Оптимизация условий определения низких концентраций хлорат-ионов в растворах хлоридов щелочных металлов методом капиллярного электрофореза

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Методом капиллярного электрофореза исследовано разделение хлорид- и хлорат-ионов в случае значительного избытка хлорид-ионов в анализируемой пробе. Установлено, что при стандартных условиях разделения с применением хроматного фонового электролита для пика хлорат-ионов при c(ClO3-) = 0.1 мМ резко ухудшается отношение сигнал/шум, когда отношение концентраций c(Cl-)/c(ClO3-) > 100. Рассмотрен ряд подходов для устранения этого явления. Наиболее эффективным оказался подход, заключающийся во введении в капилляр после пробы зоны раствора, содержащего ацетат-ионы, для создания условий для самоиндуцированного изотахофореза. Подобраны оптимальные параметры электрофоретического разделения хлорид- и хлорат-ионов при содержании хлорид-ионов в пробе 35 мМ. Предел обнаружения составил 0.01 мМ хлорат-ионов (0.03–0.06% в пересчете на массу сухих хлоридов калия, натрия или лития). Градуировочный график линеен в диапазоне 0.01–1 мМ ClO3-. Выбранные условия позволяют определять хлорат-ионы при молярном отношении хлорид- к хлорат-ионам 35–3500. Факторы эффективности концентрирования составили 10–70. Перхлорат-ионы не мешает определению хлорат-ионов при концентрации обоих ионов 0.1 мМ и ниже. Методика апробирована на примере анализа поваренной соли.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

В. В. Сурсякова

Федеральный исследовательский центр “Красноярский научный центр Сибирского отделения РАН”

Автор, ответственный за переписку.
Email: viktoria_vs@list.ru

Институт химии и химической технологии Сибирского отделения РАН

Россия, 660036, Красноярск, Академгородок, 50/24

Д. А. Шатаев

Сибирский федеральный университет

Email: viktoria_vs@list.ru
Россия, 660041, Красноярск, просп. Свободный, 79

А. И. Рубайло

Федеральный исследовательский центр “Красноярский научный центр Сибирского отделения РАН”

Email: viktoria_vs@list.ru

Институт химии и химической технологии Сибирского отделения РАН

Россия, 660036, Красноярск, Академгородок, 50/24

Список литературы

  1. Сериков Ю.А., Серкова Н.В. Титриметрический метод определения хлорат-иона в природных водах // Заводск. лаборатория. Диагностика материалов. 2010. Т. 76. № 10. C. 21.
  2. Фрумина Н.С, Лисенко Н.Ф., Чернова М.А. Хлор. Аналитическая химия элементов. М.: Наука, 1983. 200 с.
  3. Наянова Е.В., Елипашева Е.В., Сергеев Г.М., Сергеева В.П. Фотометрическое редокс-определение оксоформ галогенов с использованием метиленового голубого // Аналитика и контроль. 2015. Т. 19. № 2. С. 161. https://doi.org/10.15826/analitika.2015.19.2.006
  4. Леванов А.В., Кусков И.В., Антипенко Э.Е., Лунин В.В. Растворимость и кинетика химических реакций озона в водных растворах хлорида натрия // Журн. физ. химии. 2008. Т. 82. № 12. С. 2271. (Levanov A.V., Kuskov I.V., Antipenko E.E., Lunin V.V. The solubility of ozone and kinetics of its chemical reactions in aqueous solutions of sodium chloride // Russ. J. Phys. Chem. A. 2008. V. 82. № 12. P. 2045.) https://doi.org/10.1134/S0036024408120133
  5. Biesaga M., Kwiatkowska M., Trojanowicz M. Separation of chlorine-containing anions by ion chromatography and capillary electrophoresis // J. Chromatogr. A. 1997. V. 777. P. 375. https://doi.org/10.1016/S0021-9673(97)00338-5
  6. Петренко Н.Ф., Деревянко Т.О., Кизлова М.И. Аналитические методы определения в воде диоксида хлора, хлорит- и хлорат-анионов // Актуальные проблемы транспортной медицины. 2008. Т. 14. № 4. С. 95.
  7. Проблемы аналитической химии. Т. 18. Капиллярный электрофорез / Под ред. Карцовой Л.А. М.: Наука, 2014. 442 с.
  8. Комарова Н.В., Каменцев Я.С. Практическое руководство по использованию систем капиллярного электрофореза “КАПЕЛЬ”. СПб: ООО “Веда”, 2006. 212 с.
  9. Руководство по капиллярному электрофорезу / Под ред. Волощука А.М. М.: Научный совет РАН по хроматографии, 1996. 231 c.
  10. Методика М 01-52-2012. Определение хлорат-, перхлорат- и хлорит- ионов в питьевых водах, в том числе расфасованных в емкости. СПб: Люмэкс, 2012. 2 с.
  11. Сурсякова В.В., Рубайло А.И. Определение хлорат- и перхлорат-ионов в питьевой воде методом капиллярного электрофореза // Журн. Сиб. фед. ун-та. Химия. 2018. Т. 11. № 3. С. 361. (Sursyakova V.V., Rubaylo A.I. Determination of chlorate and perchlorate ions in drinking water using capillary electrophoresis // J. Sib. Fed. Univ. Chem. 2018. V. 11. № 3. P. 361.) https://doi.org/10.17516/1998-2836-0082
  12. Gaspar А., Pesti A., Szabo M., Kecskemeti A. Determination of chlorine species by capillary electrophoresis – mass spectrometry // Electrophoresis. 2019. V. 40. P. 2637. https://doi.org/10.1002/elps.201900138
  13. Будников В.Н., Давыдов М.В., Спиридонов В.А., Будникова И.К. Определение неорганических анионов применительно к исследованию смесевых взрывчатых веществ, пиротехнических составов, продуктов их взрыва и сгорания методом капиллярного электрофореза // Теория и практика судебной экспертизы. 2010. Т. 20. № 4. С. 208.
  14. Пирогов А.В., Юрьев А.В., Шпигун О.А. Применение ионенов в качестве модификаторов капилляров при одновременном определении азида, хлората и перхлората методом капиллярного электрофореза // Журн. аналит. химии. 2003. Т. 58. № 8. С. 876. (Pirogov A.V., Yur’ev A.V., Shpigun O.A. Use of ionenes as capillary modifiers in the simultaneous determination of azide, chlorate, and perchlorate ions by capillary electrophoresis // J. Anal. Chem. 2003. V. 58. №. 8. P. 781.) https://doi.org/10.1023/A:1025047913692
  15. Калякин С.Н., Сурсякова В.В., Бурмакина Г.В., Рубайло А.И. Гидродинамическое подавление электроосмотического потока в капиллярном электрофорезе с косвенным спектрофотометрическим детектированием // Журн. аналит. химии. 2009. Т. 64. № 4. С. 415. (Kalyakin S.N., Sursyakova V.V., Burmakina G.V., Rubailo A.I. Hydrodynamic suppression of the electroosmotic flow in capillary electrophoresis with indirect spectrophometric detection // J. Anal. Chem. 2009. V. 64. № 4. P. 398.) https://doi.org/10.1134/S1061934809040145
  16. Сурсякова В.В., Калякин С.Н., Бурмакина Г.В., Рубайло А.И. Системные пики и оптимизация условий разделения анионов методом капиллярного электрофореза с необращенным электроосмотическим потоком // Журн. аналит. химии. 2012. Т. 67. № 9. С. 871. (Sursyakova V.V., Kalyakin S.N., Burmakina G.V., Rubaylo A.I. System peaks and optimization of anion separation in capillary electrophoresis with non-reversed electroosmotic flow // J. Anal. Chem. 2012. V. 67. № 9. P. 783.) https://doi.org/10.1134/S1061934812090080
  17. Sursyakova V.V., Kalyakin S.N., Burmakina G.V., Rubaylo A.I. System peaks in capillary zone electrophoresis of anions with negative voltage polarity and counter-electroosmotic flow // Electrophoresis. 2011. V. 32. Р. 210. https://doi.org/10.1002/elps.201000313
  18. Hruška V., Gaš B. Kohlrausch regulating function and other conservation laws in electrophoresis // Electrophoresis. 2007. V. 28. P. 3. https://doi.org/10.1002/elps.200600513
  19. Карцова Л.А., Бессонова Е.А. Методы концентрирования в капиллярном электрофорезе // Журн. аналит. химии. 2009. Т. 64. № 4. С. 340. (Kartsova L.A., Bessonova E.A. Preconcentration techniques in capillary electrophoresis // J. Anal. Chem. 2009. V. 64. № 4. P. 326.) https://doi.org/10.1134/S1061934809040029
  20. Timerbaev A.R., Hirokawa T. Recent advances of transient isotachophoresis-capillary electrophoresis in the analysis of small ions from high-conductivity matrices // Electrophoresis. 2006. V. 27. P. 323. https://doi.org/10.1002/elps.200500320
  21. Fukushi K., Tsujimoto J.-i., Hotta H., Okamura H., Inui H. Determining fluoride in salts using capillary zone electrophoresis with transient isotachophoresois // Salt Seawater Sci. Technol. 2022. V. 2. P. 10. https://doi.org/10.11457/ssst.2.0_10
  22. Fukushi K., Hotta H., Okamura H., Inui H. Simultaneous determination of iodide and iodate in salts using capillary zone electrophoresis with transient isotachophoresis // Salt Seawater Sci. Technol. 2023. V. 3. P. 37. https://doi.org/10.11457/ssst.3.0_37

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Влияние концентрации хлорид-ионов в смеси с хлорат-ионами (0.1 мМ) на форму электрофоретического пика хлорат-ионов. сп(Cl-) – системный пик от присутствия в пробе хлорид-ионов (см. текст). Система капиллярного электрофореза Agilent 3DCE G1600, капилляр 64.5/56 см, напряжение -15 кВ, давление 50 мбар, ввод пробы 50 мбар, 10 с.

Скачать (101KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Влияние зоны раствора 5 мМ ацетат-ионов с рН 7.3, введенной после пробы, на форму пика хлорат-ионов. Состав пробы: 1 – 10 мМ KCl, 0.1 мМ KClO3; 2–6 – 35 мМ KCl, 0.1 мМ KClO3. Ввод 5 мМ раствора ацетат-ионов при 50 мбар в течение, с: 3 – 40, 4 – 100, 5 – 150, 6 – 200. Система капиллярного электрофореза Agilent 7100. Остальные условия разделения см. в подписи к рис. 1.

Скачать (117KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Электрофореграммы смеси 35 мМ KCl и 0.1 мМ KClO3 (1–8, 10) и 35 мМ KCl (9). Система капиллярного электрофореза Agilent 7100. Капилляр 80.5/72 см, напряжение –30 кВ, давление 100 мбар. Ввод пробы при 100 мбар в течение, с: 1–5 – 5; 6, 7 – 10; 8, 9 – 15; 10 – 20. Дополнительно после пробы ввод зоны aцетата калия (1, 3–10) или лития (2) с рН 7.3 при 100 мбар, 60 с. Концентрация ацетата калия или лития, мМ: 1, 2 – 5; 3 – 2; 4, 6 – 10; 5, 7–10 – 20.

Скачать (131KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Электрофореграммы смеси 35 мМ KCl и 1 мМ KClO3. Система капиллярного электрофореза Agilent 7100. Капилляр 80.5/72 см, напряжение –30 кВ, давление 100 мбар. Ввод пробы при гидродинамическом давлении 100 мбар в течение, с: 1 – 15; 2, 3 – 25; 4–6 – 20. Дополнительно после пробы ввод зоны aцетата калия с рН 7.3 при 100 мбар в течение, с: 1–4 – 60; 5 – 90; 6 – 80. Концентрация ацетата калия, мМ: 1, 2, 5, 6 – 20; 3, 4 – 30.

Скачать (127KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Влияние присутствия 0.1 мМ перхлорат-ионов в пробе на разделение (снизу) и влияние концентрации хлорат-ионов на форму и площадь пиков (сверху). Состав пробы: 35 мМ KCl, 0–1 мМ KClO3, 0 или 0.1 мМ NaClO4. Система капиллярного электрофореза Agilent 7100. Капилляр 80.5/72 см; напряжение 30 кВ; давление 100 мбар; ввод пробы 100 мбар, 20 с; ввод после пробы зоны 20 мМ раствора ацетат-ионов с рН 7.3 100 мбар, 80 с.

Скачать (184KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Электрофореграммы раствора с содержанием 2.05 г/л поваренной соли (ООО “ТДС”, в расчете на 100% NaCl концентрация хлорид-ионов равна 35 мМ) и такого же раствора с добавкой 0.100 мМ KClO3. Условия разделения см. в подписи к рис. 5.

Скачать (60KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024