Большинство современных хроматографов оснащено системами стабилизации питания, однако, качество электропитания на месте также должно быть высоким. При недостаточно хорошем электропитании любой запуск серии определений в автоматическом режиме может окончиться неудачей из-за сбоя.
3. Чистота растворителей. Для приготовления подвижных фаз следует применять особо чистые растворители.
В общем случае, требования, предъявляемые к чистоте подвижной фазы, зависят от способа детектирования, метода элюирования (изкратического или градиентного), чувствительности детектора к целевому аналиту и его концентрации.
При применении УФ детектирования требования к чистоте растворителей повышаются при переходе к коротковолновому диапазону, менее 230-240 нм. Для изократического элюирования при УФ детектировании на длинах волн, больших 220-240 нм, можно применять растворители марки «ос.ч.» и воду-дистиллят. Все реагенты, добавляемые в подвижную фазу, также должны быть достаточно чистыми; кристаллические реагенты перед применением бывает полезно перекристаллизовать.
Для градиентного элюирования необходимо применять растворители марки «для жидкостной хроматографии» («for liquid chromatography») и воду-бидистиллят. Особые требования в методе градиентного элюирования (в обращенно-фазовой хроматографии) предъявляются к чистоте водного буфера и воды в частности. Прежде всего это связано с тем, что на начальной стадии элюирования адсорбент поглощает из обогащенной водным буфером подвижной фазы загрязняющие компоненты, которые в дальнейшем элюируются и проявляются на хроматограмме в виде «горбов», «порогов» и отдельных пиков, сильно затрудняющих выделение полезных сигналов аналитов.
Наиболее чистые растворители требуются для проведения групповых определений следовых количеств веществ в режиме градиентного элюирования.
Для выполнения определений в градиентном режиме элюирования, а также прецизионных определений в изократическом режиме, подвижная фаза должна применяться однократно, то есть элюат должен сбрасываться или утилизироваться.
При изократическом элюировании, если нет особенных проблем с чувствительностью, отработанный элюент можно применять повторно. Система, в которой элюат после прохождения через детектор поступает обратно в емкость с подвижной фазой, называется «системой с рециклом». Особенно полезной такая система оказывается в случае проведения большого числа рутинных изократических определений на стандартных колонках (250х4.6, 150х4.6) при объемной скорости порядка 1 мл/мин. В этих случаях система с рециклом обеспечивает экономию до 200-300 мл органического растворителя в день. Такая экономная система позволяет применять для анализа очень чистые, дорогие растворители. Вопрос экономии дорогих растворителей стоит менее остро в случае применения микроколонок (80х2, 100х2), поскольку для проведения разделения требуется на порядок меньший объем подвижной фазы.
4. Дегазация растворителей. Растворители, применяющиеся в хроматографии для приготовления подвижных фаз, обычно содержат растворенный воздух. Особенно много воздуха содержит вода.
При работе на недегазированных элюентах пузырьки воздуха попадают в различные узлы жидкостной системы: насос, колонку, капилляры, детектор. При попадании воздуха в жидкостную систему на хроматограмме появляются высокие периодические шумы, вызванные колебанием давления в жидкостной системе. Это приводит к резкому уменьшению чувствительности анализа.
Для удаления воздуха их элюента проводят его дегазацию. Как правило, дегазируют только элюенты для обращенно-фазовых разделений – поскольку водноорганические смеси содержат значительные количества растворенного воздуха. Особенно тщательно дегазация должна осуществляться в случае градиентного элюирования, а также при применении флуориметрического детектирования.
В ходе градиентного элюирования в обращенно-фазовом режиме происходит смешивание двух элюентов – водноорганических смесей различного состава. Смешивание недегазированных элюентов приводит к интенсивному выделению растворенного воздуха, что критично для проведения определения в целом (на хроматограмме пузырьки воздуха регистрируются в виде резких «выбросов» на нулевой линии).
Чувствительность флуориметрического детектирования уменьшается при высоком содержании растворенного воздуха в подвижной фазе (происходит тушение флуоресценции). Такиим образом, при применении флуориметрического детектирования дегазации элюента должно уделяться особое внимание.
Существует три основных способа дегазации подвижных фаз для жидкостной хроматографии.
а. Дегазация вакуумом – элюент выдерживают в колбе Кляйзена под вакуумом водоструйного насоса в течение нескольких минут. При проведении дегазации следует избегать кипения элюента.
б. Термическая дегазация применяется для дегазации водноорганических элюентов с высокой долей воды. Подвижную фазу помещают в колбу, которую не герметично закрывают пробкой, и оставляют в водной бане при температуре около 50ºС. Через 10-15 минут колбу закрывают пробкой герметично и охлаждают ее под струей воды до комнатной температуры.
в. Дегазация ультразвуком. Подвижную фазу несколько минут обрабатывают ультразвуком, а затем дают ей остояться в течение 10-15 минут. Этот способ часто бывает недостаточно эффективен для дегазации водноорганических элюентов.
Современные насосные системы для жидкостной хроматографии комплектуются системами автоматической дегазации. Тем не менее, при проведении градиентных анализов обе подвижные фазы лучше дегазировать предварительно и «вручную», по одному из приведенных методов.
5. Фильтрация подвижной фазы. Для обеспечения бесперебойной работы насоса подвижную фазу желательно фильтровать под вакуумом с применением мембранного фильтра.
6. Промывка колонки и узлов жидкостной системы. После работы с водноорганическими подвижными фазами, содержащими соли и кислоты, всю жидкостную систему (включая колонку) следует промыть дистиллированной водой с добавлением 5-10% органического растворителя. Такая промывка делается для того, чтобы в нерабочее время дополнительно не изнашивались узлы жидкостной системы хроматографа и сама неподвижная фаза.
Не проведение такой промывки приводит, прежде всего, к тому, что после остановки насоса на его деталях и стенках кюветы детектора из элюента осаждаются соли. Это, в свою очередь, приводит к неустойчивой работе прибора в целом, а также преждевременному износу движущихся частей насоса. Регулярное отсутствие промывки системы от содержащих соли и кислоты элюентов может привести к сокращению времени жизни неподвижной фазы.
Добавка к промывочной воде некоторого количества органического растворителя необходима для предотвращения биологического загрязнения жидкостной системы.
7. Переход на новую подвижную фазу, которая не смешивается с предыдущей. Такой переход осуществляется через промежуточный растворитель, неограниченно смешивающийся с обеими подвижными фазами – обычно, через изопропанол или ацетон.
Для перехода с водного элюента на неполярный элюент жидкостную систему следует промыть водой с добавкой органического растворителя, затем снять хроматографическую колонку, промыть систему изопропанолом (ацетоном), промыть систему неполярным элюентом, установить новую колонку.
Для обратного перехода снимают хроматографическую колонку, промывают жидкостную систему изопропанолом (ацетоном), затем водным элюентом, затем ставят новую колонку.
При переходе от водного элюента к неполярному следует заранее убедиться, что материал уплотнений насоса рассчитан на работу с неполярными растворителями.
8. Фильтрация пробы. Если анализируемая проба содержит нерастворенную взвесь, то ее желательно отфильтровывать, пропуская пробу через мембранный фильтр, соединенный со шприцем. К сожалению, если пробы мало, менее миллилитра, то профильтровать ее таким способом становится практически невозможно.
При регулярном анализе проб, содержащих взвеси, входной фильтр на колонке (фрит) может засориться, что приведет прежде всего к увеличению давления в системе. В этом случае входной фильтр лучше заменить, а при отсутствии замены – промыть его в органическом растворителе с обработкой ультразвуком в течение 10-15 минут.
Наиболее оптимальным решением проблемы является применение ин-лайн фильтра перед колонкой. Ин-лайн фильтр содержит сменный фрит – такой же, как и на колонке. Замена фрита на ин-лайн фильтре является рутинной операцией, которая может проводиться достаточно часто.
9. Применение предколонок. При регулярном анализе «грязных» проб хроматографическая колонка достаточно быстро загрязняется и теряет свою разделительную способность. Известной альтернативой тщательной пробоподготовки в этом случае является применение предколонки, защищающей основную колонку от
загрязнения.
Иногда пробоподготовку целесообразно вообще не проводить, а поставить в линию перед основной колонкой ин-лайн фильтр и предколонку. Преимуществами этой схемы являются простота и экспрессность анализов при меньшей затрате труда и реагентов.
10. Консервация хроматографических колонок. Перед достаточно длительным хранением хроматографические колонки промываются и заполняются растворителем, вполне определенным для каждого типа неподвижной фазы.
Так, хроматографические колонки для работы в нормально-фазовых системах обычно заполняются высококипящим углеводородом, например, изооктаном. Обращенные фазы промывают водой и заполняют ацетонитрилом, или на небольшой скорости подачи – изопропанолом. Фазы, предназначенные для работы с водными буферами, заполняются водой с небольшой
добавкой азида натрия (бактериостатика).
Инструкции по хранению колонки могут указываться в ее паспорте.
11. Хранение водных буферов. В случае проведения рутинных определений бывает достаточно удобно готовить сразу большой объем водного буфера для приготовления подвижной фазы. К сожалению, водный буфер не может храниться больше нескольких дней, если не добавить в него азид натрия, бактериостатик. Очень плохо хранятся подвижные фазы на основе фосфатного буфера.
Иногда большой объем водного буфера готовят для того, чтобы «повысить воспроизводимость анализа». Вообще говоря, при таком подходе вопроизводимость анализа не повышается, а вот проблемы с хранением буфера появляются неизбежные.
Вообще же говоря, ответ на вопрос – готовить ли водный буфер на неделю или на один день? – определяется исключительно принципом удобства.
12. Регулярность проведения калибровки. Как правило, калибровку по стандарту проводят каждый день, или же каждый раз при приготовлении нового элюента.
Калибровка проводится при достижении стационарного состояния хроматографической системы; считываемыми параметрами являются время удерживания пика стандарта, его площадь (при спектрофотометрическом детектировании – на опорной длине волны), спектральные отношения (при применении сканирующего или диодно-матричного спектрофотометрического детектора).
В начале работы стандарт может быть проанализирован дважды – для подтверждения воспроизводимости времени удерживания.
|
