Luonut Monica Z. Bruckner, Montana State University
Mitä on ionikromatografia?
Ionikromatografiaa käytetään vesikemian analysointiin. Ionikromatografit pystyvät mittaamaan tärkeimpien anionien, kuten fluoridin, kloridin, nitraatin, nitriitin ja sulfaatin, sekä tärkeimpien kationien, kuten litiumin, natriumin, ammoniumin, kaliumin, kalsiumin, kalsiumin ja magnesiumin, konsentraatioita ppb:n (parts per biljoona) alueella. Myös orgaanisten happojen pitoisuudet voidaan mitata ionikromatografian avulla.
Miten ionikromatografia toimii?
Ionikromatografiassa, joka on nestekromatografian muoto, mitataan ionilajien pitoisuuksia erottelemalla ne toisistaan niiden vuorovaikutuksen perusteella hartsin kanssa. Ionilajit erottuvat eri tavoin lajityypistä ja koosta riippuen. Näyteliuokset kulkevat paineistetun kromatografiakolonnin läpi, jossa ionit absorboituvat kolonnin ainesosiin. Kun ioniextraktioneste eli eluentti kulkee kolonnin läpi, absorboituneet ionit alkavat erottua kolonnista. Eri lajien retentioaika määrittää näytteen ionipitoisuudet.
Sovellukset
Joitakin tyypillisiä ionikromatografian sovelluksia ovat mm:
- Juomaveden analysointi saastumisen ja muiden ainesosien varalta
- Veden kemian määrittäminen vesiekosysteemeissä
- Elintarvikkeiden sokeri- ja suolapitoisuuksien määrittäminen
- Valikoiduista proteiineista eristäminen
How to – Näytteiden kerääminen, valmistelu ja huolenaiheet
Nesteytetyt näytteet:
Nestenäytteet on suodatettava ennen arviointia ionikromatografilla sedimentin ja muiden hiukkasmaisten aineiden poistamiseksi sekä mahdollisten mikrobimuutosten rajoittamiseksi ennen näytteen ajoa. Vesinäytteet on kerättävä steriilillä ruiskulla tai pullolla, joka huuhdellaan kolme kertaa näytevedellä ja suodatetaan sitten 0,45 µm:n (tai pienempien) suodattimien läpi. Myös keräyspullo on huuhdeltava kolme kertaa suodatuksella ennen kuin se täytetään ääriään myöten näytesuodatuksella. Näytteet on säilytettävä kylmässä, kunnes ne voidaan käsitellä. Analyysiin tarvittava vähimmäisnäyte on noin 5 ml, eikä enimmäisrajoja ole.
Kiinteät näytteet ja orgaaniset nesteet
Kiinteät näytteet voidaan uuttaa vedellä tai hapolla (kationit) ionien poistamiseksi näytteen pinnalta. Nestemäiset näytteet on myös suodatettava ja säilytettävä kylmässä, kunnes analyysi voidaan suorittaa. Kiinteän näytteen vähimmäistarve on noin 2-3 cm2 kiinteille näytteille, eikä enimmäisrajoja ole.
Datan ulostulo ja analyysi
Vasemmalla ylhäällä olevassa kaaviossa näkyy, miten ionikromatografi toimii tietojen antamiseksi. Jokainen piikki edustaa erillistä ionia näyteliuoksesta. Eluutioaika eli aika, joka ionilla kuluu kolonnin läpi, vaihtelee kunkin ionilajin osalta, sillä ne eluoituvat kolonnista erikseen, kun eluentin pH:ta ja/tai ionivahvuutta nostetaan. Pylvään läpi tiettynä aikana kulkevien ionien konsentraatiota kuvaa piikkien korkeus ja leveys, ja se voidaan korreloida tietyn lajin konsentraatioon näyteliuoksessa.
Olla oikealla olevissa kuvaajissa esitetään tyypillisiä ionikromatografia-ajosta saatuja tietoja. Ylempi kuvaaja esittää kationikonsentraatioita ja alempi kuvaaja anionikonsentraatioita laimeista jäävesistä. Ionikonsentraatiot voidaan laskea käyttämällä kunkin piikin alla olevaa pinta-alaa, jossa suurempi pinta-ala korreloi tietyn ionilajin suuremman pitoisuuden kanssa. Useimmissa ionikromatografialaitteissa on ohjelmisto, joka laskee tämän pinta-alan, jonka käyttäjät voivat muuntaa ppm:ksi tai muuksi suureeksi käyttämällä kalibrointistandardiliuoksia.
Kirjallisuus
Tarkempia tietoja ionikromatografian teoriasta ja käytännöstä löydät osoitteesta:
- Joachim Weiss, Tatjana Weiss (Kääntäjä) (2005). Ionikromatografian käsikirja, kolmas, täysin uudistettu ja laajennettu painos. John Wiley and Sons, Inc. 931p. ISBN: 3-527-28701-9.
- Prof. Yuri Kazakevich ja Prof. H. M. McNair (1996) The Basic Liquid Chromatography (lisätietoja) Analytical Sciences Digital Librarycollectionista.
- Kromatografiafoorumi (lisätietoa) : Julkinen online-keskusteluryhmä, johon voi lähettää kysymyksiä, uutisia tai viestejä, jotka kiinnostavat kromatografeja kaikkialla maailmassa.
Seuraavat linkit
- Lisätietoa muista kromatografiatyypeistä löytyy Kansallisten tieteiden digitaalisen kirjaston kokoelmasta.
- Lisätietoa ionikromatografian sovelluksista löydät täältä.
- Ionikromatografian jakelijat löytyvät Metrohmin taiDionexin verkkosivuilta.