Suuruskromatograafia on vedelikkromatograafia variant, mille puhul eraldumine toimub molekulide jaotumise tõttu sorbendi poorides oleva lahusti ja selle osakeste vahel voolava lahusti vahel, s.t. statsionaarne faas on poorne keha või geel ning ainete erinev peetus tuleneb ainete molekulide suuruse erinevusest, nende kujust ja võimest tungida statsionaarse faasi pooridesse. Meetodi nimetus peegeldab protsessi mehhanismi, ingliskeelsest terminist "Suuruse välistamine", mis tähistab suuruse erandit. Geel-permeatsioonkromatograafia (GPC) on suuruseralduskromatograafia, milles geel toimib statsionaarse faasina.
Erinevalt teistest HPLC versioonidest, kus eraldumine toimub komponentide erineva interaktsiooni tõttu sorbendi pinnaga, on tahke täiteaine roll suuruseralduskromatograafias ainult teatud suurusega pooride moodustamine ja statsionaarne faas on neid täitev lahusti. poorid.
Meetodi põhiomaduseks on võimalus eraldada molekule vastavalt nende suurusele lahuses peaaegu igasuguse molekulmassiga vahemikus 10 2 kuni 10 8, mis muudab selle asendamatuks sünteetiliste makromolekulaarsete ainete ja biopolümeeride uurimisel.
Mõelge meetodi põhiprintsiipidele. Välistamisveeru mahtu saab väljendada kolme liikme summana:
V c \u003d V m+V i+ Vd,
kus v m- surnud ruumala (sorbendi osakeste vaheline lahusti maht, teisisõnu liikuva faasi maht); V i on lahusti poolt hõivatud pooride maht (statsionaarse faasi maht); V d on sorbendi maatriksi maht, välja arvatud poorid. Lahusti kogumaht veerus V t on liikuva ja statsionaarse faasi mahtude summa:
V t = V m+V i .
Molekulide püsimise suurust välistavas kolonnis määrab nende pooridesse difusiooni tõenäosus ja see sõltub peamiselt molekulide ja pooride suuruste suhtest. Jaotuskoefitsient K d, nagu ka teistes vedelikkromatograafia versioonides, on aine kontsentratsioonide suhe statsionaarses ja liikuvas faasis:
K d \u003d C 1 / C 0
Kuna liikuv ja statsionaarne faas on ühesuguse koostisega, siis on aine K d, mille jaoks mõlemad faasid on võrdselt ligipääsetavad, ühega. See olukord ilmneb kõige väiksemate molekulide (kaasa arvatud lahusti molekulide) puhul, mis tungivad kõikidesse pooridesse ja liiguvad seetõttu läbi kolonni kõige aeglasemalt. Nende peetav maht võrdub lahusti kogumahuga V t . Kõik molekulid, mis on suuremad kui sorbendi pooride suurus, ei saa neisse siseneda (täielik välistamine) ja läbida osakeste vahelisi kanaleid. Need elueeruvad kolonnist sama retentsioonimahuga, mis võrdub liikuva faasi mahuga V m. Nende molekulide jaotuskoefitsient on null.
Proovide eraldamise ja tuvastamise põhimõte suuruseralduskromatograafias.
A - näidissisend; B - jagamine suuruse järgi; C - suurte makromolekulide saagis;
D on väikeste makromolekulide saagis.
Retentsioonimahu ja proovi molekulmassi (või molekuli suuruse) seost kirjeldatakse osalise kalibreerimiskõveraga, s.o. iga konkreetset sorbenti iseloomustab oma kalibreerimiskõver, mille järgi hinnatakse sellel eraldatud molekulmasside pindala. Punkt A vastab veeru V välistamispiirile ehk tühimahule m. Kõik molekulid, mille mass on suurem kui punktis A, elueeruvad ühe piigiga retentsioonimahuga V m. Punkt B peegeldab läbitungimispiiri ja kõik molekulid, mille mass on punktist B väiksem, lahkuvad kolonnist ühe piigina retentsioonimahuga Vt. Punktide A ja B vahel on valikulise eraldamise vahemik. Vastav maht
V i= V t - V m
mida tavaliselt nimetatakse kolonni töömahuks. Segment CD on osalise kalibreerimiskõvera lineaarne lõige, mis on ehitatud koordinaatidesse V R - lg M. Seda jaotist kirjeldab võrrand
V R \u003d C 1 - C 2 lg M ,
kus C 1 on segment, mis on y-teljel lõigu CD jätkuga ära lõigatud, C 2 on selle segmendi kaldenurga puutuja y-telje suhtes. C 2 väärtust nimetatakse kolonni eraldusvõimeks, seda väljendatakse lahusti milliliitrite arvuna ühe molekulmassi muutuse suurusjärgu kohta. Mida suurem on eraldusvõime, seda selektiivsem on eraldamine antud massivahemikus. Kalibreerimiskõvera mittelineaarsetes piirkondades (lõiked AC ja BD) väheneb C 2 vähenemise tõttu fraktsioneerimise efektiivsus märgatavalt. Lisaks mittelineaarne seos lg M ja V R raskendab oluliselt andmetöötlust ja vähendab tulemuste täpsust. Seetõttu valitakse kolonn (või kolonnide komplekt) nii, et analüüsitava polümeeri eraldumine toimuks kalibreerimiskõvera lineaarses osas.
Kui mõnda ainet elueeritakse peetava mahuga, mis on suurem kui V t , näitab see teiste eraldusmehhanismide avaldumist (enamasti adsorptsiooni). Adsorptsiooniefektid ilmnevad tavaliselt jäikadel sorbentidel, kuid mõnikord täheldatakse neid ka pooljäigadel geelidel, mis on ilmselt tingitud suurenenud afiinsusest geelimaatriksi suhtes. Näiteks on aromaatsete ühendite adsorptsioon stüreendivinüülbenseeni geelidel.
Ilmselt saab polümeer-sorbent-lahusti süsteemi interaktsiooni parameetrite muutmisega lülituda adsorptsioonimehhanismilt välistusmehhanismile ja vastupidi. Üldiselt kipub suuruseralduskromatograafia adsorptsiooni ja muid kõrvalmõjusid täielikult maha suruma, kuna need, eriti polümeeride molekulmassi jaotuse (MWD) uurimisel, võivad analüüsi tulemusi oluliselt moonutada. Üheks segavaks teguriks on kromatograafia hüdrodünaamiline režiim, kus statsionaarse faasi rolli mängivad kolonni (kanali) seinad ja voolukiiruste erinevuse tõttu toimub makromolekulide või osakeste segu eraldumine. liikuva faasi piki kapsli telge ja selle seinte lähedal, samuti eraldatud osakeste jaotumise tõttu ristlõike kanalite vahel vastavalt nende suurusele.
Suuruseralduskromatograafia põhimõttelised erinevused teistest võimalustest on analüüsi a priori teadaolev kestus konkreetses kasutatavas süsteemis, võimalus ennustada komponentide elueerimise järjekorda nende molekulide suuruse järgi, ligikaudu sama piigi laius kogu ulatuses. valikulise eraldamise vahemik ja usaldus kõigi proovikomponentide saagises üsna lühikese aja jooksul, mis vastab mahule V t . Seda meetodit kasutatakse peamiselt polümeeride MWD uurimiseks ja bioloogilist päritolu makromolekulide (valgud, nukleiinhapped jne) analüüsimiseks, kuid need omadused muudavad selle väga paljulubavaks polümeeride madala molekulmassiga lisandite analüüsiks ja esialgseks eraldamiseks. tundmatu koostisega proovidest. See teave hõlbustab oluliselt parima HPLC valiku valimist antud proovi analüüsiks. Lisaks kasutatakse mikropreparaadi suuruseralduseraldust sageli esimese etapina keerukate segude eraldamisel erinevat tüüpi HPLC kombinatsiooniga.
Polümeeri suuruseralduskromatograafias esitatakse liikuva faasi voolu stabiilsusele kõige rangemad nõuded. Polümeeri suuruseralduskromatograafia tulemuste täpsus sõltub märkimisväärselt temperatuurist. Kui see muutub 10 °C võrra, ületab keskmise molekulmassi määramise viga ±10%. Seetõttu on selles HPLC variandis eraldussüsteemi temperatuuri reguleerimine kohustuslik. Reeglina piisab temperatuuri hoidmise täpsusest ±1°C vahemikus kuni 80-100°C. Mõnel juhul, näiteks polüetüleeni ja polüpropüleeni analüüsimisel, on töötemperatuur 135-150°C. Kõige tavalisem polümeeri suuruseralduskromatograafia detektor on diferentsiaalrefraktomeeter.
Konkreetse analüütilise probleemi lahendamiseks optimaalseid tingimusi pakkuvate sorbentide valik toimub mitmes etapis. Geeli maatriks peab olema keemiliselt inertne, st. suuruseralduskromatograafia käigus ei tohiks eraldatud makromolekulide keemilist seondumist toimuda. Maatriksiga kokkupuutuvate valkude, ensüümide, nukleiinhapete eraldamisel ei tohiks nende denatureerimine toimuda. Esialgu tehakse analüüsitavate ainete keemilise koostise või lahustuvuse andmete põhjal kindlaks, millist protsessi varianti tuleks kasutada – kromatograafiat vesisüsteemides või orgaanilistes lahustites, mis määrab suures osas vajaliku sorbendi tüübi. Madala ja keskmise polaarsusega ainete eraldamist orgaanilistes lahustites saab edukalt läbi viia nii pooljäigadel kui ka jäikadel geelidel. Polaarseid rühmi sisaldavate hüdrofoobsete polümeeride MWD uurimine toimub sagedamini stüreen-divinüülbenseeni geelidega kolonnidel, kuna sel juhul adsorptsiooniefekte praktiliselt ei ilmne ja modifikaatorite lisamine liikuvasse faasi pole vajalik, mis lihtsustab oluliselt lahusti valmistamine ja regenereerimine.
Vesisüsteemides töötamiseks kasutatakse peamiselt jäikaid sorbente; mõnikord võib väga häid tulemusi saavutada spetsiaalset tüüpi pooljäikade geelidega. Seejärel valitakse vastavalt kalibreerimiskõveratele või fraktsioneerimisvahemiku andmetele soovitud poorsusega sorbent, võttes arvesse olemasolevat teavet proovi molekulmassi kohta. Kui analüüsitav segu sisaldab aineid, mille molekulmass ei erine rohkem kui 2–2,5 suurusjärku, siis on tavaliselt võimalik neid eraldada ühesuguse poorisuurusega kolonnidel. Laiema massivaliku jaoks tuleks kasutada mitmest kolonnist koosnevaid komplekte erineva poorsusega sorbentidega. Ligikaudne kalibreerimissõltuvus saadakse sel juhul üksikute sorbentide kõverate liitmisel.
Suuruskromatograafias kasutatavad lahustid peavad vastama järgmistele põhinõuetele:
1) lahustada proov eraldustemperatuuril täielikult;
2) niisutab sorbendi pinda ega kahjusta kolonni efektiivsust;
3) vältida eraldatavate ainete adsorptsiooni (ja muid koostoimeid) sorbendi pinnaga;
4) tagama võimalikult kõrge tuvastamistundlikkuse;
5) on madala viskoossusega ja toksilisusega.
Lisaks on polümeeride analüüsimisel oluline lahusti termodünaamiline kvaliteet: on väga soovitav, et see oleks "hea" eraldatava polümeeri ja geelmaatriksi suhtes, s.o. kontsentratsiooniefektid olid kõige tugevamad.
Komposiitkolonnil 2(600x7,5) mm saadud polüetüleenglükooli oligomeeride kromatogramm TSK geeliga G2000PW, PF 0,05 M NaCl lahus, voolukiirus 1 ml/min, rõhk 2 MPa, temperatuur 40°C, refraktomeetriline detektor.
Proovi lahustuvus on tavaliselt peamine piirav tegur, mis piirab sobivate liikuvate faaside ulatust. Parim orgaaniline lahusti sünteetiliste polümeeride suuruskromatograafiaks omaduste kogumi poolest on THF. Sellel on ainulaadne lahustumisvõime, madal viskoossus ja toksilisus, see sobib paremini stüreenidivinüülbenseeni geelidega kui paljud teised lahustid ning tagab reeglina kõrge tuvastamistundlikkuse, kui kasutatakse refraktomeetrit või UV-detektorit lainepikkusel kuni 220 nm. Väga polaarsete ja tetrahüdrofuraanpolümeerides (polüamiidid, polüakrüülnitriil, polüetüleentereftalaat, polüuretaanid jne) analüüsimiseks kasutatakse tavaliselt dimetüülformamiidi või μ-kresooli ning madala polaarsusega polümeeride, näiteks erinevate kummide ja polüsiloksaanide eraldamiseks, viiakse sageli läbi tolueenis või kloroformis. Viimane on ka üks parimaid lahusteid IR-detektoriga töötamiseks. umbes-Diklorobenseeni ja 1,2,4-triklorobenseeni kasutatakse polüolefiinide kõrgtemperatuuriliseks kromatograafiaks (tavaliselt temperatuuril 135 °C), mis muidu on lahustumatud. Nendel lahustitel on väga kõrge murdumisnäitaja ja need on mõnikord kasulikud tetrahüdrofuraani asemel madala murdumisvõimega polümeeride analüüsimisel, mis võib parandada refraktomeetri tuvastamise tundlikkust.
Vältimaks lahustite ja pooljäikade geelide oksüdeerumist kõrgtemperatuurilises suuruskromatograafias, umbes-diklorobenseen ja 1,2,4-triklorobenseen lisavad antioksüdante (ionol, santonox R jne).
Jäigad sorbendid sobivad kokku kõigi pH-ga liikuvate faasidega<8-8.5. При более высоких значениях рН силикагель начинает растворяться и колонка необратимо теряет эффективность. Стиролдивинилбензольные гели совместимы в основном с элюентами умеренной полярности. Для работы на колонках с μ-стирогелем (от 1000Å и выше) пригодны тетрагидрофуран, ароматические и хлорированные углеводороды, гексан, циклогексан, диоксан, трифторэтанол, гексафторпропанол и диметилформамид.
Geeliosakeste pundumisaste erinevates lahustites ei ole sama, mistõttu kolonnides oleva eluendi asendamine nende sorbentidega võib viia efektiivsuse vähenemiseni geeli mahu muutumise ja tühimike tekke tõttu. Sobimatute lahustite (atsetoon, alkoholid) kasutamisel tõmbub geel nii tugevasti kokku, et kolonn saab lootusetult kahju. Väikeste pooridega sorbentide puhul (nagu μ-stürogeel 100E ja 500E) täheldatakse sellist kokkutõmbumist nii polaarsetes kui ka mittepolaarsetes lahustites, seetõttu ei saa neid kasutada ka küllastunud süsivesinikes, fluoritud alkoholides ja dimetüülformamiidis. Mugav, kuigi väga kallis väljapääs on kasutada iga kasutatud lahusti jaoks eraldi kolonnikomplekte. Sel eesmärgil toodavad mõned ettevõtted sama pooride suurusega kolonne, mis on täidetud erinevate lahustitega - tetrahüdrofuraan, tolueen, kloroform ja DMF.
Makromolekulide eraldamise ajal määrab peamise panuse riba määrdumisse takistatud massiülekanne. Kahjuks on paljud kasutatud eluendid kõrge viskoossusega. Viskoossuse vähendamiseks (ja ka lahustuvuse parandamiseks) viiakse suuruseralduskromatograafia sageli läbi kõrgendatud temperatuuridel, mis parandab oluliselt kromatograafilise süsteemi efektiivsust.
Enamiku polümeeride analüüs jäikadel geelidel on sageli keeruline nende adsorptsiooni tõttu. Adsorptsiooni pärssimiseks kasutatakse tavaliselt lahusteid, mis adsorbeeritakse kolonni täidisele tugevamini kui analüüdid. Kui see ei ole mingil põhjusel võimalik, siis modifitseeritakse liikuvat faasi, lisades 0,1-2% polaarset modifikaatorit, näiteks tetrahüdrofuraani. Palju tugevamad modifikaatorid on erineva molekulmassiga etüleenglükool ja polüglükoolid (PEG-200, PEG-400, karbovax 20 M). Mõnikord on näiteks dimetüülformamiidi polühapete analüüsimisel vaja lisada piisavalt tugevaid happeid. Tuleb märkida, et adsorptsiooni ei ole alati võimalik modifikaatorite lisamisega täielikult kõrvaldada. Sellistel juhtudel tuleks kasutada pooljäikaid geele. Mõned polümeerid lahustuvad hästi ainult väga polaarsetes lahustites (atsetoon, dimetüülsulfoksiid jne), mis ei sobi kokku stüreen-divinüülbenseeni geelidega. Nende eraldamisel jäikadel sorbentidel valitakse lahusti vastavalt ülaltoodud üldpõhimõtetele.
Suuruskromatograafial vesikeskkonnas on oma iseloomulikud tunnused. Paljude eraldatavate süsteemide (valgud, ensüümid, polüsahhariidid, polüelektrolüüdid jne) eripära ja kasutatavate sorbentide mitmekesisuse tõttu on PF-i koostises palju variatsioone erinevate soovimatute mõjude mahasurumiseks. Sorbentidena kasutatakse dekstraangeele (sefadekse), polüakrüülamiidi, hüdroksüakrüülmetakrülaadi geele, agaroosgeele jne.lahuse ioontugevus. Mida madalam on lahuse pH väärtus ja ioontugevus, seda soodsamaks muutuvad makromolekulide lahtivolditud konformatsioonid (nn polüelektrolüüdi paisumine). Sel juhul keskmised suurused suurenevad, mis viib suuruseralduskromatograafia režiimis retentsioonimahtude vähenemiseni. Üldised modifitseerimismeetodid on erinevate soolade lisamine ja teatud pH väärtusega puhverlahuste kasutamine. Eelkõige pH säilitamine<4 дает возможность подавить слабую ионообменную активность силикагелей, обусловленную присутствием на их поверхности кислых силанольных групп. Требуемая ионная сила подвижной фазы достигается при концентрации буферного раствора 0,05-0,6М; оптимальную концентрацию подбирают экспериментально. Для предотвращения ионообменной сорбции катионных соединений наиболее часто используют такой активный модификатор, как тетраметиламмонийфосфат при рН=3. Однако при разделении некоторых белков могут проявляться гидрофобные взаимодействия, в свою очередь осложняющие эксклюзионный механизм разделения. Те же эффекты иногда проявляются и при работе с дезактивированными гидрофильными сорбентами. Для их устранения к растворителю добавляют метанол. Иногда в водную подвижную фазу вводят полярные органические растворители, полигликоли, кислоты, основания и поверхностно-активные вещества.
Suuruskromatograafia olulisim rakendusvaldkond on makromolekulaarsete ühendite uurimine. Sünteetiliste polümeeride puhul on see meetod võtnud lühikese aja jooksul juhtpositsiooni nende molekulmassi karakteristikute määramisel ja seda kasutatakse intensiivselt ka teist tüüpi heterogeensuse uurimiseks. Biopolümeeride keemias kasutatakse makromolekulide fraktsioneerimiseks ja nende molekulmassi määramiseks laialdaselt suuruseralduskromatograafiat.
Kõrgmolekulaarsete sünteetiliste polümeeride suuruseralduskromatograafia põhijooneks on segu eraldamise võimatus üksikuteks ühenditeks. Need ained on erineva polümerisatsiooniastmega ja vastavalt erineva molekulmassiga polümeeride homoloogide segu. i. Selliste segude molekulmassi saab hinnata mõne keskmise väärtuse järgi, mis sõltub keskmistamismeetodist. Iga molekulmassiga M molekulide sisaldus i määratakse kas nende arvulise osa järgi polümeeri molekulide koguarvus või massiosa järgi nende kogumassist. Tavaliselt iseloomustavad polümeeri nende meetodite abil leitud keskmised väärtused, mida nimetatakse vastavalt arvkeskmiseks M n ja massi keskmine M w molekulmass. M väärtused n andke näiteks krüoskoopia, osmomeetria, ebullioskoopia ja M väärtused w- valguse hajutamine ja ultratsentrifuugimine.
Kui tähistame molekulide arvu molekulmassiga M i läbi N i, siis saab polümeeri kogumassi väljendada Σ M i N i , molekulide arvuline osa massiga M i läbi N i / Σ N i ja molekulide massiosa massiga M i- üle f i= M i N i / Σ M i N i . Nendele fraktsioonidele vastava osa määramiseks polümeeri kogumassist korrutatakse need M-ga i .
Kõigi koguste saadud väärtuste liitmisel saadakse keskmised molekulmassid:
M n = Σ 1 /( fi/M i ) = (Σ M i N i )/(Σ N i )
M w = Σ M i fi = (Σ M i 2 N i )/(Σ M i N i )
Suhe M w>/M n iseloomustab polümeeri polüdisperssust.
Praktikas määratakse polümeeride molekulmass sageli viskosimeetria abil. Keskmine viskoossusega molekulmass leitakse Mark-Kuhn-Houwinki võrrandi järgi:
[η ] = K η / M η a
kus [η] - siseviskoossus; K η ja on antud polümeeri-lahusti süsteemi konstandid antud temperatuuril.
Väärtust M η kirjeldab võrrand
M η = ( Σ M i a fi ) 1/a
Reeglina rahuldavad keskmised molekulmassid ebavõrdsust
M w> M η > M n
Tavaliselt iseloomustab polümeeri proovi väärtuste kogum M w, M η , M n ja M w/M η , kuid sellest ei pruugi piisata. MWD kõverad annavad kõige täielikuma teabe proovi molekulmassi ebahomogeensuse kohta. Tüüpiline kromatogramm, mis saadakse eksklusiivse eraldamise käigus, on üsna sile kõver ühe või mitme maksimumiga. Sellelt kõveralt, kasutades kalibreerimissõltuvust ja vastavaid arvutusi, määratakse polümeeri keskmiste molekulaaromaduste ja MWD väärtused diferentsiaal- või integraalkujul.
Geelkromatograafia kui meetod molekulmassi määramiseks
Geeli läbilaskvuskromatograafia on kolonnfraktsioneerimismeetodi tüüp, mille puhul eraldamine toimub molekulaarsõela põhimõttel. Seda põhimõtet tunti juba 1950. aastate alguses, kuid alles pärast seda, kui Porat ja Flodin selle meetodi uuesti avastasid ja laialdaselt kasutasid, hakati seda tunnustama ja laialdaselt kasutama teadusuuringutes. Sellest hetkest kuni 1964. aastani avaldati selle uue fraktsioneerimismeetodi kohta rohkem kui 300 artiklit.
Geelfiltreerimine või suuruseralduskromatograafia(sõel, geelpermeatsioon, geelfiltratsioonkromatograafia) - kromatograafia liik, mille käigus eraldatakse ainete molekulide suurused nende erineva võime tõttu statsionaarse faasi pooridesse tungida. Sel juhul lahkuvad kolonnist esimesena suurimad (suurema molekulmassiga) molekulid, mis on võimelised tungima statsionaarse faasi minimaalse arvu pooridesse. Viimasena väljuvad väikeste molekulidega ained, mis tungivad vabalt pooridesse. Erinevalt adsorptsioonkromatograafiast jääb geelfiltrimisel statsionaarne faas keemiliselt inertseks ega interakteeru eraldatavate ainetega. Statsionaarne faas on vedelikuga täidetud sorbendi poorid. Selle faasi keskmine liikumiskiirus piki kolonni telge on võrdne nulliga. Analüüt liigub mööda kolonni telge, liikudes koos liikuva faasiga ja aeg-ajalt peatudes, kui see siseneb statsionaarsesse faasi. Molekulid peatuvad pilulaadsetes poorides, mille suurus vastab suurusjärgus makromolekulide suurusele.
Suuruskromatograafias lahuses suured molekulid kas ei tungi üldse või läbivad ainult osa sorbendi (geeli) pooridest ja pestakse kolonnist välja varem kui väikesed molekulid. Sorbendi makromolekulide ja pooride efektiivsete suuruste suhe määrab jaotusteguri Kd, mis määrab komponendi VR retentsioonimahu veerus:
Makromolekuli efektiivne suurus suuruseralduskromatograafias on selle hüdrodünaamiline raadius R, mis koos polümeeri molekulmassiga M määrab polümeeri sisemise viskoossuse. VR universaalse kalibreerimissõltuvuse korrutisest / võrrandist (2) sai esmakordselt eksperimentaalselt G. Benois, see on kujul (joonis 1):
kus A ja B on konstandid. Võrrand (2) kehtib võrdselt lineaarsete ja hargnenud polümeeride, plokk- ja pookkopolümeeride ning oligomeeride kohta.
Riis. üks.
molekulaarsuuruse välistuskromatograafia
Piirkonnas V 0 kuni V T (kolonni maht, mis on saadaval lahusti ja molekulide jaoks, mis on väiksemad kui teatud suurus, mis vastab M min) on töösõltuvus olemuselt lineaarne (kvaasilineaarne). Vastavad mahud V 0 ja V T mol. massid esindavad välistamispiire - M max (suured molekulid, ei tungi sorbendi pooridesse) ja M min, (molekulid on väikesed, tungivad täielikult sorbendi pooridesse). Sama suurusega pooridega sorbendid on teoreetiliselt võimelised eraldama makromolekule kaubanduslike sorbentide poolt kirjeldatud piirides. Makromolekulide eraldamiseks suures vahemikus M on vaja bimodaalse ja trimodaalse pooride suuruse jaotusega sorbente, mis annavad lineaarse mol. massi kalibreerimise sõltuvus vahemikus М = 10 2,5 - 10 6,5 . Maksimaalne selektiivsus saavutatakse, suurendades sorbendi pooriruumi mahtu bimodaalsete ja trimodaalsete sorbentide puhul, lisaks optimaalse pooride suuruse jaotusega. Oluline on, et makromolekulide segu eraldamisel nende suurim ja väikseim M jääksid antud sorbendile iseloomulike M MIN - M MAX piiridesse.
Suuruskromatograafia mehhanism. Suuruskromatograafia (SEC) või geelkromatograafia (GPC) rakendatakse siis, kui makromolekulide käitumise poorides määrab vaba energia entroopiakomponent ja energiakomponent on sellega võrreldes väike. Sel juhul sõltub jaotuskoefitsient eksponentsiaalselt makromolekuli suuruse ja pooride suuruse suhtest. P-re makromolekulid on statistilised. ansambel (statistiline sasipundar). Nende jaotumist poorse sorbendi ja lahuse vahel juhib Gibbsi energia muutus makromolekuli üleminekul lahusest pooridesse: kus on interaktsioonist tingitud makromolekuli entalpia muutus. selle segmendid sorbendi pinnaga (geelmaatriks); - entroopia vähenemine makromolekuli üleminekul lahusest pooridesse; T - abs. t-ra. Makromolekulide eraldumine toimub välistusrežiimis, kui K d , mis sõltub makromolekulide ja pooride suuruse suhtest, on väiksem kui 1. Summutama ioonide välistamise ja ioonivahetuse sorptsiooni nähtusi, mis on suuruse poolest ebasoovitavad. eksklusioonkromatograafia abil muudetakse sorbentide pinda (et anda sellele neutraalne laeng pH > 4 juures), suurendatakse lahusti ioontugevust, nõrgendades Coulombi interaktsioone, lisatakse orgaanilisi lahusteid, nihutades seeläbi polüelektrolüüdi või isoelektri pK. polüamfolüütide punkt. Teisest küljest saab ioonivahetuse sorptsiooni ja ioonide välistamist kasutada sama suurusega neutraalsete makromolekulide, polüanioonide ja polükatioonide eraldamiseks. Kuna polüelektrolüütide dissotsiatsioon suureneb nende lahuste lahjendamisel, siis suuruseralduskromatograafia käigus dissotsieeruvad makromolekulid kromatograafilise kolonni servades, kus nende kontsentratsioon on madal, ja liiguvad mööda kolonni mitte suuruseralduskromatograafia seaduste järgi, vaid vastavalt. ioonivahetuse sorptsiooni ja ioonide välistamise seadustele, olenevalt sorbendi pinna ja makromolekulide laengust, mis toob kaasa V ja M sõltuvuse kõvera kuju moonutamise (joonis 2) ning muudab selle ka selle. võimalik diagnoosida ühe või teise protsessi olemasolu.
Riis. 2. Neutraalsete makromolekulide (a) ja polüelektrolüütide suuruskromatograafia: ioonide välistamine (b), ioonivahetussorptsioon (c)
Ioonivahetussorptsiooniga sarnaseid efekte, kuid ainult vähemal määral, võib täheldada makromolekulaarsete segmentide hüdrofoobsete interaktsioonide ajal hüdrofoobsete radikaalide poolt modifitseeritud sorbendi pinnaga või pinna silanooli hüdroksürühmade elektrostaatilise interaktsiooni ajal polaarsete makromolekulide funktsionaalrühmadega. Kõik need mõjud tuleb suuruseralduskromatograafiaga maha suruda.
Mis tahes polümeeri analüüsimiseks molekulmassi järgi on vaja valida sobiva poorisuurusega kolonn või erinevate pooridega kolonnide seeria või kasutada kolonni erinevate pooridega sorbentide seguga (antud näites Lineaarne kolonn) . Loomulikult on GPC-meetodi kasutamiseks MWD analüüsimisel vaja luua tingimused eraldamise välistusmehhanismi rakendamiseks, mida ei muuda keeruliseks nii keskmiste kui ka terminalide lülide interaktsiooni mõjud. kett. Me räägime adsorptsiooni interaktsioonist mittepolaarse lahusti või mittepolaarsete ahela fragmentide pöördfaasi interaktsioonist hüdrofiilsete polümeeride kromatograafia ajal vesikeskkonnas. Lisaks on ioniseeritud rühmi sisaldavad vees lahustuvad polümeerid võimelised tugevaks elektrostaatiliseks interaktsiooniks ja nõuavad eriti hoolikat kromatograafia tingimuste valimist. Tingimuste valik hõlmab sorbendi ja lahusti (eluendi) valikut, mis sobivad konkreetse analüüsi jaoks keemilise struktuuri poolest.
Suuruseralduskromatograafia tehnika. Makromolekulide eraldamiseks suuruseralduskromatograafias kasutatakse kahte tüüpi kolonne: neid, mis töötavad kitsas = 10 2) ja laias (= 10 4 - 10 5) vahemikus. Laia M-vahemikuga kolonnidel on lai sorbendi pooride suurusjaotus (bimodaalne, trimodaalne). See jaotus valitakse selliselt, et kalibreerimismoolmassi sõltuvuse ja massivahemiku lineaarsuse teatud astme korral tagatakse suurim selektiivsus. Suuruskromatograafia teostatakse kromatograafi abil, detektoriks on spektrofotomeeter või voolurefraktomeeter, mille tundlikkuse piir on 5 x 10 -8 ühikut. murdumine, mis vastab polümeeri kontsentratsioonile 5-10 -5%. Tavaliselt töötab seade toatemperatuuril, kuid polüolefiini suuruseralduskromatograafia nõuab kõrgemaid temperatuure, mis suurendab eraldumise selektiivsust, kolonni efektiivsust ja analüüsi kiirust liikuva faasi viskoossuse vähenemise tõttu. Kaasaegsed kromatograafid on varustatud automaatse seadmega ettevalmistamiseks (polümeeri lahustamine, lahuse filtreerimine) ja proovi süstimiseks, arvutiga MMP analüüsi tulemuste tõlgendamiseks. Murdumisnäitaja detektori ja fotomeetri kombinatsiooni kasutamine võimaldab määrata MWD ja hargnemisindekseid ilma kromatograafi kalibreerimata polümeeristandardite järgi. Valkude geelfiltrimise ajal on vaja võtta meetmeid, et vältida nende adsorptsiooni sorbendis ja vältida nende denatureerumist. Erinevalt sünteetiliste polümeeride ja oligomeeride suuruseralduskromatograafiast, mida kasutatakse peamiselt analüütilistel eesmärkidel, on valgugeelfiltreerimine üks olulisemaid meetodeid nende eraldamiseks ja puhastamiseks.
Suuruskromatograafias kasutatakse makropoorseid anorgaanilisi või polümeerseid sorbente. Polaarsete polümeeride suuruskromatograafia jaoks modifitseeritakse anorgaanilisi sorbente (silikageelid ja makropoorsed klaasid) räniorgaaniliste radikaalidega ning hüdrofiilsete polümeeride suuruseralduskromatograafiaks hüdrofiilsete rühmadega. Polümeersete sorbentide hulgas on kõige levinumad stüreen-divinüül-benseen sorbendid (kõrgpolümeeride ja oligomeeride suuruseralduskromatograafia jaoks). Biopolümeeride, peamiselt valkude, geelfiltreerimiseks kasutatakse hüdrofiilseid polümeersorbente (sefadekseid - ristsidemetega dekstraanid, aga ka polüakrüülamiidgeele) või polüsahhariididega modifitseeritud makropoorseid silikageele.
Suuruskromatograafiat kasutatakse tõhusalt uute polümeeride väljatöötamisel, nende tootmise tehnoloogilistel protsessidel, tootmise kontrollimisel ja polümeeride standardimisel. Suuruskromatograafiat kasutatakse polümeeride MWD analüüsimiseks, polümeeride, sealhulgas biopolümeeride uurimiseks, eraldamiseks ja puhastamiseks.
Selle meetodi puhul juhitakse analüüsitud lahus läbi paisunud granulaarse geeliga täidetud kolonni (statsionaarne faas). Geeli osakesed koosnevad makromolekulaarsest ühendist (HMC), millel on võrgustik struktuur (painduvad makromolekulid on ristseotud keemiliste sidemetega). Sel põhjusel on paisunud geelil võrkstruktuur, mille sõlmede vahel on lahusti.
Geeli interstitsiaalse ruumi jaotus piki raadiusi- kasutatava geeli põhiomadus, see sõltub polümeeri ja lahusti olemusest, ruudustiku sagedusest ja temperatuurist.
Ainete eraldamise mõju geelkromatograafia puhul tuleneb sellest, et molaarmassi (pikkuse) poolest erinevad molekulid on võimelised tungima geeli struktuuri erinevale sügavusele ja püsima selles erineva aja jooksul. Seetõttu väljuvad elueerimisel kolonnist esimesena suured molekulid, mis ei suuda sügavale geeligraanulitesse tungida, ja kõige väiksemad molekulid viimasena. Toimub omamoodi molekulide sõelumine läbi geeli interstitsiaalse ruumi.
Kromatograafia viiakse läbi järgmiselt. Geeli graanulid asetatakse klaaskolonni, lastakse lahustis paisuda ja seejärel juhitakse analüüsitud ainete segu kolonni. Väikesed molekulid jaotuvad ühtlaselt kogu graanulite mahus, suuremad molekulid aga, mis ei suuda sisse tungida, jäävad ainult graanuleid ümbritsevasse lahustikihti (välismahusse). Järgmisena pestakse kolonni lahusti-eluendiga. Nagu juba märgitud, liiguvad suured molekulid läbi kolonni suurema kiirusega kui väikesed, mille liikumist aeglustab pidevalt difusioon sügavale statsionaarse faasi graanulitesse. Selle tulemusena elueeritakse segu komponendid kolonnist nende molaarmassi kahanevas järjekorras. Analüüsimiseks võetakse kolonnist väljuva eluendi proovid (fraktsioonid). Katse on oluliselt lihtsustatud, kui on olemas eluendi pideva automaatse analüüsi võimalus.
Uurimiseks tuleks geel valida nii, et selle afiinsus analüüsitavate ainete suhtes oleks minimaalne: sel juhul suudavad ained vabalt seguneda mööda kolonni kihti vastavalt oma molekulide suurusele. Geeli graanulitel peab olema optimaalsed mõõtmed: liiga väike - aitab kaasa difusioonitasakaalu kiirele loomisele, kuid põhjustab kolonni kõrget hüdraulilist takistust. Suurte graanulite kasutamine annab madala hüdraulilise takistuse, kuid pärsib difusiooni, pikendades analüüsitavate ainete vabanemise aega.
Lisaks peab graanulitel olema teatud mehaaniline tugevus, vastasel juhul põhjustab nende deformatsioon kolonnis elueerimiskiiruse langust.
Geelkromatograafias kõige laialdasemalt kasutatav on sephadex(dekstraangeel – suure molekulmassiga polüsahhariid), mis tekib teatud bakterite kasvatamisel sahharoosikeskkonnas. Toodetakse kaheksat tüüpi Sephadexi, mis erinevad oma turse astme poolest, on vastupidavad leelistele ja nõrkadele hapetele.
Vaatleme konkreetset näidet tärklise ja glükoosi segu eraldamisest Sephadexil G- 25,2 cm3 tärklise ja glükoosi vesilahust pandi 87 g geeliga kolonni ja segu elueeriti keedusoola lahusega. Filtraadi fraktsioonid koguti ja määrati nende tärklise- ja glükoosisisaldus. Tärklise molekulid praktiliselt geeligraanulitesse ei tunginud, seega elueeriti tärklis esmalt eluendi voolukiirusel 32–44 ml ja glükoos elueeriti teisena eluendi voolukiirusel 66–80 ml.
Saadud andmete põhjal koostati kromatogramm. Selleks joonistati ainete kontsentratsioon fraktsioonides piki ordinaattelge ja eluendi maht (või fraktsioonide arv) joonistati piki abstsisstellge. Määratud kromatogrammi järgi säilitusmahud V/ on kogutud eluendi kogumaht seni, kuni kolonnist väljub aine maksimaalse kontsentratsiooniga fraktsioon. Konkreetsest kolonnist elueeritakse antud aine alati samal ajal V,. Vaatlusalusel juhul osutus tärklise peetumismaht 35 ml ja glükoosi puhul 73 ml.
Ainete retentsioonimaht taasesitatakse üsna täpselt. Seetõttu on geelkromatograafia abil võimalik lahendada ka pöördülesanne - määrata tundmatute ühendite molaarmass nende määramise teel. V,. Selleks kalibreeritakse esmalt kolonn: määratakse teadaoleva molaarmassiga IUD-de (standardpolümeeride) retentsioonimahud. Sel eesmärgil kasutatakse hüdrofiilsete geelide kalibreerimiseks kõige sagedamini teadaoleva fikseeritud molaarmassiga valke. Lisaks on mitmete globulaarsete valkude puhul lisaks keemiliselt määratud molaarmassile teada ka nende molekulide suurus. Seega saab teadaolevate valkudega kalibreeritud kolonni kasutades aimu ka uuritavate molekulide efektiivsest raadiusest.
5. Geelkromatograafia
Geelfiltratsioon (geelkromatograafia sünonüüm) on meetod erineva molekulmassiga ainete segu eraldamiseks, filtreerides läbi erinevate nn rakugeelide.
Statsionaarne faas on geelkromatograafias geeli poorides paiknev lahusti ja liikuv faas on lahusti ise, st nii liikuv kui ka statsionaarne faas on sama aine või sama ainete segu. Geel valmistatakse näiteks dekstraani, polüakrüülamiidi või muude looduslike ja sünteetiliste ühendite baasil.
Erinevalt teistest kromatograafilistest meetoditest, mis kasutavad eraldatavate ainete keemiliste omaduste erinevusi, mis avalduvad nende jaotumisel statsionaarse ja liikuva faasi vahel, põhineb eraldamine sõelaefektil, mis on iseloomulik teatud pooriraadiusega geelidele. . Lahusti (liikuv faas) täidab nii geeliterade vahelise välismahu kui ka sisemise pooride mahu. Geeli terade vahel olevat lahusti mahtu - V m nimetatakse vahe-, transpordi- või surnud mahuks ja sisemist pooride mahtu - V p loetakse statsionaarse faasi objektiks. Kui kolonni sisestatakse mitut tüüpi ioone või erineva suurusega molekule sisaldav proov, kipuvad need liikuvast faasist pooridesse tungima. Selline tungimine on tingitud entroopia jaotusest, kuna eraldatavate ainete molekulide kontsentratsioon välislahuses on suurem kui pooriruumis. Kuid see saab võimalikuks ainult siis, kui ioonide või molekulide suurus on väiksem kui pooride läbimõõt.
Joonis 5 Geelkromatograafia kalibreerimiskõvera üldvaade:
1 - välistuspiirkond, kus kõik molekulid on suuremad kui m 2;
2 - läbitungimis- või eraldusala, kus molekulide suurused jäävad vahemikku m 1 kuni m 2;
3 - ala, kus on molekulide täielik läbitungimine, mille suurus on väiksem kui m 1.
Geelkromatograafia käigus saab eraldada suuri molekule, mida geel ei adsorbeeri, kuna nende suurus ületab pooride suuruse, väikestest molekulidest, mis tungivad pooridesse ja seejärel elueeritakse. Samuti tehakse peenemaid eraldamisi, kuna pooride suurust saab reguleerida näiteks lahusti koostise muutmisega ja sellest tulenevalt geeli paisumisega. Geelkromatograafiat saab läbi viia kolonn- ja õhukese kihina.
Praktikas jagatakse geelid tavaliselt pehmeteks, pooljäikateks ja kõvadeks. Pehmed geelid on suure molekulmassiga orgaanilised ühendid, millel on väike arv ristsidemeid. Mahtuvustegur, mis on võrdne geeli sees oleva lahusti ruumala suhtega geelist väljaspool, on nende jaoks 3. Paisudes suurendavad nad oluliselt oma mahtu. Need on sefadeks- või dekstraangeelid, agargeelid, tärklis jne. Neid kasutatakse madala molekulmassiga ainete segude eraldamiseks, sageli õhukese kihina. Kromatograafiat pehmetel geelidel nimetatakse geelfiltreerimiseks.
Pooljäigad geelid saadakse polümerisatsiooni teel. Laialdaselt kasutatakse stürogeele, suure hulga ristsidemetega stüreeni ja divinüülbenseeni kopolümerisatsiooniprodukte. Pooljäigade geelide mahutegur jääb vahemikku 0,8 ... 1,2, nende maht ei suurene paisumise ajal väga oluliselt (1,2 ... 1,8 korda). Kromatograafiat pooljäigadel geelidel nimetatakse geelkromatograafiaks.
Jäigad geelid hõlmavad silikageele ja sageli poorseid klaase, kuigi need ei ole geelid. Jäigad geelid on väikese mahuteguriga (0,8...1,1) ja fikseeritud pooride suurusega. Neid materjale kasutatakse kõrgsurvegeelkromatograafias.
Geelkromatograafia lahustid peaksid lahustama kõik segu komponendid, niisutama geeli pinda ega tohi sellele adsorbeeruda.
Geelkromatograafia praktiline rakendamine on peamiselt seotud suure molekulmassiga ühendite segu eraldamisega, kuigi neid kasutatakse sageli madala molekulmassiga ühendite eraldamiseks, kuna eraldamine selle meetodiga on võimalik toatemperatuuril.
6. Kõrgefektiivne vedelikkromatograafia (HPLC)
Kõrgefektiivne vedelikkromatograafia on kõige tõhusam meetod keerukate orgaaniliste proovide analüüsimiseks. Proovide analüüsimise protsess on jagatud kaheks etapiks:
proovi jagamine selle koostisosadeks;
· iga komponendi sisalduse tuvastamine ja mõõtmine.
Eraldamise probleem lahendatakse kromatograafilise kolonni abil, milleks on sorbendiga täidetud toru. Analüüsi käigus juhitakse läbi kromatograafilise kolonni konstantsel kiirusel kindla koostisega vedelik (eluent). Sellesse voolu süstitakse täpselt mõõdetud prooviannus.
Kromatograafilisse kolonni sisestatud proovi komponendid liiguvad erineva afiinsuse tõttu kolonni sorbendi suhtes mööda seda erineva kiirusega ja jõuavad detektorini järjestikku erinevatel aegadel.
Seega vastutab kromatograafiline kolonn komponentide selektiivsuse ja eraldamise efektiivsuse eest. Valides erinevat tüüpi veerge, saate kontrollida analüüsitavate ainete eraldusastet. Ühendid identifitseeritakse nende retentsiooniaja järgi. Iga komponendi kvantitatiivne määramine arvutatakse kromatograafilise kolonni väljundiga ühendatud detektori abil mõõdetud analüütilise signaali suuruse põhjal.
Madala MPC-ga ühendite (biogeensed amiinid, polüaromaatsed süsivesinikud, hormoonid, toksiinid) analüüsimisel muutub meetodi tundlikkus ja selektiivsus eriti oluliseks reaalsete proovide valmistamise keerukuse tõttu. Fluoromeetrilise detektori kasutamine võimaldab mitte ainult avastamispiire vähendada, vaid ka analüüsitavaid aineid selektiivselt isoleerida proovi maatriksi ja sellega seotud komponentide taustal.
HPLC meetodit kasutatakse sanitaar- ja hügieeniuuringutes, ökoloogias, meditsiinis, farmaatsiatööstuses, naftakeemias, kohtuekspertiisis, kvaliteedikontrollis ja toodete sertifitseerimisel.
Eluendi toiteseadmena kasutatakse süstla tüüpi pumpa "Python", millel on järgmised omadused:
· rõhu pulsatsioonide puudumine lahusti varustamisel;
lai valik mahulisi voolukiirusi;
pumbakambri suur maht;
Laiendatavus (võimalus kombineerida mitut plokki, et luua gradientsüsteem).
Kromatograafilises süsteemis saab kasutada erinevat tüüpi detektoreid, näiteks "Fluorat-02-2M" (spektrivalik toimub filtrite abil) või "Fluorat-02 Panorama" (spektraalse valiku teostavad monokromaatorid).
7. Taotlus
Vedelikkromatograafia on kõige olulisem füüsikaline ja keemiline uurimismeetod keemias, bioloogias, biokeemias, meditsiinis ja biotehnoloogias. Seda kasutatakse aminohapete, peptiidide, valkude, ensüümide, viiruste, nukleotiidide, nukleiinhapete, süsivesikute, lipiidide, hormoonide jne analüüsimiseks, eraldamiseks, puhastamiseks ja isoleerimiseks; ravimite elusorganismide ainevahetusprotsesside uurimine; diagnostika meditsiinis; keemilise ja naftakeemia sünteesi saaduste, vahesaaduste, värvainete, kütuste, määrdeainete, õlide, reovee analüüs; lahusest sorptsiooni isotermide, kemikaali kineetika ja selektiivsuse uurimine. protsessid.
Makromolekulaarsete ühendite keemias ja polümeeride tootmisel kasutatakse vedelikkromatograafiat monomeeride kvaliteedi analüüsimiseks, oligomeeride ja polümeeride molekulmassi jaotuse ja jaotuse uurimiseks funktsionaalsuse liikide kaupa, mis on vajalik toote kontrollimiseks. Vedelikkromatograafiat kasutatakse ka parfümeerias, toiduainetööstuses, keskkonnasaaste analüüsimisel ja kohtuekspertiisis.
Järeldus
20. sajandi algust iseloomustas kromatograafilise analüüsimeetodi avastamine, mis rikastas ja ühendas erinevaid teadusvaldkondi, ilma milleta pole mõeldav 21. sajandi teaduse progress. Kromatograafiliste meetodite ja eelkõige vedelikkromatograafia kasutuselevõtt meditsiinis on võimaldanud lahendada paljusid elulisi probleeme: ravimite puhtusastme ja stabiilsuse uurimine, üksikute hormonaalsete ravimite (nt insuliin, interferoon) ettevalmistav eraldamine. , neurotransmitterite kvantitatiivne määramine bioloogilistes objektides: adrenaliin, norepinefriin. Nende ainete olemasolu elusorganismis on seotud võimega meelde jätta, õppida, omandada mis tahes oskusi. Steroidide, aminohapete, amiinide ja teiste ühendite HPLC identifitseerimine osutus teatud pärilike haiguste diagnoosimisel: müokardiinfarkt, diabeet ja erinevad närvisüsteemi haigused. Kliinilise meditsiini üks kiireloomulisi kiirdiagnostika ülesandeid on bioloogilise objekti komponentide nn profiilianalüüs, mis viiakse läbi vedelikkromatograafia abil, mis võimaldab mitte tuvastada iga piiki, vaid võrrelda kromatogrammi profiile. järeldus normi või patoloogia kohta. Suure hulga teabe töötlemine toimub ainult arvuti abil (meetodit nimetatakse "mustrituvastusmeetodiks").
Bibliograafia
1. V. P. Vassiljev, Analüütiline keemia, 2 raamatus. Raamat. 2 Füüsikalised ja keemilised analüüsimeetodid: Proc. stud jaoks. keemiatehnikat õppivad ülikoolid. spetsialist. - 4. väljaanne, stereotüüp. – M.: Bustard, 2004 – 384 lk.
2. Moskvin L.N., Tsaritsyna L.G. Eraldamise ja kontsentreerimise meetodid analüütilises keemias. - L.: Keemia, 1991. - 256 lk.
3. http://bibliofond.ru/view.aspx?id=43468
4. http://ru.wikipedia.org/wiki/Paper_chromatography
5. http://referats.qip.ru/referats/preview/93743/6
6. http://www.curemed.ru/medarticle/articles/12186.htm
7. http://www.lumex.ru/method.php?id=16
8. http://www.xumuk.ru/encyklopedia/1544.html
9. http://www.pereplet.ru/obrazovanie/stsoros/1110.html
Kirjeldus
Koos Saksa ettevõttega Polymer Standards Service (PSS) - üks juhtivaid geelkromatograafia (GPC, GPC) või teisisõnu suuruseralduskromatograafia (SEC) materjalide ja seadmete tootjaid - pakume määramiseks terviklahendusi. polümeeride keskmise molekulmassiga (looduslikud, sünteetilised, biopolümeerid), molekulmassi jaotus ja polümeeri makromolekulide omadused lahuses. Selle meetodi puhul ei toimu analüüdi eraldumine adsorptsiooni interaktsioonide tõttu statsionaarse faasiga, vaid ainult makromolekulide hüdrodünaamilise raadiuse väärtuse tõttu.
Molekulmassi järgi eraldatud komponentide tuvastamiseks vähemalt üks kontsentratsioon detektor (traditsiooniline HPLC murdumis- ja spektrofotomeetriline, aurustuva valguse hajumise detektor), samuti spetsiaalsed detektorid polümeeride analüüsiks: viskosimeetriline, detektori poolt laservalguse hajumine. Koos kontsentratsioonidetektoriga võimaldavad need detektorid määrata absoluutse molekulmassi, makromolekulide konformatsiooni lahuses, pöörlemisraadiuse, hüdrodünaamilise raadiuse, hargnemisastme, Mark-Kuhn-Houwinki võrrandi konstandid. ja viiruse koefitsiendid. Kalibreerimissõltuvuste olemasolul võimaldab see süsteem saada kõikehõlmavat teavet makromolekulaarsete objektide ja nende käitumise kohta lahustes vaid ühe analüüsiga (~15 min), kusjuures nende omaduste hindamine traditsiooniliste meetoditega võtab aega mitu päeva.
Mõõtmistulemuste töötlemiseks on vaja kasutada spetsiaalset tarkvara. Pakume geelkromatograafia (GPC) jaoks paindlikke, modulaarseid HPLC-süsteeme, sealhulgas Prominence mooduleid (pumbad, kolonni termostaat, automaatsed proovivõtturid, murdumisnäitaja detektor) ja polümeeri HPLC analüüsi asutuse Polymer Standards Service (PSS) spetsiifilisi mooduleid. Analüüsi tulemuste arvutamiseks on võimalik kasutada nii standardsesse LabSolution LC programmi integreeritud tarkvara Shimadzu GPC Option kui ka spetsiaalseid detektoreid toetavaid PSS - WinGPC SW tarkvaratooteid.
Töötamiseks liikuvate faasidega, mis on traditsiooniliselt kasutatavate kapillaaride ja liitmike (heksafluoroisopropanool, tetrahüdrofuraan) suhtes agressiivsed, võib HPLC süsteemid varustada spetsiaalse degasaatori, pumpade ja automaatse proovivõtturiga, mille komponendid on nende lahustite suhtes vastupidavad.
GPC põhisüsteemid
HPLC põhisüsteem GPC jaoks
GPC jaoks mõeldud põhilist HPLC-süsteemi saab konfigureerida LC-20 Prominence seadmetega, millel on üks kontsentratsioonidetektoritest (spektrofotomeetriline/dioodide massiiv SPD-20A/SPD-M20A UV-kiirgust neelavate polümeeride jaoks, universaalne murdumisnäitaja RID-20A ja aurustuva valguse hajumise detektor ELSD -LTII). See süsteem võimaldab sobivate standardite ja kalibreerimissõltuvuste olemasolul määrata polümeeride suhtelist molekulmassi, samuti hinnata lahuses olevate makromolekulide hüdrodünaamilisi suurusi.
| Pump LC-20AD | |
|---|---|
| Pumba tüüp | Kahe paralleelse mikrokolvi mehhanism |
| Kolvikambri maht | 10 µl |
| Eluendi voolukiiruse vahemik | 0,0001-10 ml/min |
| Max surve | 40 MPa |
| Voolu reguleerimise täpsus | 1% või 0,5 µl (olenevalt sellest, kumb on parem) |
| Ripple | 0,1 MPa (vee jaoks kiirusel 1,0 ml/min ja 7 MPa) |
| Töörežiim | pidev vool, püsiv rõhk |
| Pumbad saab varustada lisaseadmega kolvi automaatseks loputamiseks. Pumbad on varustatud lekkeanduriga. Pumba kolvi materjal on vastupidav agressiivsele keskkonnale (safiir). | |
| Refraktomeetriline detektor RID-20A | |
| Kiirgusallikas | Volframlamp, tööaeg 20000 tundi |
| Murdumisnäitaja vahemik (RIU) | 1,00 - 1,75 |
| Optilise üksuse temperatuuri juhtimine | 30 - 60С° kahe optilise süsteemi temperatuuri reguleerimisega |
| Voolukiiruste töövahemik | Võimalus töötada paljudes rakendustes (alates analüütilisest režiimist kuni preparatiivse kromatograafiani) ilma mõõtelahtrit muutmata: 0,0001 kuni 20 ml/min analüütilises režiimis; kuni 150 ml/min ettevalmistavas režiimis |
| Müra | 2,5 × 10 -9 RIU |
| Triivimine | 1×7 -7 RIU/tund |
| Lineaarsuse vahemik | 0,01-500×10 -6 analüütilises režiimis 1,0-5000×10 -6 ettevalmistavas režiimis |
| Vooluliini lüliti | solenoidklapp |
| Max töörõhk | 2 MPa (20 kgf/cm²) |
| Rakkude maht | 9 µl |
| Null seadistus | optiline tasakaal (optiline null); automaatne null, nulli peenhäälestus baasjoone nihkega |
| Kolonni termostaat sundõhu konvektsiooniga STO-20A | |
| Kontrollitud temperatuurivahemik | 10C° üle toatemperatuuri kuni 85C° |
| Temperatuuri reguleerimise täpsus | 0,1C° |
| Termostaadi sisemine maht | 220 × 365 × 95 mm (7,6 liitrit) |
| termostaadi võimsus | 6 veergu; lisaks kolonnidele saab paigaldada 2 manuaalpihustit, gradientsegisti, kaks kõrgsurvelülitusklappi (6 või 7 porti), konduktomeetrilise raku |
| Võimalused | lineaarne temperatuuri programmeerimine; veeru parameetrite, analüüside arvu, möödunud mobiilifaasi muudatuste jälgimine ja faili salvestamine (valikulise CMD seadme paigaldamisel) |
| Tulemuslikkuse jälgimine | lahusti lekke andur; ülekuumenemiskaitse süsteem |
Valguse hajumise detektor
Mitme nurga all olev valguse hajumise detektor SLD7100 MALLS (PSS)
Mitme nurgaga valguse hajumise detektor SLD7100 MALLS (PSS) võimaldab mõõta staatilist valguse hajumist üheaegselt kuni seitsme nurga all (35, 50, 75, 90, 105, 130, 145°) ja määrata molekulaarse nurga absoluutväärtusi. massid, molekulmassi jaotuse tegelikud parameetrid, hinnata lahuses olevate makromolekulide suurust ja konformatsiooni. See detektor välistab vajaduse standardite järele ja võib ilma täiendavate muudatusteta toimida ka mahtuvusinstrumendina (ilma HPLC-süsteemita).
Viskosimeetriline detektor (PSS, Saksamaa)
Viskosimeetriline detektor DVD1260 (PSS)
DVD1260 viskosimeetriline detektor (PSS), kui seda kasutatakse LC-20 Prominence HPLC süsteemi osana, võimaldab teil määrata keskmised molekulmassid ja molekulmassi jaotuse parameetrid, kasutades universaalse kalibreerimise meetodit, mis on hädavajalik keeruka ja globulaarse arhitektuuriga makromolekulide jaoks, samuti sisemine viskoossus, Mark-Kuhn-Houwinki võrrandi konstandid, hargnemisaste, viriaalsed koefitsiendid ja makromolekulide konformatsioon lahuses, põhinevad teatud mudelitel, mis on juba tarkvarasse manustatud. Detektori ainulaadne mõõterakk on nelja haruga asümmeetriline kapillaarsild, mis erinevalt kõigist turul olevatest analoogidest ei sisalda viiteelemente (hold-up kolonne) - võrdlusahelasse on ehitatud spetsiaalne lahjenduspaak, mis muudab analüüsiaega on võimalik vähendada vähemalt poole võrra ja vältida negatiivsete süsteemsete piikide ilmnemist. Lahtris temperatuuri hoidmise viga on alla 0,01 °C, mis on viskosimeetrilise analüüsi esimene kriitiline tegur.
| Toitumine | 110 kuni 260 V; 50/60 Hz; 100 VA |
|---|---|
| Rõhu erinevus (DP) | -0,6 kPa - 10,0 kPa |
| Sisselaskerõhu vahemik (IP) | 0-150 kPa |
| Rakkude mahu mõõtmine | 15 µl |
| Lahjenduse kompensatsiooni maht (mahuti) | 70 ml |
| Nihkekiirus (1,0 ml/min) | < 2700 с -1 |
| Müratase | 0,2 Pa, diferentsiaalrõhu signaal, 5 °C |
| analoogväljund | 1,0 V / 10 kPa FSD diferentsiaalrõhk 1,0 V / 200 kPa FSD sisendrõhk |
| Detektori kogumaht | Umbes 72 ml (koos paagiga) |
| Max voolukiirus | 1,5 ml/min |
| Temperatuuri seadmise täpsus | ±0,5 °C |
| temperatuuri stabiilsus | Mitte halvem kui 0,01 °C |
| Digitaalne liides | RS-232C, USB, Ethernet |
| Baadi kiirus (baud) | 1200 - 115200 |
| Digitaalsed sisendid | Loputus, nullimine, süstimine, viga |
| Digitaalsed väljundid | Süstimine, viga |
| Kaal | Umbes 4 kg |
| Mõõtmed (L, K, D) | 160×175×640 mm |
Aksessuaarid
GPC-režiimis töötamiseks ja kalibreerimissõltuvuste loomiseks pakume laia valikut kõlarid GPC jaoks, mis on täidetud geelidega (statsionaarne faas) ja mitmesuguste keemiliste omadustega (polaarsed ja mittepolaarsed) eluentidega, mis on ette nähtud nii suure molekulmassiga polümeeride ja oligomeeride analüüsimiseks kui ka standardsed polümeerobjektid.
Geelkromatograafia (GPC, SEC) kolonnid:
- mis tahes orgaanilised eluendid: PSS SDV, GRAM, PFG, POLEFIN (kuni 200 °C);
- vesieluentide jaoks: PSS SUPREMA, NOVEMA, MCX PROTEEMA;
- monodispersse pooride suuruse jaotusega või segatüüpi kolonnid absoluutselt lineaarseks kalibreerimiseks;
- MM madalate ja kõrgete väärtuste määramiseks;
- valmis kolonnide komplektid määratud molekulmasside vahemiku laiendamiseks;
- sünteetiliste ja biopolümeeride jaoks;
- lahendused mikro-GPC-st kuni ettevalmistavate süsteemideni;
- veerud kiireks eraldamiseks.
Kolonne saab tarnida mis tahes teie valitud eluendis.
Geelkromatograafia (GPC, SEC) standardid:
- üksikud standardnäidised ja valmis etalonide komplektid;
- lahustub orgaanilistes lahustites:
- polüstüreen
- polü(α-metüülstüreen)
- polümetüülmetakrülaat
- polü(n-butüülmetakrülaat)
- polü(tert-butüülmetakrülaat)
- polübutadieen-1,4
- polüisopreen-1,4
- polüetüleen
- polü(2-vinüülpüridiin)
- polüdimetüülsiloksaan
- polüetüleentereftalaat
- polüisobutüleen
- polülaktiid
- lahustub vesisüsteemides:
- dekstraan
- pullulan
- hüdroksüetüültärklis
- polüetüleenglükoolid ja polüetüleenoksiidid
- Polümetakrüülhappe Na-sool
- Polüakrüülhappe Na-sool
- Polü(p-stüreensulfoonhappe) Na-sool
- polüvinüülalkohol
- valgud
- MALDI standardid, valguse hajumise detektorite (LSD) ja viskosimeetria valideerimiskomplektid;
- deutereeritud polümeerid;
- polümeerid ja eritellimusel valmistatud standardid.