6.3.3. Электрокинетический ввод пробы
При этом способе ввода сосуд с пробой, в который погружен капилляр, соединяется с источником напряжения, и под действием короткого импульса напряжения компоненты пробы перемещаются в разделительный капилляр. Количество введенной пробы при этом способе зависит от величины приложенного напряжения (Uj), времени (tj), в течение которого приложено напряжение, и подвижности компонентов пробы:
где с — концентрация пробы в растворе. Из этой зависимости видна проблема данного способа ввода пробы: компоненты пробы с различной подвижностью будут детектироваться по-разному. Если сравнить площади пиков проб с различными подвижностями при электрокинетическом и гидростатическом способах ввода пробы, то отчетливо видно, что ион, перемещающийся быстрее, при электрокинетическом вводе всегда даст больший пик и будет вводиться в капилляр с некоторой селективностью. Таблица 10 показывает отношение площадей для растворов пробы равной концентрации быстро перемещающегося рубидия и более медленных тестовых ионов.
Если разделить отношение площадей пиков из колонок 2 и 3, то получим "фактор различия" обоих ионов. Он показывает, во сколько раз больше концентрируется более быстрый ион при электрокинетическом вводе пробы. Колонка 4 дает дополнительно отношение подвижностей ионов. Корреляция с колонкой 3 убедительно показывает, что "фактор различия" совпадает с отношением подвижностей. Различная скорость миграции при электрокинетическом вводе проб определяет разную скорость отбора разных ионов.
Электрическое сопротивление раствора пробы (ионная сила) по сравнению с раствором электролита также влияет на воспроизводимость метода. Это явление проще всего может быть показано при непосредственном сравнении обоих способов ввода пробы и представлено на рис. 20.
Рис. 20. Зависимость площади пика от электрического сопротивления раствора пробы при гидростатическом и электрокинетическом способах ввода пробы.
Если вводится раствор ионов калия и лития в чистой воде (сопротивление 18 кОм), то разница между гидростатическим и электрокинетическим вводами пробы наибольшая. Разница будет меньше при увеличении электропроводности раствора пробы. В результате повышенной электропроводности при электрокинетическом вводе будет происходить перенос зарядов и других ионов и будет вводиться меньше ионов пробы.
ТМА — триметиламин, ДЭА — диэтиламин, аpr — аргинин.
Если существует электроосмотический поток, то при небольшом сопротивлении раствора пробы ионы вводятся в капилляр в основном в результате переноса раствора пробы за счет ЭОП, и электрофооретическое перемещение ионов играет только второстепенную роль.
Из рисунка также ясно видно, что этот эффект появляется только у ионов с очень высокой подвижностью. Наклон прямой для электрокинетического ввода калия больше, чем для лития. Причина заключается в большей подвижности калия. В случае гидродинамического ввода наклоном обеих прямых можно пренебречь, поскольку в данном случае вводимое количество пробы не зависит от сопротивления раствора пробы.
Несмотря на эти недостатки, с недавнего времени широко используется электрокинетический ввод пробы. С помощью так называемого "электростэкинга" удается сконцентрировать пробу от 10 до 500 раз, так что порог обнаружения метода вследствие этого в целом может быть снижен. Рис. 21 показывает процесс "электростэкинга" на примере ввода раствора с ионами, которые мигрируют с ЭОП. Подробности оптимизации этой техники даются а разделе "Эффекты обогащения при вводе проб (стэкинг)".
Рис. 21. Ввод раствора пробы с низкой электропроводностью.
А: большой объем пробы впрыскивается гидродинамически; В: молекулы пробы перемещаются к пограничному слою между зоной ввода пробы и разделительным буфером; С: сконцентрированные молекулы пробы перемещаются в разделительный буфер.
Для автоматизированного электрокинетического ввода пробы было установлено относительное стандартное отклонение (ОСО) 4.1 %. В общем, как и во всех методах с проблемами при вводе пробы, например, при капиллярной ГХ, за счет применения внутреннего стандарта можно существенно улучшить воспроизводимость количественного анализа.
6.3.4. Делитель пробы
По аналогии с капиллярной ГХ, при КЭ также описана система деления при вводе пробы. Электрические и гидродинамические системы деления пробы различаются между собой.
У электрического делителя пробы (см. рис. 22) в середине дозировочного капилляра находится ответвление в разделительный капилляр. К обоим капиллярам (дозировочному и разделительному) приложено поле различной напряженности. Таким образом, проба движется в двух различных токовых цепях, причем отношение деления можно давать как отношение обоих токов в капиллярах. Сообщалось, что погрешность этого метода не более 3 %.
При системе деления потока с помощью шприца, обычно применяемого в ВЭЖХ (ВЭЖХ-шприца), объем пробы вводится в Т-образную часть. Отношение деления дается через отношение диаметров и длин разделительного и сливного капилляров. Для этого метода ОСО, как описано в литературе, составляет около 2 %, однако необходим относительно большой объем пробы. Другие системы деления, в частности, основанные на использовании ВЭЖХ-насосов, обладают худшей воспроизводимостью.
Рис. 22. Схематическое представление электрического разделения пробы. I1, I2, I3 соответствуют потокам в различных частях капилляра; n1 соответствует количеству пробы перед ее разделением; n2 - введенное и n3 - оставшееся количества пробы.
6.3.5. Эффекты обогащения при вводе пробы (стэкинг)
Проблемы, связанные с воспроизводимостью ввода пробы при КЭ, обусловлены, кроме всего прочего, небольшой разницей в давлении и коротким временем ввода пробы. Большие вводимые объемы при нормальных условиях очень быстро уменьшают эффективность разделения за счет перегрузки по объему. Поэтому пытаются вводить большие объемы и концентрировать зоны перед разделением. Это удается за счет использования различных эффектов перед собственно разделением с помощью КЗЭ. Эффекты концентрирования получаются, если работают с негомогенными буферными системами. В простейшем случае проба вводится из чистого водного раствора. Из-за различия в электропроводности между раствором пробы и буфером проба сначала ускоряется в сильном поле до границы между буфером и раствором пробы, но затем замедляется после входа в область буфера с пониженной напряженностью поля. Этот эффект уже был показан на рис. 21 и при электрокинетическом вводе пробы описан как "электростэкинг".
В качестве альтернативы раствору непосредственно перед вводом пробы в капилляр вводится "водяная пробка". Падение напряжения в непроводящей электричество воде так велико, что следующая зона пробы концентрируется при имеющемся там существенно более высоком напряжении. При этом степень концентрирования доходит до 100 (см. рис. 23).
