The effect of temperature on cation-exchange separations in ion chromatography, and the mechanism of zone spreading

• Autorzy: Kulisa K.

Warianty tytułu

PL

Wpływ temperatury na rozdzielanie kationowymienne w chromatografii jonów oraz mechanizm rozszerzania pasma chromatograficznego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The effect of column temperature on retention of alkali metal and alkaline earth metal cations, as well as some amines, has been studied using three commercially available cation-exchange columns of Dionex Ion Pac type (CS10, CS12 and CS12A). Each column was packed with the cation-exchange resin containing different functional groups: strongly acidic sulphonic acid groups in Ion Pac CS10, weakly acidic carboxylic acid groups in Ion Pac CS12, and a mixture of weakly acidic carboxylic acid and phosphonic acid groups in Ion Pac CS12A column. The temperature was being changed from 10°C up to 60°C, which caused selectivity changes of the cation exchangers towards the analyzed cations, as well as the changes of column efficiencies. The changes of thermodynamic functions (free energy, enthalpy and entropy) for the studied cation-exchange processes were calculated. The comparison of the temperature effect on the ion-exchange behaviour of several ions on three cation-exchange columns with pellicular-type resin beds has been made. It has been noticed, that in some cases the lowering of the column temperature down to 10°C was more advantageous to achieve complete and rapid separation of some cations than the increase of the column temperature. It has been found that in the case of ions of high retention factors the longitudinal diffusion within the resin phase may significantly contribute to the total plate height.

PL

W niniejszej pracy zbadano wpływ temperatury na rozdzielanie kationów metali alkalicznych i ziem alkalicznych oraz niektórych amin na trzech wysokosprawnych kolumnach kationo-wymiennych typu Dionex Ion Pac (CS10, CS12 i CS12A). Każda z kolumn była wypełniona kationitem zawierającym inny rodzaj grup funkcyjnych: silnie kwasowe grupy sulfonowe (kolumna CS10), słabo kwasowe grupy karboksylowe (kolumna CS12) oraz mieszaniną słabo kwasowych grup karboksylowych i fosfonowych (kolumna CS12A). Zmiany temperatury pracy kolumn w zakresie od 10°C do 60°C wpływały na selektywność badanych kationitów w stosunku do rozdzielanych kationów, jak również na sprawność kolumn. Dla każdej z badanych kolumn i każdego z analizowanych kationów obliczono zmiany entalpii, entropii i energii swobodnej reakcji kationowymiennych. Porównano efekty temperaturowe dla trzech badanych kolumn. W przypadkach niektórych par kationów obniżenie temperatury do 10°C sprzyjało ich lepszemu rozdzieleniu. Wykazano również, że w przypadku kationów o wysokich współczynnikach retencji dyfuzja podłużna w fazie jonitu może wpływać w znaczący sposób na wysokość półki teoretycznej kolumny.

Słowa kluczowe

EN

ion chromatography; effect of temperature; thermodynamics; ion exchange; inorganic cations; mechanism of zone spreading

PL

chromatografia jonowa; wpływ temperatury; wymiana jonowa; kationy nieorganiczne; rozszerzanie pasma chromatograficznego

• Wydawca: Komitet Chemii Analitycznej PAN
• Czasopismo: Chemia Analityczna
• Rocznik: 2004
• Tom: Vol. 49, No. 5
• Strony: 665--689
• Opis fizyczny: Bibliogr. 49 poz.

Twórcy

autor

Kulisa K.

• Department of Analytical Chemistry, Institute of Nuclear Chemistry and Technology, ul. Dorodna 16, 03-195 Warszawa, POLAND

Bibliografia

• 1. Snyder L.R., J. Chromatogr. B, 689, 105 (1997).
• 2. Dolan J.W., Snyder L.R., Blanc T and van Heukelem L., J. Chromatogr. A, 897, 37 (2000).
• 3. Dolan J.W., Snyder L.R. and Blanc T., J. Chromatogr. A, 897, 51 (2000).
• 4. Yan B., Zhao J., Brown J.S., Blackwell J. and Carr P.W., Anal. Chem., 72, 1253 (2000).
• 5. Ranatunga R.P.J. and Carr P.W., Anal. Chem., 72, 5679 (2000).
• 6. Głód B.K., Alexander P.W., Chen Zu.L. and Haddad P.R., Anal. Chim. Acta, 30, 267 (1995).
• 7. Dybczyński R., Anal. Chim. Acta., 29, 369 (1963).
• 8. Dybczyński R., J. Chromatogr.,14, 79 (1964).
• 9. Dybczyński R., Nukleonika,12, 927 (1967).
• 10. Dybczyński R., J. Chromatogr., 31, 155 (1967).
• 11. Wódkiewicz L. and Dybczyński R., J. Chromatogr., 32, 394 (1968).
• 12. Wódkiewicz L. and Dybczyński R., Chem. Anal., (Warsaw) 14, 437 (1969).
• 13. Dybczyński R. and Maleszewska H., Analyst, 94, 527 (1969).
• 14. Dybczyński R., Proceedings of the 3rd. Analytical Conference, Budapest, August, 1970, pp. 35-43.
• 15. Dybczyński R. and Maleszewska H., J. Radioanal. Chem., 21, 229 (1974).
• 16. Wódkiewicz L. and Dybczyński R., J. Chromatogr., 102, 277 (1974).
• 17. Dybczyński R., Polkowska-Motrenko H. and Shabana R.M., J.Chromatogr., 134, 285 (1977).
• 18. Polkowska-Motrenko H. and Dybczyński R., J. Radioanal. Chem., 59, 31 (1980).
• 19. Wódkiewicz and Dybczyński R., Chem. Anal. (Warsaw), 26, 419 (1981).
• 20. Baba Y., Yoza N. and Ohashi S., J. Chromatogr., 348, 27 (1985).
• 21. Hamilton P.B., Bogue D.C. and Anderson R.A., Anal. Chem., 32, 1782 (1960).
• 22. Pohl C.A., Stillian J.R. and Jackson P.E., J. Chromatogr. A, 789, 29 (1997).
• 23. Fortier N.E. and Fritz J.S., Talanta, 34, 415 (1987).
• 24. Busch M. and Seubert A., Anal. Chim. Acta, 399, 223 (1999).
• 25. Rey M.A., J. Chromatogr. A, 920, 61 (2001).
• 26. Bashir W. and Paull B., J. Chromatogr. A, 942, 73 (2002).
• 27. Smith R.G., Drake P.A. and Lamb J.D., J. Chromatogr., 546, 139 (1991).
• 28. Hatsis P. and Lucy C.L., J. Chromatogr. A, 920, 3 (2001).
• 29. Dybczyński R. and Kulisa K., Chromatographia, 57, 475 (2003).
• 30. Rey M.A. and Pohl C.A., J. Chromatogr. A, 739, 87 (1996).
• 31. Hatsis P. and Lucy C.L., Analyst, 126, 2113 (2001).
• 32. Paull B. and Bashir W., Analyst, 128, 335 (2003).
• 33. Dionex Product Selection Guide, Dionex Corporation, Sunnyvale, CA 1997-98.
• 34. AI-450 Chromatography User's Guide, Doc.No 034039, Release 09, March 1993.
• 35. Harland C.E., Ion Exchange: Theory and Practice, 2nd. edn., The RSC, Cambridge, 1994.
• 36. Bonner O.D., J.Phys.Chem., 58, 318 (1954).
• 37. Kraus K.A., and Raridon R.J., J. Phys. Chem., 63, 1901 (1959).
• 38. Dybczyński R., and Wódkiewicz L., J. Inorg. Nucl. Chem., 31, 1495 (1969).
• 39. Dybczyński R., Roczn. Chem., 41, 1689 (1967).
• 40. Thompson J.D., Brown J.S., and Carr P.W., Anal. Chem., 73, 3340 (2001).
• 41. Glueckauf E., Ion Exchange and its Applications, Society of Chemical Industry, London, 1955, pp. 34.
• 42. Ravindranath B., Principles and Practice of Chromatography, Horwood Chichester, 1989.
• 43. Neue U.D., HPLC columns: Theory, Technology, and Practice, Wiley-VCH, New York, 1997.
• 44. Ahuja S., Trace and ultratrace analysis by HPLC, Wiley, New York, 1992.
• 45. Snyder L.R., Kirkland J.J., and Glajch J.L., Practical HPLC method development, Wiley, New York 1997.
• 46. Giddings J.C., Dynamics of Chromatography, Part I, Dekker, New York, 1965.
• 47. Dybczyński R., J. Chromatogr., 50, 487 (1970).
• 48. Dybczyński R., J. Chromatogr., 71, 507 (1972).
• 49. Minczewski J., Chwastowska J. and Dybczyński R., Separation and Preconcentration Methods in Inorganic Trace Analysis, Horwood, Chichester, 1982.