Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Хроматографический анализ сложных ионных смесей с применением математического моделирования Полынцева Евгения Александровна

Хроматографический анализ сложных ионных смесей с применением математического моделирования
<
Хроматографический анализ сложных ионных смесей с применением математического моделирования Хроматографический анализ сложных ионных смесей с применением математического моделирования Хроматографический анализ сложных ионных смесей с применением математического моделирования Хроматографический анализ сложных ионных смесей с применением математического моделирования Хроматографический анализ сложных ионных смесей с применением математического моделирования Хроматографический анализ сложных ионных смесей с применением математического моделирования Хроматографический анализ сложных ионных смесей с применением математического моделирования Хроматографический анализ сложных ионных смесей с применением математического моделирования Хроматографический анализ сложных ионных смесей с применением математического моделирования Хроматографический анализ сложных ионных смесей с применением математического моделирования Хроматографический анализ сложных ионных смесей с применением математического моделирования Хроматографический анализ сложных ионных смесей с применением математического моделирования
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Полынцева Евгения Александровна. Хроматографический анализ сложных ионных смесей с применением математического моделирования : диссертация ... кандидата химических наук : 02.00.02 / Полынцева Евгения Александровна; [Место защиты: Ин-т геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН].- Москва, 2010.- 135 с.: ил. РГБ ОД, 61 10-2/221

Содержание к диссертации

Введение

ГЛАВА 1. Литературный обзор 10

1.1. Важность определения ионного состава растворов. Объекты исследования 10

1.1.1. Геохимический объект 11

1.1.2. Археологический объект 12

1.2. Методы анализа ионных смесей 13

1.3. Метод ионной хроматографии 15

1.3.1 Основы метода 15

1.3.2. Современное состояние метода 23

1.4. Математическое моделирование ионной хроматографии 30

1.4.1. Математические модели ионной хроматографии различного уровня описания 31

1.4.2. Сравнительное описание программных продуктов «Virtual Column», «Chromatogram generator», «IONCHROM» 39

1.5. Принципы систематизации и автоматизации хроматографического анализа смесей ионов 52

ГЛАВА 2. Методическая часть 56

2.1. Растворы и реагенты 56

2.2. Колонки и сорбенты 57

2.2.1. Регенерация хроматографических колонок 58

2.3. Аппаратура 58

2.4. Методики эксперимента 58

2.4.1. Методика определения среднеудерживаемых анионов сильных кислот 58

2.4.2. Методика определения анионов слабодиссоциирующих кислот 60

2.4.3. Методика определения анионов карбоновых кислот 62

2.4.4. Методика определения ионов аммония 63

2.5. Пробоподготовка 66

2.5.1. Геохимические объекты 66

2.5.2. Археологические объекты 67

2.6. Программное обеспечение «IONCHROM» 68

2,6.1. Исходные параметры и способ их задания 68

2.6.1. Результаты расчета по программе и их представление 71

2.7. Определение концентраций компонентов с неполностью разделенными пиками 74

ГЛАВА 3 Определение исходных параметров для моделирования ионохроматографических экспериментов 77

3.1. Определение исходных характеристик элементов хроматографической системы 77

3.2. Определение физико-химических констант 82

3.3. Проверка правильности значений исходных параметров для расчета по программе 87

ГЛАВА 4 Хроматографический анализ сложных ионных смесей 89

4.1. Принципы организации ионохроматографического анализа с использованием программы «IONCHROM» 89

4.2. Примеры организации ионохроматографического анализа сложных ионных смесей 92

Выводы 121

Список литературы 123

Введение к работе

Актуальность работы. В практике рутинного анализа и при проведении научных исследований в химии, геологии, медицине и других областях науки требуется определение ачественного и количественного состава растворов электролитов различного происхождения. Как правило, исследуемые растворы — это многокомпонентные смеси, концентрации веществ в которых могут различаться на порядки, а некоторые химические элементы представлены несколькими ионными формами, соответствующими различным степеням окисления.

Ионная хроматография (ИХ) является универсальным, высокоэффективным и экспрессным методом анализа смесей органических и неорганических ионов, содержащих поливалентные элементы в различных степенях окисления. Современные аналитические лаборатории располагают высокотехнологичными хроматографами, позволяющими решать широкий спектр задач ионного анализа. Однако применение новейшего оборудования не дает гарантии от ошибок и потери информации при анализе сложных объектов. В настоящее время основной тенденцией развития метода является автоматизация и использование математического моделирования при поиске условий разделения и идентификации компонентов анализируемой смеси. В связи с этим становится актуальным разработка способов организации хроматографического анализа сложных ионных смесей с использованием программного средства на основе адекватной математической модели, когда необходимым этапом исследования является априорный расчет поведения ионов и оптимизация условий разделения. Такой подход существенно сокращает трудоемкость анализа, повышает его правильность, выявляет трудные случаи в разделении и идентификации компонентов.

Цель работы. Разработка принципов и средств хроматографического анализа сложных смесей методом ионной хроматографии с применением математического моделирования.

Задачи исследования: определение параметров хроматографической системы и априорный расчет поведения компонентов путем решения прямых и обратных задач математического моделирования ИХ; выбор условий хроматографического разделения сложных ионных смесей; разработка процедуры идентификации компонентов; проведение вещественного анализа ионных форм серы и азота в геологическом образце; определение анионного состава археологического объекта. Научная новизна. Предложена схема организации хроматографического анализа сложных ионных смесей на основе сочетания вычислительного и лабораторного экспериментов. Расширена база данных программы «IONCHROM»: измерены и внесены в программу параметры распределения зерен ионита по размерам, определены физико-химические характеристики новых компонентов. Разработана процедура идентификации трудноразделяемых анионов (на примере сульфит- и бромид-ионов) с применением программы «IONCHROM». Разработаны и применены на практике селективная методика определения иона аммония и высокочувствительная методика кондуктометрического определения анионов слабодиссоциирующих кислот. Разработанные принципы организации анализа сложных ионных смесей впервые использованы при решении задачи идентификации ионных форм серы в щелочных конденсатах вулканических газов. Впервые метод ИХ использован для анализа водных вытяжек образцов старинных гобеленов.

Практическая значимость. В работе показана важность применения математического моделирования как современного универсального инструмента в ионном анализе. На практических примерах продемонстрирована эффективность применения разработанной схемы организации хроматографического анализа сложных ионных смесей.

Результаты исследования конденсатов фумарольных газов использовались сотрудниками Института экспериментальной минералогии РАН для изучения процессов, происходящих на вулкане Мутновский (Камчатка).

Результаты по определению анионного состава водных вытяжек археологического объекта были переданы в Научно-исследовательский центр биомедицинских технологий и использованы для создания методик по реставрации и консервации предметов искусства такого типа.

На защиту выносятся следующие положения: схема организации анализа сложных смесей методом ИХ на основе сочетания вычислительного и лабораторного экспериментов; результаты определения исходных данных хроматографической системы для математического моделирования; результаты решения обратной исследовательской задачи определения равновесных характеристик компонента, ранее отсутствующего в базе данных программы (тиосульфат-иона), и прямой задачи изучения его ионохроматографического поведения в конкретных условиях; расширение возможностей применения программы «IONCHROM», как универсального инструмента для поиска условий разделения трудноразделяемых компонентов; разработка селективной методики для определения катиона аммония и высокочувствительной методики для кондуктометрического определения сульфид-иона в растворах сложного состава; результаты анализа конденсатов фумарольных газов и водных вытяжек образцов гобеленов на основе разработанного подхода.

Апробация работы. Основные результаты исследований доложены на: 11-й Международной конференции «Физико-химические основы ионообменных процессов» (Воронеж, 2007); «XVIII Менделеевском съезде по общей и прикладной химии» (Москва, 2007); II Всероссийской конференции по аналитической химии «Аналитика России» (Краснодар, 2007); Всероссийском симпозиуме «Хроматография и хромато-масс-спектрометрия» (Москва, 2008); III Всероссийской конференции «Аналитика России» с международным участием (Краснодар, 2009); III Всероссийской научной школе-семинаре с международным участием «Хроматографические, ионообменные и мембранные процессы» (Воронеж, 2009).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 работ, в том числе 3 статьи и 5 тезисов докладов на международных и всероссийских конференциях.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, глав с описанием проведенных экспериментов и полученных результатов, выводов, списка используемой литературы. Материал диссертации изложен на 135 страницах, содержит 52 рисунка и 16 таблиц. Список литературы содержит 115 наименований.

Методы анализа ионных смесей

Для исследования сложных многокомпонентных растворов используют следующие группы методов: электрохимические, масс-спектрометрические и хроматографические. Электрохимические методы анализа, такие как потенциометрия, кулонометрия (безэталонные методы), вольтамперометрия (многоэлементный метод), основаны на изучении и использовании процессов, протекающих на поверхности электрода или в приэлектродном слое. Они характеризуются: высокой чувствительностью, селективностью и экспрессностью; большим диапазоном определяемых содержаний; легкой автоматизацией и простотой аппаратурного оформления; возможностью анализировать как неорганические, так и органические компоненты часто без сложной трудоемкой пробоподготовки. Интерес представляет использование электрохимических детекторов в различных методах химического анализа. Масс-спектрометрия, основанная на ионизации атомов и молекул изучаемого вещества и последующем разделении образующихся ионов в пространстве или во времени, является одним из основных методов получения информации о массах ядер и атомов и оценки распространенности изотопов в природе. Масс-спектрометрия отличается высокой чувствительностью, универсальностью, высокой специфичностью и селективностью.

Метод часто используется в комбинации с хроматографическим (хромато-масс-спектрометрия) [9, 10]. Большой группой представлены хроматографические методы анализа, позволяющие разделять многокомпонентные смеси, идентифицировать компоненты и определять количественный состав. В хроматографии растворов существуют следующие группы методов: жидкостная колоночная (адсорбционная и распределительная для разделения и определения молекул; ионообменная, ионная, ион-парная для разделения и определения ионов; эксклюзионная для разделения молекул; аффинная и лигандообменная для разделения биологически активных молекул и оптических изомеров); плоскостная (бумажная и тонкослойная для идентификации компонентов лекарств, биохимических препаратов и неорганических веществ); сверхкритическая флюидная (для определения термически лабильных веществ с низкой летучестью, анализа хиральных соединений); капиллярный зонный электрофорез (для исследования сложных смесей водорастворимых неорганических и органических соединений, аминокислот, протеинов) [11]. Для определения ионного состава широко используют методы, основанные на разделении смеси ионов и их последующем определении: ионная хроматография и капиллярный электрофорез (КЭ) [12]. Оба метода обладают рядом достоинств [13]: возможность определять очень большое число неорганических и органических ионов; высокая чувствительность определения (предел обнаружения до 1 нг/мл без предварительного концентрирования); высокая селективность и экспрессность; малый объемом анализируемой пробы (требуется не более 2 мл образца для ИХ и до 2 нл для КЭ); широкий диапазон определяемых концентраций (от 1 нг/мл до 1 г/л без разбавления); возможность использования различных детекторов и их комбинаций, что позволяет обеспечить высокую селективность и малое время определения; во многих случаях полное отсутствие пробоподготовки [14]. КЭ уступает методу ИХ по таким показателям, как воспроизводимость времен миграции и площадей пиков; чувствительность. Кроме того селективность при анализе методом КЭ изменить гораздо сложнее, чем в ИХ [13]. Все это делает метод

ИХ более предпочтительным при анализе растворов электролитов различной природы. В основе метода лежит разделение ионов на ионообменной колонке малой емкости и последующее их определение с использованием датчиков различного типа. Наиболее простым и доступным является кондуктометрический способ детектирования. Кондуктометрические детекторы измеряют проводимость раствора, пропорциональную числу ионов в растворе и их подвижности, причем каждый ион имеет только ему присущую подвижность [15]. Высокочувствительное кондуктометрическое определение ионов возможно только при низкой фоновой электропроводности потока жидкости, поступающей в детектор. Для выполнения этого условия были предложены два типа ИХ (рис.1) [16].

Математическое моделирование ионной хроматографии

В настоящее время большое внимание уделяется моделированию процесса ИХ и созданию программ, позволяющих предсказывать поведение определяемых компонентов в заданной аналитической системе. Задачи, решаемые с помощью современных программ, можно объединить в три группы: прямые задачи, задачи оптимизации разделения и обратные задачи. 1. Прямая задача. Это априорный расчет поведения компонентов системы, результатом которого является теоретическая хроматограмма. 2. Оптимизация разделения. Процесс оптимизации разделения состоит в поиске значений варьируемых параметров (параметров режима и сорбентов), для которых требуемые степени разделения компонентов заданной смеси достигаются за минимально полное время проведения опыта. 3. Обратные задачи. Целью обратной задачи является определение из экспериментальных данных одного или нескольких неизвестных параметров системы, включающей в себя ионный хроматограф и определяемую пробу. Обратные задачи подразделяются на исследовательские и аналитические. Исследовательские задачи. Определение неизвестных физико-химических параметров сорбентов и ионов по экспериментальным хроматограммам известных смесей. Аналитическая задача. Определение качественного и количественного состава неизвестной пробы путем варьирования задаваемых параметров и сопоставления рассчитанных и экспериментальных хроматограмм [88, 89]. С момента появления ИХ в 1975 г. предпринимались шаги по созданию моделей, позволяющих рассчитать времена удерживания аналитов в зависимости от условий элюирования. Первый обзор, посвященный этой тематике, был представлен уже в 1989 г. [90]. Первые расчеты по выбору оптимальных условий разделения веществ проводились для обращено-фазовой высокоэффективной жидкостной хроматографии. Разработанные подходы были использованы и при оптимизации процесса ИХ. В обзоре рассмотрено несколько моделей для ИХ, предсказывающих времена удерживания аналитов. Показано, что симплекс метод может быть использован для процедур оптимизации. На сегодняшний день благодаря стремительному развитию компьютерных технологий большие успехи достигнуты в области моделирования ИХ.

Разработано множество моделей и подходов к описанию ионохроматографического процесса, некоторые из них приведены ниже. Существуют математические модели различного уровня описания процесса. Один из вариантов классификации моделей предложен в работе [91], согласно которой имеют место два подхода к моделированию ионохроматографического процесса. В основе первого чисто эмпирического подхода лежит поисковый алгоритм, схожий с симплекс методом, базирующийся на обширной базе экспериментальных данных. Реализация этого подхода требует много времени. Его особенность заключается в том, что при этом не требуется теоретического описания механизма хроматографического разделения. Примером подобного алгоритма являются Искусственные Нейронные Сети (ИНС), описанные в работах [92-95]. ИНС успешно использовались в различных областях аналитической химии — в спектроскопии, электрохимии, кинетике, электрофорезе, а так же в различных видах хроматографии. Предсказание поведения аналитов с помощью ИНС основывалось только на обширной базе экспериментальных данных, и не давало какого-нибудь понимания влияния тех или иных параметров ионохроматографических систем на результат. В рамках второго подхода характеристики разделения смеси аналитов рассчитываются в определенном диапазоне экспериментальных параметров (т.н. «области поиска»). Целью метода является возможность определения времени удерживания любого аналита при любом составе элюента в рамках области поиска. Для расчета времен удерживания аналита в заданных условиях элюирования используются математические соотношения в рамках теории хроматографии, учитывающие физико химические свойства аналита, неподвижных фаз и элюентов. Однако, теоретическое описание процесса ИХ не является исчерпывающе полным (используются только равновесные соотношения), в связи с чем остается актуальным наличие большой экспериментальной базы данных.

Модели, относящиеся к первому типу, называют «soft» модели, а ко второму «hard» модели. Примеры различных «hard» моделей представлены в работах [96-101]. Большинство этих моделей не описывают процессов со сложным профилем элюирования, позволяя рассчитать либо изократический режим разделения, либо однократный градиент [36]. В связи с этим остается актуальным разработка моделей и алгоритмов, которые бы обеспечивали моделирование сложных многоступенчатых режимов элюирования. С точки зрения авторов работы [21] существует три уровня описания математических моделей в ионной хроматографии. Нулевой уровень описания: геометрия хроматографической кривой На данном уровне описания хроматографическая система представляет собой «черный ящик», на вход которого подается неизвестная смесь ионов, на выходе — экспериментальная хроматограмма. Хроматографическая кривая (рис.7) представляет собой огибающую совокупности гауссовых кривых, построенных в координатах сигнал детектора — время, различающихся положением максимумов и имеющих общую ось абсцисс (нулевую линию). Нуль оси абсцисс соответствует началу процесса, абсциссы максимумов кривой называются временами удерживания соответствующих компонентов і{.

Методика определения среднеудерживаемых анионов сильных кислот

Определение анионов проводили на хроматографе «Цвет-3007». Использовали классическую двухколоночную хроматографическую систему (рис.16), предусматривающую следующую последовательность операций: разделение анионов на анионообменнике малой емкости; химическое снижение электропроводности элюента в подавительнои колонке с катионообменником в ЬҐ-форме с образованием соответствующих кислот; кондуктометрическое детектирование [110]. Элементы хроматографической системы по ходу движения элюента: 1. Кран - дозатор с объемом вводимой пробы 30 мкл. 2. Разделяющая колонка размером 120x5 мм с анионообменником КанК-АСт зернением 14 мкм, емкостью 0,0102 мэкв/мл. 3. Подавительная колонка размером 100x10 мм с катионитом CI1C-SAC-8 ЬҐ-форме, зернением 50 мкм. 4. Кондуктометрический детектор. 5. АЦП, компьютер. В качестве элюента использовали раствор, содержащий 2,5 мМ Na2C03 и 3,0 мМ NaHC03, который подавали насосом высокого давления производительностью от 0,5 до 6,0 мл/мин. Расход элюента составлял 1,7 мл/мин. Значения соответствующих пределов обнаружения анионов, рассчитанных по ЗБ-критерию, представлены в таблице 3. коэффициенты градуировочных графиков /гпика= а + ЬС, где /znHKa, мВ -величина кондуктометрического сигнала, С, мг/л - концентрация иона в пробе. (n=3, Р=0,95). Sr не превышало 0,05. В работе использовали хроматограф «Цвет-3006». Определение анионов слабодиссоциирующих кислот в классическом (двухколоночном) варианте ионной хроматографии неэффективно из-за низкого уровня кондуктометрического сигнала и соответственно низкой чувствительности метода. В работе применяли методику [111], в которой слабая кислота, образующаяся в подавительной колонке, ионообменным способом преобразуется в хорошо проводящую соль с помощью проявительной колонки в К+-форме (рис. 17).

Трехколоночную хроматографическую систему использовали при определении сульфид-иона, ионохроматографическое определение которого возможно только с использованием электрохимического датчика [112]. Элементы хроматографической системы по ходу движения элюента: 1. Предварительная колонка размером 6x200 мм с анионитом АВ-17 в ОН-форме, очищающая элюент от анионных примесей, в том числе и от карбонатов. 2. Кран - дозатор с объемом вводимой пробы 30 мкл. 3. Разделяющая колонка размером 5x120 мм с сорбентом КанК-АСт зернением 14 мкм, емкостью 0,0102 мэкв/мл. 4. Подавительная колонка размером 5x120 мм с сорбентом CnC-SAC-8 в ЬҐ-форме, зернением 50 мкм. 5. Проявительная колонка размером 3x100 мм с сорбентом CIIC-SAC-8 в К+-форме, зернением 50 мкм. 6. Кондуктометрический детектор. 7. АЦП, компьютер. В качестве элюента использовали 3,0 мМ раствор NaOH. Расход элюента составлял 1,9 мл/мин. Предел обнаружения сульфид-иона составил 10 мкг/л. Уравнение градуировочной кривой имеет вид: h=-0,24±0,2 + 3,09±0,04 С (R=0,999; п=3; Р=0,95). Sr не превышало 0,05. Для определения анионов карбоновых кислот были использованы две хроматографические системы. 1) Малат-, оксалат- и тартрат-ионы определяли, используя хроматографическую систему, элементы которой представлены ранее в методике 2.4.1 (см. рис.16). Элюент содержал 2,3 мМ ЫагСОз и 2,7 мМ NaHCC 3. Скорость элюирования - 1,7 мл/мин. Значения соответствующих пределов обнаружения представлены в таблице 4. коэффициенты градуировочных графиков /гпика= а + ЬС, где кткл, мВ -величина кондуктометрического сигнала, С, мг/л — концентрация иона в пробе; п=3; Р=0,95. Sr не превышало 0,05. 2) Ацетат- и формиат-ионы определяли, используя хроматографическую систему, описанную в методике 2.4.2, но без проявительной колонки, так как основность данных кислот обеспечивает достаточный уровень кондуктометрического сигнала. В качестве элюента использовали 3,0 мМ раствор NaOH, который подавали насосом высокого давления со скоростью 1,9 мл/мин. Метрологические характеристики методики представлены в таблице 5. (п=3, Р=0,95). Градуировочный график определения ацетат-иона смещен по- оси ординат в положительную область ввиду постоянного присутствия в воздухе паров уксусной кислоты, образующихся при работе с ацетатными растворами. В работе использовали хроматограф «ЦВЕТ 3006».

Для определения иона аммония применяли высокоселективную и чувствительную методику [113], в которой используется специфическая реакция между ионами аммония и азотистой кислотой, протекающая в кислой среде: Согласно методике, основным компонентом элюента является нитрит натрия, а реактором служит подавительная колонка с катионитом в водородной форме, где и образуется азотистая кислота. В результате реакции, хорошо проводящие компоненты элюента и пробы преобразуются в нейтральные соединения, что приводит к резкому падению уровня кондуктометрического сигнала и обуславливает чувствительность метода. Для предотвращения удерживания иона аммония в отработанной натриевой части подавительной колонки в элюент добавляется щелочь, смещающая равновесие реакции: образования аммиака. Последний остается в растворенном состоянии благодаря высокому давлению в хроматографической системе. Селективность методики обеспечивается тем, что катионы не мешают определению, так как полностью поглощаются подавительной колонкой. В качестве разделяющего сорбента используется биполярный ионообменник КанК-БП. Анионообменная емкость сорбента обеспечивает отделение аммония от анионов, в то же время слабо удерживая аммиак по ион-эксклюзионному механизму. Благодаря катионообменной способности сорбента удерживание усиливается, и хроматографический пик, соответствующий аммонию отделялся от пика неудерживаемых компонентов, в частности воды. Хроматографическая схема, использованная в методике, представлена на рисунке 18.

Программное обеспечение «IONCHROM»

Прежде чем приступить к расчету по программе «IONCHROM», необходимо задать исходные параметры, подразделяющиеся на три группы. К первой группе относятся параметры, характеризующие хроматографическую систему: Элюент: рН, состав и концентрация раствора (мМ). Проба: рН, объем (мкл), состав и концентрации компонентов (мМ), требуемая степень разделения. Разделяющая колонка: размеры - длина, диаметр сечения (мм); порозность (доля объема межзернового пространства упаковки); сорбент-его тип (ППИ или ЦПИ), диаметр зерен (мкм), дисперсия зернения, толщина модифицированного сферического слоя (мкм), полная обменная емкость (мэкв/мл). Подавительная колонка: размеры - длина, диаметр сечения (мм); порозность; сорбент: зернение (мкм) и полная обменная емкость (мэкв/мл); ионная форма сорбента. Детектор: фактор чувствительности, равный отношению величины сигнала в единицах измерительного прибора к величине сигнала в единицах модели при одних и тех же параметрах прибора и виртуальной хроматографической системы. Ко второй группе параметров относятся физико-химические константы, характеризующие свойства компонентов элюента и пробы: заряд ионов, константы обмена ионов на опорный ион (хлорид), константы диссоциации соответствующих кислот, удельная (ионная) электропроводность (См см /моль). Третья группа задаваемых исходных данных - параметры режима: скорость подачи элюента (мл/мин), длина и сечение соединительных трубок (см), максимально допустимое давление насоса (МПа).

Все параметры, необходимые для моделирования ионной хроматографии, имеют физический смысл и могут быть найдены из независимых экспериментов или из справочной литературы и паспортных данных прибора. Интерфейс программы представляет собой схему ионного хроматографа, содержащего элементы, представленные на рисунке 19. При попадании курсора на поле элемента (номера 1-6 на рис.19) возникает флажок с его названием, а при щелчке левой кнопкой мыши появляется диалоговое окно, где задаются исходные характеристики данного элемента хроматографической системы и режимные параметры. На панели задач программы расположены кнопки, соответствующие всем выше перечисленным элементам. Соответствующие диалоговые окна можно открыть и с помощью этих кнопок. Кнопка Tab of ions на панели задач открывает диалоговое окно Tab of ions (Таблица ионов). Таблица ионов представляет собой пополняемую и редактируемую базу данных, содержащую по умолчанию 15 анионов в виде соответствующих кислот (рис.20). Каждый компонент в таблице характеризуется следующими параметрами: зарядом аниона, константой обмена на опорный ион, константой диссоциации соответствующей кислоты, удельной электропроводностью. В таблицу ионов должны быть занесены все анионы, участвующие в хроматографическом процессе.

Расчет начинается при активации элемента Computation (поле 7 на рис.19). Результатом расчета по программе является теоретическая хроматограмма, отвечающая заданным характеристикам системы и параметрам режима. Предусмотрена возможность визуального сопоставления теоретической хроматограммы с экспериментальной для идентификации компонентов пробы по совпадению времен выхода соответствующих пиков. Другим результатом расчета является построение динамической карты хроматографической системы (ДКХС) в диалоговом окне Dynamic map of system), отражающей зависимость коэффициентов селективности ионов (у) от силы элюента (х) (рис.21). Сила элюента (количественная характеристика элюирующей способности) - это теоретический безразмерный параметр, введенный для удобства графического представления результатов расчета. Его величина зависит от состава и концентрации элюента, ионообменных свойств разделяющего сорбента и компонентов элюента (заряды ионов, константы обмена, константы диссоциации, емкость сорбента). Удерживание разделяемых ионов снижается с ростом силы элюента. При постоянстве всех прочих параметров хроматографической системы изменение силы элюента подразумевает изменение его общей концентрации и соотношения концентраций компонентов. Каждый компонент анализируемой смеси ионов представлен на карте своей цветной полосой. Ширина полосы зависит от кинетических свойств

Похожие диссертации на Хроматографический анализ сложных ионных смесей с применением математического моделирования