Анионообменник на полимерной основе с адсорбированным слоем оксида графена: аналитическая и термодинамическая характеризация
Аннотация
Целью данной работы стало получение новой неподвижной фазы для ионной хроматографии с адсорбированным оксидом графена и изучение её свойств. Для этого сополимер стирола и дивинилбензола модифицировали путем адсорбции на его поверхности слоя оксида графена и его дальнейшего восстановления. В качестве базового слоя выступал сополимер первичного амина с диэпоксидом, полученный in situ и электростатически закрепленный на поверхности модифицированной матрицы. Положительно заряженные ионообменные центры были получены путем алкилирования третичных аминогрупп базового полимера диэпоксидом и дальнейшего аминирования третичным амином.
Путем построения билогарифмических зависимостей факторов удерживания ионов от концентрации элюента исследован механизм удерживания некоторых аналитов. Показано, что использованный в работе подход к синтезу анионообменников приводит к реализации преимущественно ионообменного механизма удерживания не только поляризуемых (Br‑, NO3-, ClO3-), но и сильно поляризуемых анионов (I-, SCN-, ClO4-). Для исследуемых аналитов рассчитаны кажущиеся константы ионного обмена или исправленные коэффициенты равновесия, а также показана близость рассчитанных с их помощью исправленных времен удерживания к экспериментальным данным.
Полученная неподвижная фаза показала значительное снижение селективности в парах NO3-/Cl- и NO3-/Br- и рост эффективности пиков бромида и нитрата (N(NO3-) = 42000 ТТ/м) относительно описанных в литературе химически модифицированных сорбентов со схожей структурой ионообменного слоя. Это говорит о перспективности сочетания предварительной адсорбции оксида графена и электростатического закрепления ионообменного слоя на его поверхности с целью повышения гидрофильности сорбента и степени экранирования полимерной матрицы. Продемонстрирована возможность экспрессного разделения 7 стандартных неорганических анионов (F-, Cl-, NO2-, Br-, NO3-, SO42-, PO43-) за 7 мин в режиме градиентного элюирования с использованием гидроксидного элюента. Полученный сорбент успешно использован для анализа питьевой воды и почвы: показана высокая внутри- и межсуточная воспроизводимость, правильность подтверждена методом «введено-найдено».
Скачивания
Литература
Weiss J. Handbook of ion chromatog-raphy. 4 ed. Weinheim, WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2016, 1576 p. https://doi.org/10.1002/9783527651610
Pohl C.A., Stillian J.R., Jackson P.E. J. Chromatogr. A, 1997; 789(1-2): 29-41. https://doi.org/10.1016/S0021-9673(97)00705-X
Zatirakha A.V., Uzhel A.S., Smo-lenkov A.D., Shpigun O.A. Mosc. Univ. Chem. Bull., 2017; 72(6): 289-302. https://doi.org/10.3103/S002713141801008X
Shchukina O.I., Zatirakha A. V., Smo-lenkov A.D., Nesterenko P.N., Shpigun O.A., Chromatographia, 2015; 78: 147-155. https://doi.org/10.1007/s10337-014-2831-5
Pohl C., Saini C., J. Chromatogr. A, 2008; 1213(1): 37-44. https://doi.org/10.1016/j.chroma.2008.10.072
Zhang K., Zhao Y., Ye M., Lou C., Zhu Y. J. Chromatogr. A, 2022; 1682: 463498. https://doi.org/10.1016/j.chroma.2022.463498
Yu X., Lei X., Zhu Y., Zhao Q. Micro-chim. Acta, 2022; 189: 239. https://doi.org/10.1007/s00604-022-05324-3
Kaplin A.V., Rebrikova A.T., Eremina E.A., Chumakova N.A., Avramenko N.V., Korobov M.V. Membranes, 2023; 13: 53. https://doi.org/10.3390/membranes13010053
Liang X., Hou X., Chan J.H.M., Guo Y., Hilder E.F., Trends Anal. Chem., 2018; 98: 149-160. https://doi.org/10.1016/j.trac.2017.11.008
Zhang K., Cao M., Lou C., Wu S., Zhang P., Zhi M., Zhu Y. Anal. Chim. Acta, 2017; 970: 73–81. https://doi.org/10.1016/j.aca.2017.03.015
McCalley D.V. J. Chromatogr. A, 2010; 1217(20): 3408-3417. https://doi.org/10.1016/j.chroma.2010.03.011
Schuster G., Lindner W., J. Chroma-togr. A, 2013; 1301: 98-110. https://doi.org/10.1016/j.chroma.2013.05.065
Khrisanfova A., Smagina M., Maksi-mov G., Tsizin G., Shpigun O., Chernobrovki-na A. J. Chromatogr. A, 2025; 1758: 466201. https://doi.org/10.1016/j.chroma.2025.466201
Ivanov V.A., Karpyuk E.A., Sorbtsionnye I Khromatograficheskie Protsessy, 2015; 15(1): 19-34. https://doi.org/10.17308/sorpchrom.2015.15/251
Gorbovskaia А.V., Talipova I.I., Timichev А.А., Uzhel А.S., Shpigun O.А., Ind. Lab. Diagn. Mater., 2023; 89(10): 19-24. https://doi.org/10.26896/1028-6861-2023-89-10-19-24
Gorbovskaya A.V., Popkova E.K., Uzhel' A.S., Shpigun O.A., Zatirakha A.V. J. Anal. Chem., 2023; 78: 748-758. http://dx.doi.org/10.1134/s1061934823060060
Marcano D.C., Kosynkin D. V., Berlin J.M., Sinitskii A., Sun Z., Slesarev A., Ale-many L.B., Lu W., Tour J.M. ACS Nano, 2010; 4(8): 4806-4814. https://doi.org/10.1021/nn1006368
Shen Y., Zhu X., Zhang F., Yang B., J. Chromatogr. A, 2025; 1746: 465792. https://doi.org/10.1016/j.chroma.2025.465792
Uzhel A.S., Shchukina O.I., Zatirakha A.V., Smolenkov A.D., Shpigun O.A. Mosc. Univ. Chem. Bull., 2015; 70: 19-27. https://doi.org/10.3103/S0027131415010083
Chernova M.V., Shashnina G.V., Pi-rogov A.V., Shpigun O.A., Moscow Univ. Chem. Bull., 2004; 45(1): 27-30.
Zatirakha A.V., Smolenkov A.D., D’yachkov I.A., Shpigun O.A. Univ. Chem. Bull., 2011; 52(5): 375-381.
