SPE Predavanje

7/23/2019 SPE Predavanje

http://slidepdf.com/reader/full/spe-predavanje 1/48

SEPARACIONE TEHNIKE U KVALITATIVNOJANALIZI NEORGANSKIH JONA

04. i 11. 05. 2011.Mirjana Aleksić



EKSTRAKCIJA ČVRSTOM FAZOM (SPE)

Primena SPE u anai!ine"r#an$%i& '"na

SPE Solid Phase Extraction



E%$ra%i'a *+r$"m ,a!"m 'e Se-arai"na $ee%i+na i e,i%a$na

me".a u -ri-remi u!"r%a/

E%$ra%i'a *+r$"m ,a!"m $e

-rimen'u'e u -"$u-%u0K"nenr"+an'a anaia1anai!i ra#"+a anaia1-re*i23a+an'u anaiaanaisi laboratorijskih uzoraka

4a 'e4a 'e SPESPE ?



REALNI UZORKAREALNI UZORKA

Mari%$

Anai

Iner,ereni'e

Matriksiz matriksa se izodi ekstrakcija

Analitis!itiani joni ili jedinjenje

"nter#erencijaometaj$ća jedinjenja ili jonikoja se $klanjaj$

"s!it% &e#inisati tri osnonekom!onente realno' $zorka



(u!"ra% m"ra .a 5u.e(u e*n"m $an'u

( -rimena $ie #ra+iai'e6

( -rii$%a6 +a%uuma!orozni'rani)nik

)rstadsor*ens

rastara)

E%$ra%i'a i! *+r$e ,a!e (SPE)

Ra$-".ea 'e.ne ii +i2e %"m-"neni u!"r%ai!me7u Te*ne ,a!e i *+r$e ,a!e SOR8ENTA

Sledeći korak

"s!iranje )rste #aze sa el$entom Analit seel$ira+ s!ira sa Sor*enta &esor*$je

El$ent rastara) Analit $ el$at$



IZOLOVANJE ANALITA

a) U! reeni'u i'an"# anaia

5) U! reeni'u iner,ereni'a

a) A%i+na $u-$ana m"9e .a 5u.e ZA:R;ANA ."% $e "mea'u3e$u-$ane i! mari%$a i$-ira'u %r"! $"r5en/ A%" 'e

a%i+na $u-$ana u ni$%im %"n/ !5"# %"nenr"+an'a i-re*i23a+an'a/

5) A%i+na $u-$ana m"9e .a 5u.e POPU4TENA ."% $e"mea'u3e $u-$ane !a.r9a+a'u na $"r5enu/ A%" 'e a%i+na$u-$ana ."+"'n" %"nenr"+ana $am" !5"# -re*i23a+an'a/

,rzina !rotoka 25 m-min



/A S 2 S33A PSP/A 6A "6&AA3E

A3A-"A P7"ME3M E/S7A/8"E 97SM :A6M ;A SE "M PSP8"MA 6A&7<AA=S7,E> 3A 97S :A6" =S7,E3> ?



3aesti tri rste interakcija $ sistem$3aesti tri rste interakcija $ sistem$

A3A-" MA7"/S ( S7,E3 A3A-" MA7"/S ( S7,E3

&e#inisati koja od interacija mora *iti&e#inisati koja od interacija mora *iti najsla*ija+najsla*ija+ kojakoja najja)anajja)a zazado*r$ i e#ikasn$ SPEdo*r$ i e#ikasn$ SPE

Analit Matriks Analit Matriks

Analit Sor*ent Analit Sor*ent Analit El$entAnalit El$ent

najsla*ija najsla*ija

najja)a najja)a



&$'otrajana ikom!likoana !roced$ra eće za!remine or'anskih Ekstrakti la@ni

tra'oi odene #aze

#aktori koncentrisanjao'rani)eni Stro'a kontrola $sloa

= !B t 0 8 B ="> µ >

/raće reme za izoCenje Smanjena $!otre*a or'anskih rastara)a Poećanje #aktora koncentrisanja 1 ( 1000

P7EDE3E --E " SPE

--E SPE



PORE<ENJE LLE I SPE

a> 200 ( 500 ml rastara)a

*> m$ćkanje kontin$alni !roce s

c> 'radi se em$lzija d> niska slektinost

#> 1 ( 2 sata $zork$

2 ( 20 ml2 ( 20 ml rastara)a rastara)a

!roces ceCenja !roces ceCenja

ne 'radi se em$lzija ne 'radi se em$lzija isoka selektinostisoka selektinost

=adsor*ent>=adsor*ent>

10 ( 20 min. 10 ( 20 min. $zork$ $zork$

SPESPELLE LLE



1

2

3

4

is!iranje inter#erencija

el$iranje analitananoenje $zorka

kondicioniranje

Fa!e (SPE) u -"$u-%u reeni'e i'an"# anaia

Pian'e=Na+e$i re."$e. !a > "$n"+ne ,a!e %". SPE e%$ra%i'eU! !a.r9a+an'e (reeni'u) i'an"# anaia



3ekondicioniran 3ekondicioniran KondicioniranKondicioniran

/ondicioniranje sor*enta /ondicioniranje sor*enta

/ondicioniranje sor*enta !o'odnim rastara)em/ondicioniranje sor*enta !o'odnim rastara)emomo'$ćaa re!rod$ktino zadr@aanje Analita omo'$ćaa re!rod$ktino zadr@aanje Analita

solatacija+ kaenje sor*enta.solatacija+ kaenje sor*enta.Sor*ent se ne sme os$iti.Sor*ent se ne sme os$iti.



"s!iranje ne)istoća "s!iranje ne)istoća

"z*orom !o'odno' rastara)a ne@eljene kom!onente se is!iraj$."z*orom !o'odno' rastara)a ne@eljene kom!onente se is!iraj$.

El$iranje analita El$iranje analita

Analit se el$ira =desor*$je> selektinim rastara)em .Analit se el$ira =desor*$je> selektinim rastara)em .Analit oako !re)ićen mo@e da se analizira.Analit oako !re)ićen mo@e da se analizira.



F isoki i re!rod$ktini od'oori zaisoki i re!rod$ktini od'oori za

kisele+ *azne i ne$tralne analite.kisele+ *azne i ne$tralne analite.

F s!eno izoloanje kom!onenti lekoa is!eno izoloanje kom!onenti lekoa i

meta*olita iz *iolokih materijala meta*olita iz *iolokih materijala

FMo'$ se odreCiati elike za!remine $zorka.Mo'$ se odreCiati elike za!remine $zorka.F ,rza i je#tina metoda ,rza i je#tina metoda

F7etencija ciljano' analita na Sor*ent$ $7etencija ciljano' analita na Sor*ent$ $

sta*ilnom hemijskom o*lik$ sta*ilnom hemijskom o*lik$ dreCianje Analita s!re'n$tim tehnikamadreCianje Analita s!re'n$tim tehnikama



ak$m !$m!a ak$m !$m!a





Au"mae. S"i. P&a$e E?rai"n

re re Caj za elike za!remine $zorkaCaj za elike za!remine $zorka



Primena SPE $ !ost$!k$ koncentroanja analita Primena SPE $ !ost$!k$ koncentroanja analita

&e#inisati i izra)$nati #aktor koncentroanja $ &e#inisati i izra)$nati #aktor koncentroanja $ SPE ako je za analiz$ $zorka ode od 500m-SPE ako je za analiz$ $zorka ode od 500m-++ nakon nakon /oncentroanja P* /oncentroanja P* 2G 2G + 8$ + 8$ 2G 2G i 8d i 8d 2G 2G (jona eks!erimentalno (jona eks!erimentalno

dreCena za!remina el$ata od 20 m- 8l sa kojim jedreCena za!remina el$ata od 20 m- 8l sa kojim jedo*ijena kantitatina desor!cija.do*ijena kantitatina desor!cija.

( )

( ) desorpcijuvnukvantitati zaeluataV a Zapre

uzorka polaznog V a zapreukupnaanjakoncentrov Faktor

min

min=

2520

500==anjakoncentrov Faktor



reersno(#azno !akoanje normalno( #azno !akoanje

!akoanje za jonsk$ izmen$

"z*or sor*enta a@an je za $s!en$ SPE





ezane #aze ezane #aze

Či$a Sii%aČi$a Sii%a ((SiOSiO@@>>??

8(2 8(2 etil sililetil silil (Si(8 (Si(8 2 2 (8 (8 H H

8(1I 8(1I oktadecil sililoktadecil silil (Si(=8 (Si(=8 2 2 > > 1J 1J (8 (8 H H

83 83 cijano!ro!il silil cijano!ro!il silil (Si(=8 (Si(=8 2 2 > > H H (83 (83

Modi#ikoa silika

8 8 (I oktil silil Si(=8> (I oktil silil Si(=8> J J (8 (8 H H



SOR8ENTI U SPE

Si Si

OH

Si

P"arni $"r5eni

OH

O O

OH

Či$a Sii%aČi$a Sii%a ((SiOSiO@@))??

Modi#ikoana silika

8383 cijano!ro!il silil cijano!ro!il silil (Si(=8 (Si(=822>>HH(83(83

3322 amino!ro!il silil amino!ro!il silil (Si(=8 (Si(=822>>HH(3(322



Polarne interakcije izmeC$ analita i sor*entaB

Polarno !olarna interakcija odoni)na eza+ di!ol(di!ol interakcija

Primer Ekstrakcija normalnih #aza

Polarni sor*ent( Polarni analit "zol$je se iz 3e!olarno' rastara)aEl$ira se Polarnim rastara)em



Polarne interakcije

"nterakcije izmeC$ analita i !olarno' silika sor*enta



3e!olarni sor*enti 3e!olarni sor*enti

Polistiren-divinilbenzenPolistiren-divinilbenzen PSPS-DVB-DVB

ako hidro#o*an elika !orina+ eći ka!acitet ali mala selektinost ako hidro#o*an elika !orina+ eći ka!acitet ali mala selektinost

3e!olarne interakcije izmeC$ $'ljoodoni)nih3e!olarne interakcije izmeC$ $'ljoodoni)nihdeloa #$nkcionalnih 'r$!a sor*enta i analita deloa #$nkcionalnih 'r$!a sor*enta i analita



S iO

S

8(1I 8(1I

Oi

S iO

S iO

S i

S i OS i

OS iO H

S i

OHO H

OH

Modi#ikoani silika sor*enti Modi#ikoani silika sor*enti 8(2 8(2 8 8 (I (I

3e!olarne interakcije izmeC$ ne!olarno' modi#ikoano ' slika3e!olarne interakcije izmeC$ ne!olarno' modi#ikoano' slikasor*enta i analita zasniaj$ se na an der Kaals(oim silama sor*enta i analita zasniaj$ se na an der Kaals(oim silama

Primer+ Ekstrakcija reerznih #aza Primer+ Ekstrakcija reerznih #aza

3e!olarni sor*ent 3e!olarni Analit izol$je se iz !olarnih3e!olarni sor*ent 3e!olarni Analit izol$je se iz !olarnihrastara)a = rastara)a = 2 2 > a el$ira se ne!olarnim rastara)em > a el$ira se ne!olarnim rastara)em



Polarna jedinjenja lako se adsor*$j$ na !olarne sor*ente Polarna jedinjenja lako se adsor*$j$ na !olarne sor*ente iz ne!olarne sredine i el$iraj$ se !olarnim rastara)ima iz ne!olarne sredine i el$iraj$ se !olarnim rastara)ima

3e!olarna jedinjenja se lako adsor*$j$ na ne!olarne sor*ante3e!olarna jedinjenja se lako adsor*$j$ na ne!olarne sor*anteiz !olarne sredine+ a el$iraj$ se ne!olarnim rastara)ima.iz !olarne sredine+ a el$iraj$ se ne!olarnim rastara)ima.



onske interakcije(izmeC$ naelektrisano' analita i sor*entaonske interakcije(izmeC$ naelektrisano' analita i sor*entasa #$nkcionalnom 'r$!om s$!rotno' naelektrisanja sa #$nkcionalnom 'r$!om s$!rotno' naelektrisanja

onske interakcije onske interakcije

ak katjonski izmenjia) ak katjonski izmenjia)

sor*ent sor*ent

analit analit

onske interakcije na kiseloj siliki onske interakcije na kiseloj siliki

isoka retencija 'lanih jona+ sla*aisoka retencija 'lanih jona+ sla*aselektinost za jone metala $ tra'oima selektinost za jone metala $ tra'oima

Analit katjon"zmena katjona



sor*ent sor*ent

analit analit

ak anjonski izmenjia)ak anjonski izmenjia)

onski interakcije na *aznoj silikionski interakcije na *aznoj siliki

Anjon analitAnjon analitizmena anjona izmena anjona



Primena SPE ekstrakci je $ analizi neor'anskih jona

Selek ti no razd ajanjejona

/oncen tro anje $zorka

0dreCi anje tra'o a me tala.me ta

l jona



See%i+n" ra!.+a'an'e Zn(II) i M#(II) ". Ca(II) '"na -rimen"m SPE

,ioloki zna)ajni joni M'2G+ 6n2G+ 8a2G

Ra!.+a'an'e %"m-"neni $me2e !a$ni+a $e na ra!i*i"m a,inieu+e!i+an'a M'2G+ 6n2 G+ 8a2G+ '"na !a *+r$u ,a!u/

Č+r$a ,a!a1 m".i,i%"+ana $ii%a ".n"$n" Eri"&r"mrn"T $ii%a#e/

Ra!i*ia $a5in"$ %"m-e%$a Eri"&r"mrn"T $a '"nima M#@B1 Zn@B1Ca@B -re.$a+'a "$n"+ !a ra!i*i a,inie n'i&"+"# +e!i+an'a $a"+im in.i%a"r"m na -"+r2ini $ii%a#ea m".i,i%"+an"# $a ERT1 2""m"#u3a+a n'i&"+u -re%"nenrai'u1 $u%e$i+n" euiran'e ira!.+a'an'e na *+r$"' ,a!i/



H 2 In- -H + HIn 2-

ERIO T H 3 In - iselina ili !aH 2 In

cren ! L(J

"e2++ HIn2- "eIn- + H +

ERIOHRO" #R!O-T

!la ! J(11

-H + In 3-

narand@ast ! 11(12

!la cren



lo'/ lo'/ lo'/

! 8a"n( M'"n( 6n"n(

J+0 0+I 2+4 I+4

"#K C %"n$(an(a $(a5in"$(i %"m-e%$a

$(a5in"$( %"m-e%$a

lo'/6n"n(

lo'/8a"n(

lo'/M'"n(

< <



Pri!rema )rste #azeB silika(erio #aze

1>. aktiiranje silika'ela sa c.8l

nastaje silika ( 8l

@)/ rastaranje eriohromcrno(=E7> $ relom dioksan$ H>. meanje rastora eriohromcrno sa silika ( 8l

4>. silika 8l G E7(3a silika(E7 G 3a G G 8l (

5>. #iltriranje i is!iranje talo'a dioksanomi alkoholom do '$*itka *oje indikatora

&o*ija se modi#ikoana )rsta #aza sa eriohromcrnim



Si 2 Si(8 2 (=8 2 > 2 ( H S( E7G Me 2G

modi#ikoana silika sa E7 rea'$je sa jonima metala $z 'raCenje kom!leksa

I$-i(i+an'e $(a5in"$(i -"'e.ina*ni& %"m-e%$a me(aa$a $ii%aAERT ,a!"m -ri ra!i*i(im -H +re.n"$(ima0

silika(E7 se mea sa !$#era od ! 1(1o.

ako !$#eroana silika(E7 #aza se dodaje rastor$ koji sadr@i 1m-6n=""> ili M'=""> jona i m- 1M 3aAc. Smea se mea H0min$ta.

3akon H0 min$ta odreC$je se ste!en hidrolize kom!leksamerenjem kon. slo*odih jona metala !omoć$ AAS.

Sta*ilnost silika E7 #aze je zadooljaaj$ća !ri ! 4 J+$ tom interal$ ! ste!en njene hidrolize je manji od 2N.



dreCianje ka!aciteta ezianjametala za sor*ent $ #$nkciji !

/O /APA8"E S7,E3A( $k$!na koli)ina s$!stance+koja je adsor*oana na !oznatoj koli)ini sor*enta !odo!timalnim $sloima.

S$a silika(E7 #aza doda se meaini$%& 'ona %etala = 6n2G+ 8a2G i M'2G> G 9 mL pufera

(serija, pH 1 – 10) 30min meša, zatim se filtrira

i ispira v!m" #eri se $n%" sl&!n'

nee$stravan' metala S"

*i+e pH vea $n%" sl&!ni jna metala

-iše pH manja $n%" sl&!ni jna metala



dreCianje selektinosti

"zodi se analizom meaine samo da jona jednakih koncentracija

6n 8a 6n M' M' 8a

na iza*ranoj ! rednosti

7astor da metala !omea se sa odreCenom masom modi#ikoane

silike (a konc. jona metala $ #iltrat$ odreC$je se !omoć$ AAS.





2.6n2G

1. 8a2G

)ost*)a

silika(E7

1>. /olona se na!$ni sa silika(E7

2>. zorak se !ro!$ta kroz kolon$ ie#l$ent se sak$!lja $ )a$ sa 3 H

H>. Adsor*oani joni 6n 2G i 8a 2G el$iraj$ ses$kcesinin !roticanjem !$#erskih

rastora odreCene ! rednosti od ieka ni@oj rednosti J( 4

4>. oni metala se odreC$j$ AAS

Smea 8a 2G i M' 2G el$ira se sa !$#erima %

1. ! J( L el$ira 8a 2G

2. ! L( 5 el$ira M' 2G

noenje$zorka

retencija6n2G 8a2G

$ 1M3aAc

3 H

P*ersi rastvori

$, )H . / el*ira se 8a 2G

2. ! L 4 el$ira se 6n 2G



lo'/ lo'/ lo'/8a"n( 6n"n( M'"n( <<

8a 2G !rolazi skoro *ez zadr@aanja z*o' malesta*ilnosti kom!leksa 8a"n(+ lo'/ 8a"n( 0+Inje'o a#initet !rema silika'el E7 je mali.

/om!leks cinka sa E7 je sta*ilniji i ja)e sesor*$je na silika'el(E7 .

Poste!enim sni@aanjem ! el$aciono' rastora+El$iraj$ se i 6n=""> joni+ jer se smanjenjem ! rednostismanj$je i sta*ilnost nje'oo' kom!leksa.6a odreCianje tra'oa metala ili analize elikih koli)ina $zorka+odr@aanjem ! rednosti kons. !osle el$iranja 8a 2G jona i $noenjemnoih koli)ina $zorka koncentrie se 6n 2G ili M' 2G jon na modi#ikoanoj siliki. /oncentracija jona se odreC$je AAS.



/antitatini !arametri

6n 2G i M' 2G joni do*ro se ekstrah$j$ na silika(E7 #azi $ koli)ini od 0+H20 i 0+25 mmol'.

8a 2G jon se najsla*ije ekstrah$je na silika(E7 #azi+ 0+05Hmmol'.a mo'$ćaa selektin$ ekstrakcij$ jona 6n 2G i M' 2G $ !ris$st$

8a 2G 7edosled ezianja jona metala 6n 2G Q M' 2G Q 8a 2G je $ korelacijisa konstantama sta*ilnosti Me(E7 kom!leksa 7edosled el$iranja je o*rn$t 8a 2G R M' 2G R 6n 2G



6aklj$)ak

Posti'n$ta je selektina ekstrakcija( razdajanje 6n=""> ili M'=""> od8a=""> jona.

Mo'$ćnost !rekoncentrisanja $zorkaza analiz$ tra'oa i elikihkoli)ina $zorka.

Silika se mo@e modi#ikoati i dr$'imli'andima $ zaisnostiod zahtea analize.



Metali se iz kom!leksa mo'$ oslo*oditi+ re'$lisanjem! !rimenom !$#ersko' 'radijenta za izdajanje

analita iz smee katjona+odnosno el$iranjem sa rastorom koji sadr@i dr$'i li'and sa kojimkatjon 'radi sta*ilniji kom!leks .

Primena SPE za odreCianjetra'oa *akra $ $zork$ ode.

Selektina ekstrakcija+ !rekoncentracija i odreCianje8$=""> $ $zorcima ode $ koncentracijama koje se nemo'$ detektoati $o*i)ajenim metodama AAS ili AES.



o*i)ajene SPE kolone s$ zamenjene mem*ranskimdiskoima sa oktadecilsikom silika(8 1I kao )rstom#azom+ )ija je !rednost $ ećoj *rzini !rotoka to je neo!hodno !ostići kada se !ro!$ta ećaza!remina $zorka(z*o' o*o'aćianja tra'oaelemenata+ tj koncentrisanja $zorka.El$iranje samanjim za!reminama rastara)a. Analit !ris$tan $

tra'oima se na taj na)in koncentrie.



Ekstrakciji )rstom #azom !redhodi red$kcijaEkstrakciji )rstom #azom !redhodi red$kcija8$=""> sa hidroksilamin(hidrohloridom8$=""> sa hidroksilamin(hidrohloridom =3 =3 2 2 ⋅⋅8l>8l>:ormiranje:ormiranje kom!leksa 8$="> kom!leksa 8$="> neok$!roin neok$!roin

3a )rstoj #azi silike(3a )rstoj #azi silike( 8 8 1I 1I == mem*ranski disk> mem*ranski disk> sor*$jesor*$je sese 8$="> 8$="> neok$!roin.neok$!roin. Mem*rana ne !okaz$jeMem*rana ne !okaz$jetendencij$ da zadr@aa 8$=""> jone. 3a'radjenitendencij$ da zadr@aa 8$=""> jone. 3a'radjenikom!leks 8$=">(neok$!roin je eoma sta*ilan+kom!leks 8$=">(neok$!roin je eoma sta*ilan+

ekstrakcija je e#ikasna.ekstrakcija je e#ikasna.



/om!leks se el$ira na ! 5 sa or'anskim/om!leks se el$ira na ! 5 sa or'anskimrastara)em izo!entanolomrastara)em izo!entanolomo!timalno ! od 4 do I+5.o!timalno ! od 4 do I+5.3a !3a ! Q I+5 !relazi $ 8$=3 Q I+5 !relazi $ 8$=3 H H > > 4 4

2G 2G

el$at$+ nakon kantitatine ekstrakcije+ el$at$+ nakon kantitatine ekstrakcije+

sadr@aj *akra je odreCensadr@aj *akra je odreCens!ektro#otometrijski s!ektro#otometrijski na 454 nm



Primenom SPE diskoa koji sadr@e s!eci#i)n$

81I =oktadecil silika> mem*ran$ omo'$ćeno jekoncentrisanje *akra iz $zorka ode $ kojoj se*akar !rimenom $o*i)ajenih metoda analize AAS ili AES ne *i detektoao. Primenjenamem*rana !okaz$je a#initet samo !remakom!leks$ 8$="> jona sa neok$!roinom+ a ne i!rema 8$=""> jonima. El$iranje kom!leksa seizodi izo!entil alkoholom+ a sadr@aj *akra!reko 8$=">(neok$!roin kom!leksa se odreC$je

s!ektro#otometrijski.



PrimeriPrimeri

Ako je jon metalaAko je jon metala M M nG nG sor*oan na )rstoj #azi $ #ormisor*oan na )rstoj #azi $ #ormi helatahelata nanakoje na)ine mo@e da se el$ira sa sor*enta? koje na)ine mo@e da se el$ira sa sor*enta?

Modi#ikoana silika Modi#ikoana silika sadr@i helatne 'r$!e+sadr@i helatne 'r$!e+ M M nG nG $ o*lik$ helata $ o*lik$ helata

El$ent$ se doda kiselinaEl$ent$ se doda kiselina M M nG nG

$ el$at$ $ el$at$

El$ent sadr@i dr$'i helatni rea'ens+ 'radi se sta*ilniji kom!leks El$ent sadr@i dr$'i helatni rea'ens+ 'radi se sta*ilniji kom!leks dr$'i helat $ el$at$ dr$'i helat $ el$at$

El$ent or'anski rastara) helat $ el$at$ El$ent or'anski rastara) helat $ el$at$

razoren helatrazoren helat

Documents

SPE Predavanje