Kationensuppression in der Ionenchromatographie Kationenbestimmung im Spurenbereich Suppression in der Kationenanalytik – Vorteile und Anwendungsfelder 02 In der Spurenanalyse von Kationen, Aminen und Über-Die dritte Kartusche wird parallel dazu gespült, um Reste gangsmetallen kann mit oder ohne Suppression gearbei-des Regeneranten zu entfernen. Die Kartuschen rotieren tet werden. Insbesondere bei Anwendungen, die eine vor jeder neuen Injektion, sodass stets eine frisch regene- äusserst hohe Nachweisempfindlichkeit erfordern, bietet rierte Suppressorkartusche zur Verfügung steht. die Variante mit Suppression Vorteile, weil diese die Nachweisgrenzen für die betreffenden Analyten erheb-STREAM – der grüne Weg der Suppression lich senkt. Anwendungsbeispiele finden sich etwa im STREAM (Suppressor Treatment Re-using Eluent After Bereich der Kraftwerksanalytik, wenn es um die Bestim-Mea surement) bringt ein weitere Vereinfachung und Op - mung von Übergangsmetallen in wässrigen Proben geht ti mierung der Suppression. STREAM steht für ein Ver fah-oder auch in der pharmazeutischen Industrie. Zudem ren, bei dem der suppressierte Eluent nach dem Detek-existiert eine Reihe von Normen und Standards, welche tions schritt nicht in den Abfall ausgeleitet, sondern zum Kationenanaytik mit Suppression explizit vorschreiben. Spülen der regenerierten Suppressoreinheit verwendet wird. Zudem sinkt mit STREAM der Verbrauch an Rege-Suppression reduziert die Hintergrundleitfähigkeit auf ein ne rant erheblich. Minimum und verringert das Rauschen der Basislinie. Bei-des zusammen verbessert das Signal-Rausch-Verhältnis Die Vorteile von STREAM und erhöht somit die Nachweisempfindlichkeit des Mess- • Weniger Abfall systems. Insbesondere, wenn die Quantifizierung von • Weniger Verbrauchsmaterial sehr geringen Konzentrationen gefordert ist, liegen die • Keine zusätzlichen Spüllösungen notwendig Vorteile der Suppression auf der Hand. • Längere Systemlaufzeiten durch geringeren Regeneranten-Verbrauch Das Metrohm Suppressor Module Das patentierte Metrohm Suppressor Module (MSM) ist STREAM ermöglicht eine nachhaltige, «grüne Analytik» eine effektive und robuste Lösung für die Suppression. und spart Betriebskosten. Zudem verschaffen längere Das Herzstück des Suppressors ist ein kleiner Rotor, mit Sys temlaufzeiten dem Anwender mehr Zeit für andere drei Kartuschen, die mit Anionenaustauscherharz gefüllt Aufgaben im Labor. sind. Während eine Kartusche zur Suppression eingesetzt wird, erfolgt auf der zweiten der Regenerationsschritt. Connection to 1st cartridge Connection to 2nd cartridge Connection to 3rd cartridge Bestimmung von Kationen, Aminen und Übergangsmetallen nach sequenzieller Suppression Typische Beispiele für diese Analytik sind: 03 • Spuren und Ultraspuren von Natrium bei gleich-Nickel, Zink, Mangan oder Cadmium in verschiedenen zeitiger Präsenz von Monoethanolamin in hohen Wässern. Kon zentrationen (typisch für Probenmatrices in • Aliphatische und aromatische Amine in Pharma-Kern kraftwerken). zeutika, beispielsweise Piperazin in Cetirizin•HCl, • Spuren und Ultraspuren von Alkali- und Erdalkali-Tetra butylammonium in Atorvastatin, Dimethylamin metallen wie z. B. Lithium, Natrium, Ammonium, in Meropenem, Dimethylamin in Imatinibmesylat, Kalium, Magnesium oder Calcium in Reinstwasser. Meglumin in Megluminsalz. • Spuren von Übergangsmetallen wie z. B. Kobalt, • u. v. m. Ihre Vorteile • Ultraspurenbereich quantifizierbar • Tiefere Nachweisgrenzen • Höhere Messempfindlichkeit durch besseres Signal-Rausch-Verhältnis • Stabile Basislinie mit minimalem Rauschen < 0.1 nS/cm • Schnell eluierende Peaks sind besser auswertbar • Möglichkeit für die Verwendung von Gradienten • 100 % Druckstabilität • 100 % Lösungsmittelbeständigkeit • Kurze Konditionierungszeit • STREAM – der grüne Weg der Suppression • Robuste Analytik a) nicht-suppressierte b) suppressierte Kationenchromatographie Kationenchromatographie Tiefere Nachweisgrenzen durch verbessertes Signal-Rausch-Verhältnis Unterschiede der nicht-suppressierten (a) und suppressierten (b) Kationenchromatographie. Die Empfindlichkeit steigt um Faktor 10 bis 20. Bestimmung von 10 µg/L Standardkationen in Reinstwasser; Säule: Metrosep C Supp 1 - 150/4.0; Eluent: 5 mmol/L HNO + 50 µg/L Rb+; Säulentemperatur: 40 °C; Proben-3 volumen: 20 µL; Flussgeschwindigkeit: 1.0 mL/min, Leitfähigkeitsdetektion mit sequenzieller Suppression Wie funktioniert Kationensuppression? 04 Chemische Suppression Sequenzielle Suppression Das Metrohm Suppressor Module (MSM) wird mit einem Für die sequenzielle Suppression wird die chemische Carbonatpuffer regeneriert. Alle Gegenionen werden in Sup pression mit einer anschliessenden CO -Suppression 2 Hydrogencarbonat-Salze umgewandelt. Als Eluent kom-kom biniert. Zu diesem Zweck wird ein Metrohm CO2 men dissoziierte Säuren (z. B. Salpetersäure) zum Einsatz. Sup pressor (MCS) verwendet. Im MCS wird der Eluent Zudem werden Spuren von Rubidium als Additiv zugege ben, durch eine Kapillare aus einer gasdurchlässigen Membran um in der Spurenanalytik die Basislinie zu stabilisieren. geleitet, in deren Umgebung ein Unterdruck herrscht. Dadurch wird Kohlendioxid entfernt, das durch den Zer-Reaktionen, die bei der chemischen Kationen-fall der Kohlensäure in Kohlendioxid und Wasser ent-suppression ablaufen steht. Somit wird das Kohlensäuregleichgewicht immer weiter in Rich tung Kohlendioxid und Wasser verschoben. Analyt: Dadurch wird nahezu das gesamte Hydrogencarbonat Na+ + NO – + TNR +HCO – → Na+ + HCO – + TNR +NO – aus dem Fluss pfad entfernt, so dass neben den Analyten 3 3 3 3 3 3 hauptsächlich Wasser verbleibt. T = MSM-Trägermaterial Der beschriebene Aufbau für die sequenzielle Suppression Eluent: CO + H O senkt die Hintergrundleitfähigkeit (< 0.2 µS/cm) und er - 2 2 + HCO – höht die Nachweisempfindlichkeit der Analyse. Durch die 3 MSM: H+ + NO – H CO 3 2 3 Suppression ist der Injektionspeak sehr klein. Dies bedeu- – – NO 3 H+ + HCO – tet eine höhere Auflösung von Injektionspeak und früh 3 eluierenden Kationen wie beispielsweise Lithium, was die + HCO – 3 Rb+ + NO – Rb+ + HCO – In tegration und Quantifizierung dieser Peaks einfacher 3 3 – – NO3 macht. Auch die Gegenionen des Eluenten werden gegen Hyd ro-Die Reaktionen, die im Metrohm CO Suppressor 2 gencarbonat ausgetauscht. Die Kohlensäure, die auf die se (MCS) ablaufen Weise entsteht, ist instabil und nur schwach dissoziiert, so dass eine tiefere Hintergrundleitfähigkeit gemessen CO ( O�H CO �H+ + HCO – � � 2 ↑) + H2 2 3 3 wird als mit dem nicht-suppressierten Eluenten. Ab hän gig von der Eluentkomposition sind Hintergrund werte von CO ( O CO – � � 2 ↑) + H2 �H2 3�Rb+ + HCO3 ca. 0.8–1.2 µS/cm typisch für die chemische Sup pres sion. Der verbleibende Anteil des Hydrogencarbonats liegt im suppressierten Eluat als Rubidiumhydrogencarbonat vor. Somit ist das gesamte Hydrogencarbonat als Rubidiumhydrogencarbonat gebunden. Dies sorgt für eine stabile Hintergrundleitfähigkeit unabhängig davon, ob Analyten präsent sind. Spurenanalyse von Kationen mit der neuen 05 Metrosep C Supp 1 Säule Die Säule Metrosep C Supp 1 eignet sich hervorragend in Cetirizin•HCl) und die Energiebranche (z. B. Natrium für die Kationenchromatographie mit Suppression. Die im Kühlwasser eines Kernkraftwerks) genannt. Säule besticht durch ihre hervorragende Trennleistung, kurze Retentionszeiten und hohe Stabilität. Anwen dungs - Alkali- und Erdalkalimetalle können auch mit einem be reiche finden sich in allen wichtigen Branchen, in de nen kleinen Injektionsvolumen (20 µL) bis in den tiefen µg/L-die Bestimmung von Kationen, Aminen und Übergangs-Kon zen trationsbereich analysiert werden. Eine lineare me tallen im Spurenbereich von Interesse ist. Als Bei spiele Ka lib rier funktion kann über weite Konzentrations be reiche seien hier die pharmazeutische Industrie (z. B. Piperazin an ge wendet werden. Bestimmung von 1 µg/L Standardkationen in Reinstwasser Säule: Metrosep C Supp 1 - 150/4.0; Eluent: 5 mmol/L HNO + 50 µg/L Rb+; 3 Säulentemperatur: 40 °C; Probenvolumen: 20 µL; Flussgeschwindigkeit: 1.0 mL/min; Leitfähigkeitsdetektion mit sequenzieller Suppression Lineare Kalibrierungen im Spurenbereich 1–50 µg/L Lithium, Ammonium, lineare Kalibrierung von 1–50 µg/L, 3 Injektionen pro Natrium, Ammonium, Kalium, Magnesium, Calcium Konzentration Säule: Metrosep C Supp 1 - 150/4.0; Eluent: 5 mmol/L HNO + 50 µg/L Rb+; Säule: Metrosep C Supp 1 - 150/4.0; Eluent: 5 mmol/L HNO + 50 µg/L Rb+; 3 3 Säulentemperatur: 40 °C; Probenvolumen: 20 µL; Flussgeschwindigkeit: Säulentemperatur: 40 °C; Probenvolumen: 20 µL; Flussgeschwindigkeit: 1.0 mL/min; Leitfähigkeitsdetektion mit sequenzieller Suppression 1.0 mL/min; Leitfähigkeitsdetektion mit sequenzieller Suppression Applikationen 06 Die Säule Metrosep C Supp 1 in Kombination mit dem Durch die freie Wahl der Säulenlänge lässt sich die Chro-IC-Kationensuppressor empfiehlt sich sowohl für die Rou-matographie flexibel an jede Applikations anfor de rung tineanalytik als auch für Anwendungen in der For schung. an passen. Typische Applikationen • Kationen im Ultraspurenbereich • Aliphatische und aromatische Amine in Pharmazeutika • Ammoniumbestimmung in schwierigen Matrices • Übergangsmetalle in wässrigen Extrakten Bestimmung von 1 µg/L Alkali-, Erdalkali- und Übergangsmetallen im Kühlwasser eines Atomreaktors, mit vollautomatischer Entfernung der Matrix Säule: Metrosep C Supp 1 - 250/4.0; Eluent: 4 mmol/L HNO 3 + 50 µg/L Rb+; Säulentemperatur: 40 °C; Probenvolumen: 100 µL; Probenvorbereitung: Inline-Matrixeliminierung und Inline-Anreicherung mit Metrosep C PCC 1 HC/4.0; Fluss - ge schwin digkeit: 1.0 mL/min; Leitfähigkeitsdetektion mit sequenzieller Suppression Bestimmung von 1 µg/L Lithium (1) und Natrium (2) in einer Kernkraftwerkprobe mit 4 mg/L Monoethanolamin (3) (rot). Zum Vergleich (schwarz): Standardkationen 0.1 µg/L Säule: Metrosep C Supp 1 - 250/4.0; Eluent: 4 mmol/L HNO 3 + 50 µg/L Rb+; Säulentemperatur: 40 °C; Probenvolumen: 2000 µL; Probenvorbereitung: Inline-Matrixeliminierung und Inline-Anreicherung mit Metrosep C PCC 1 HC/4.0; Flussgeschwindigkeit: 1.0 mL/min; Leitfähigkeitsdetektion mit sequenzieller Suppression Bestimmung von Cholin in Babynahrung analog zu Norm AOAC 2012.20 07 Berechnet auf die Einwaage beträgt der Cholingehalt 82 mg/100 g Milchpulver. Säule: Metrosep C Supp 1 - 250/4.0; Eluent: 4 mmol/L HNO + 50 µg/L Rb+; Säulentemperatur: 40 °C; 3 Probenvolumen: 20 µL; Flussge schwin digkeit: 1.0 mL/min; Leitfähigkeitsdetektion mit sequenzieller Suppression Analyse von Zink in einem Sportgetränk Die relativen Standardabweichungen (n = 36) verdeutlichen die Präzision der Messung: Natrium 0.11 %, Kalium 1.60 %, Magnesium 0.31 %, Zink 1.16 % und Calcium 2.01 %. Säule: Metrosep C Supp 1 - 250/4.0; Eluent: 5 mmol/L HNO 3 + 200 µg/L Rb+; Säulentemperatur: 40 °C; Probenvolumen: 20 µL; Flussgeschwindigkeit: 1.0 mL/min; Leitfähigkeitsdetektion mit sequenzieller Suppression Bestimmung von aliphatischen Aminen (je 1 mg/L) Säule: Metrosep C Supp 1 - 250/4.0; Eluent: 2.5 mmol/L HNO 3 + 7.5 % (v/v) Acetonitril + 50 µg/L Rb+; Säulentemperatur: 40 °C; Probenvolumen: 20 µL; Flussgeschwindigkeit: 1.0 mL/min; Leitfähigkeitsdetektion mit sequenzieller Suppression Technische Informationen Rotor MSM-HC C Aufbau Micro-packed-bed-Suppressor, robust, chemisch resistent Kapazität > 50 min* (0.25 meq) Totvolumen < 250 µL Regeneration Chemische Regeneration mit STREAM Maximale Flussrate Extrem robust: irreversiblen Beschädigungen nicht möglich Rückdrucklimitationen Extrem robust: irreversiblen Beschädigungen nicht möglich, kein spezifischer Rückdruck erforderlich Lösungsmittelstabilität 100 % lösungsmittelstabil Temperaturbereich Keine Limitierung Trennsäule Metrosep C Supp 1 Trägermaterial Polyvinylalkohol mit Carboxylgruppen Partikelgrösse 5 µm Standard-Eluent 5 mmol/L HNO + 50 µg/L Rb+ 3 Standard-Fluss 1.0 mL/min Maximaler Fluss 1.5 mL/min Maximaler Druck 15 MPa Standard-Temperatur 40 °C Temperaturbereich 20–40 °C Kapazität 30 µmol K+ (250 mm Säule) pH-Bereich 1–12 Organischer Modifier (im Eluent) 0–30 % (kein Methanol) Organische Modifier (in der Probe) 0–100 % Aceton, Acetonitril und Methanol Aufbewahrung Bei 2–4 °C mit Reinstwasser gespült *mit Standardbedingungen: Metrosep C Supp 1 - 250/4.0; Eluent 5 mmol/L HNO + 50 µg/L Rb+, Flussrate 1.0 mL/min 3 Bestellinformation Suppressor-Rotor 6.2842.200 MSM-HC C Zubehör G, CH-9100 Herisau 6.2835.010 Anschlussstück zu MSM-HC und SPM ohm A Dosino Regeneration 2.800.0010 800 Dosino 6.5330.190 IC-Ausrüstung: Dosino Regeneration , gedruckt in der Schweiz bei Metr Trennsäulen www.metrohm.com SW 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 6.1052.500 Metrosep C Supp 1 Guard/4.0 Änderungen vorbehalten Gestaltung Ecknauer+Schoch A 8.000.5163DE – 2015- 6.1052.510 Metrosep C Supp 1 S-Guard/4.0