Suppression des cations en chromatographie ionique Analyse simple des cations à l'état de traces La suppression dans l'analyse des cations – avantages et applications 02 L'analyse des cations, des amines et des métaux de trancartouche est rincée afin d'éliminer tout résidu de solusition à l'état de traces est possible avec ou sans supprestion de régénération. Comme les cartouches tournent sion. Toutefois, certaines applications requièrent une avant chaque nouvelle injection, l'une des cartouches du sen sibilité d'analyse particulièrement élevée. Et cela n'est suppresseur est toujours fraîchement ré générée et dispopossible qu'avec la suppression séquentielle, car la supnible pour l'injection suivante. pression abaisse nettement les limites de sensibilité. Les analyses de ce type sont courantes, par exemple, dans STREAM – la méthode verte pour la suppression des applications pour centrales électriques ou pour STREAM (Suppressor Treatment Re using Eluent After l'industrie pharmaceutique. De plus, un certain nombre Measurement) apporte encore plus d'avantages à la de normes et de standards requièrent une analyse des tech nique de suppression précédemment décrite STREAM ca tions avec suppression. est un procédé où l'éluant est utilisé pour rincer l'unité du suppresseur régénérée. Ainsi, l'utilisation de la tech­ En bref, la suppression réduit la conductivité de fond à un nique STREAM permet de consommer bien moins de minimum et atténue le bruit de fond. Ces deux effets so lution de régénération. com binés améliorent le rapport signal bruit en augmentant la sensibilité du système de mesure. Ainsi, lorsque la Les avantages de STREAM quantification de concentrations très basses en ca tions • Moins de déchets est nécessaire, l'analyse avec suppression sé quen tielle est • Consommation de consommables réduite la méthode de prédilection. • Aucune solution de rinçage supplémentaire requise Le Metrohm Suppressor Module • Durée de fonctionnement du système prolon-Le Metrohm Suppressor Module (MSM) est une solution gée grâce à une consommation de régénérant brevetée extrêmement efficace et très robuste lorsque la réduite suppression est nécessaire. Le cœur du MSM est con s titué d'un petit rotor rempli d'une résine échangeuse STREAM permet à ses utilisateurs de pratiquer une d'anions et contenant trois cartouches. Tandis que la « chimie verte » tout en réduisant les coûts de fonctionpremière cartouche est utilisée pour la suppression, la nement. De plus, cela libère du temps pour réaliser seconde est régénérée. Pendant ce temps, la troisième d'autres opérations dans le laboratoire. Connection à la 1er cartouche Connection à la 2nd cartouche Connection à la 3ème cartouche Détermination de cations, d'amines et de métaux de transition après une suppression séquentielle Voici quelques exemples typiques : 03 • Traces et ultratraces de sodium en présence de nickel, zinc, manganèse et cadmium, dans des échanmono éthanolamine à des concentrations élevées tillons d'eau de types divers. (caractéristique des matrices d'échantillons provenant • Amines aliphatiques et aromatiques dans les produits de centrales nucléaires). pharmaceutiques, tels que la pipérazine dans la cétiri­ • Des concentrations à l'état de traces et d'ultratraces zine HCl, le tétrabutylammonium dans l'atorvastatine, d'alcalis et de métaux alcalino terreux, tels que le la diméthylamine dans le méropénem, la diméthylalithium, le sodium, l'ammonium, le potassium, le mine dans le mésylate d'imatinib, la méglumine dans magnésium ou le calcium dans l'eau ultrapure. les sels de méglumine. • Traces de métaux de transition, tels que cobalt, • etc. Avantages • La quantification dans le domaine des ultratraces • Des limites de quantification très basses • Des rapports signal sur bruits performants • Une ligne de base stable avec un bruit minimal, < 0,1 nS/cm • Les pics d'élution rapides sont mieux quantifiés • Utilisation de gradients • Pression 100 % stable • Résistance de 100 % aux solvants • Conditionnement rapide • STREAM – la méthode verte pour la suppression • Des analyses robustes a) Chromatographie cationique b) Chromatographie cationique sans suppression avec suppression Limites de sensibilité plus basses grâce à des rapports signal sur bruit performants Différences entre la chromatographie cationique sans suppression (a) et la chromatographie cationique avec suppression (b). La sensibilité est augmentée selon un facteur de 10 à 20. Détermination de cations standards à une concentration de 10 μg/L dans l'eau ultrapure ; colonne : Metrosep C Supp 1 ­ 150/4,0 ; éluant : 5 mmol/L de HNO + 50 μg/L de Rb+ ; température de la colonne : 40 °C ; volume d'échantillon : 20 μL ; débit : 1,0 mL/min, détection de conductivité 3 avec suppression séquentielle Comment fonctionne la suppression des cations ? 04 Suppression chimique Suppression séquentielle Le Metrohm Suppressor Module (MSM) est régénéré par un La suppression séquentielle consiste en la suppression chi tampon de carbonate. Tous les contre ions sont convertis en mique combinée à la suppression du CO . Elle est réalisée à 2 sels hydrogénocarbonate. Les acides dissociés (par ex. l'aide d'un Metrohm CO Suppressor (MCS). Dans le MCS, 2 l'acide nitrique) sont utilisés comme éluant. De plus, du rubil'éluant est acheminé à travers un capillaire constitué d'une dium à l’état de traces est ajouté afin d’optimiser la ligne de membrane perméable aux gaz, dans un environnement sous base dans l'analyse des traces. vide. Cela permet d'éliminer le dioxyde de carbone formé lors de la décomposition de l'acide carbonique en dioxyde Réactions qui ont lieu au cours d'une suppression de carbone et en eau. De cette façon, l'équilibre de l'acide chimique des cations carbonique est constamment décalé en direction du dioxyde de carbone et de l'eau. De cette façon, la quasi totalité de Analyte : l'hydrogénocarbonate est éliminé, laissant presque unique­ Na+ + NO – + TNR +HCO – → Na+ + HCO – + TNR +NO – ment de l'eau avec l'analyte. 3 3 3 3 3 3 T = substrat du MSM Cette configuration de suppression séquentielle réduit la conductivité (< 0,2 μS/cm) et augmente la sensibilité de dé ­ Éluant : CO + H O tection de l'analyse. Avec la suppression, le pic d’injection 2 2 + HCO – est très faible. Les cations à élution rapide, tels que le 3 MSM : H+ + NO – H CO 3 2 3 lithium, sont mieux quantifiés. – – NO3 H+ + HCO – 3 Réactions qui ont lieu dans le Metrohm CO + HCO – 2 3 Rb+ + NO – Rb+ + HCO – Suppressor (MCS) 3 3 – NO3 CO ( O�H CO �H+ + HCO – � � 2 ↑) + H2 2 3 3 Les contre ions de l'éluant sont également remplacés par – � � l'hydrogénocarbonate. L'acide carbonique produit de cette CO ( O CO 2 ↑) + H2 �H2 3�Rb+ + HCO3 manière est instable et seulement faiblement dissocié, c'est à dire que la conductivité de fond mesurée est plus basse que La fraction d'hydrogénocarbonate résiduelle est présente celle qui aurait été obtenue sans suppression de l'éluant. Des sous forme d'hydrogénocarbonate de rubidium dans l'éluant valeurs de conductivité résiduelle d'environ 0,8 à 1,2 μS/cm, après suppression. Cela signifie que la totalité de l'hydrogéselon la composition de l'éluant, sont caractéristiques de la nocarbonate est lié sous forme de d'hydrogénocarbonate de suppression chimique. rubidium. De cette façon, la conductivité résiduelle est stable quels que soient les analytes présents. Analyse des cations à l'état de traces à l'aide de 05 la nouvelle colonne Metrosep C Supp 1 La colonne Metrosep C Supp 1 est parfaitement adaptée (par ex. le sodium dans l'eau de refroidissement des cen­ à la chromatographie cationique avec suppression. Elle trales nucléaires). permet une excellente séparation, présente des temps de rétention courts ainsi qu'une grande stabilité. Elle trouve Les alcalis et les métaux alcalino terreux peuvent égaleses applications dans toutes les grandes industries où les ment être détectés à partir de faibles volumes d'injection cations, les amines et les métaux de transition à l'état de (20 μL) jusqu'à des concentrations dans la gamme basse traces doivent être déterminés. Nous mentionnerons ici des μg/L. Une calibration linéaire peut être utilisée sur à titre d'exemples l'industrie pharmaceutique (par ex. la une large gamme de concentrations. pi pérazine dans la cétirizine HCl) et l'industrie de l'énergie Détermination de 1 μg/L de cations standard dans l'eau ultrapure Colonne : Metrosep C Supp 1 ­ 150/4,0 ; éluant : 5 mmol/L de HNO + 50 μg/L 3 de Rb+ ; température de la colonne : 40 °C ; volume d'échantillon : 20 μL ; débit : 1,0 mL/min, détection de conductivité avec suppression séquentielle Calibrations linéaires dans la gamme des traces, de 1 à 50 μg/L, du Calibration linéaire de l'ammonium, de 1 à 50 μg/L, 3 injections par lithium, du sodium, de l'ammonium, du potassium, du magnésium niveau et du calcium Colonne : Metrosep C Supp 1 ­ 150/4,0 ; éluant : 5 mmol/L de HNO + 50 μg/L 3 Colonne : Metrosep C Supp 1 ­ 150/4,0 ; éluant : 5 mmol/L de HNO + 50 μg/L de Rb+ ; température de la colonne : 40 °C ; volume d'échantillon : 20 μL ; 3 de Rb+ ; température de la colonne : 40 °C ; volume d'échantillon : 20 μL ; débit : 1,0 mL/min, détection de conductivité avec suppression séquentielle débit : 1,0 mL/min, détection de conductivité avec suppression séquentielle Applications 06 La colonne Metrosep C Supp 1, combinée au suppreslité de choisir librement la longueur de la colonne garanseur de cations pour CI, est recommandée non seulement tit une grande souplesse d'adaptation de la chromatograpour les analyses de routine, mais également pour les phie à toutes les exigences de l'application con cer née. applications dans le domaine de la recherche. La possibi­ Applications types • Cations dans l’analyse d'ultratraces • Amines aliphatiques et aromatiques dans les produits pharmaceutiques • Détermination de l'ammonium dans les matrices difficiles • Métaux de transition dans des extraits aqueux Détermination d'alcalis, de métaux alcalino terreux et de transition à une concentration de 1 μg/L dans l'eau de refroidissement d'un réacteur nucléaire, avec élimination automatique de la matrice Colonne : Metrosep C Supp 1 ­ 250/4,0 ; éluant : 4 mmol/L de HNO + 50 μg/L de Rb+ ; température de la colonne : 40 °C ; 3 volume d'échantillon : 100 μL ; préparation de l'échantillon : élimination de la matrice inline et préconcentration inline avec la Metrosep C PCC 1 HC/4,0 ; débit : 1,0 mL/min, détection de conductivité avec suppression séquentielle Détermination du lithium (1) et du sodium (2) à une concentration de 1 μg/L dans un échantillon provenant d'un centrale électrique avec en présence de 4 mg/L de monoéthanolamine (3) (rouge). Pour comparaison (noir) : cations standard à 0,1 μg/L. Colonne : Metrosep C Supp 1 ­ 250/4,0 ; éluant : 4 mmol/L de HNO + 50 μg/L de Rb+ ; température de la colonne : 40 °C ; 3 volume d'échantillon : 2 000 μL ; préparation de l'échantillon : élimination de la matrice inline et préconcentration inline avec la Metrosep C PCC 1 HC/4,0 ; débit : 1,0 mL/min, détection de conductivité avec suppression séquentielle Détermination de la choline dans les aliments pour bébé par une méthode analogue à celle décrite par la 07 norme 2012.20 de l'AOAC Calculée pour le poids d'origine de l'échantillon, la teneur en choline est de 82 mg/100 g de lait en poudre. Colonne : Metrosep C Supp 1 ­ 250/4,0 ; éluant : 4 mmol/L de HNO + 50 μg/L de 3 Rb+ ; température de la colonne : 40 °C ; volume d'échantillon : 20 μL ; débit : 1,0 mL/min, détection de conductivité avec suppression séquentielle Analyse du zinc dans une boisson pour sportifs L'écart type relatif (n = 36) rend la précision de la mesure très claire : sodium 0,11 %, potassium 1,60 %, magnésium 0,31 %, zinc 1,16 % et calcium 2,01 %. Colonne : Metrosep C Supp 1 ­ 250/4,0 ; éluant : 5 mmol/L de HNO + 50 μg/L de Rb+ ; 3 température de la colonne : 40 °C ; volume d'échantillon : 20 μL ; débit : 1,0 mL/min, détection de conductivité avec suppression séquentielle Détermination des amines aliphatiques (1 mg/L pour chacune) Colonne : Metrosep C Supp 1 ­ 250/4,0 ; éluant : 2,5 mmol/L de HNO + 7,5 % (v/v) d'acétonitrile + 50 μg/L de Rb+ ; tempé3 rature de la colonne : 40 °C ; volume d'échantillon : 20 μL ; débit : 1,0 mL/min, détection de conductivité avec suppression séquentielle Informations techniques Rotor MSM HC C Conception Suppresseur de type « micro packed bed », robuste et résistant aux produits chimiques Capacité > 50 min* (0,25 meq) Volume mort < 250 μL Régénération Régénération chimique avec STREAM Débit maximum Extrêmement robuste : aucun dégât irréversible n'est possible Limitations de contre pression Extrêmement robuste : aucun dégât irréversible n'est possible, aucune contre pression spécifique n'est nécessaire Stabilité du solvant Solvant 100 % stable Gamme de température Illimitée Colonne de séparation Metrosep C Supp 1 Substrat Alcool polyvinylique avec groupes carboxyle Taille des particules 5 μm Éluant standard 5 mmol/L HNO + 50 μg/L Rb+ 3 Débit standard 1,0 mL/min Débit maximum 1,5 mL/min Pression maximum 15 MPa Température standard 40 °C Gamme de température 20 à 40 °C Capacité 30 μmol de K+ (colonne de 250 mm) Gamme de pH 1 à 12 Modificateur organique (dans l'éluant) 0 à 30 % (pas de méthanol) Modificateur organique (dans l'échantillon) 0 à 100 % d'acétone, d'acétonitrile et de méthanol Stockage À une température de 2 à 4 °C, rinçage à l'eau ultrapure *Conditions standard : Metrosep C Supp 1 ­ 250/4,0 ; éluant : 5 mmol/L de HNO + 50 μg/L de Rb+, débit : 1,0 mL/min 3 Informations de commande Rotor du suppresseur 6.2842.200 MSM HC C ­9100 Herisau Accessoires G, CH 6.2835.010 Pièce de connexion pour MSM HC et SPM ohm A Régénération Dosino 2.800.0010 800 Dosino 6.5330.190 Équipement CI : Régénération Dosino www.metrohm.com , imprimé en Suisse chez Metr SW Colonnes de séparation 6.1052.410 Metrosep C Supp 1 ­ 100/4.0 ­10 6.1052.420 Metrosep C Supp 1 ­ 150/4.0 6.1052.430 Metrosep C Supp 1 ­ 250/4.0 éserve de modifications 6.1052.500 Metrosep C Supp 1 Guard/4.0 Sous r Conception Ecknauer+Schoch A 8.000.5163FR – 2015 6.1052.510 Metrosep C Supp 1 S Guard/4.0