Please use this identifier to cite or link to this item: http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-1838
Main Title: Membrangestützte Probenvorbereitung für die Ionenchromatographie
Translated Title: In-line membrane-based sampling and sample preparation in hyphenation with ion chromatography
Author(s): Kiesow, Tatjana
Advisor(s): Frenzel, Wolfgang
Granting Institution: Technische Universität Berlin, Fakultät II - Mathematik und Naturwissenschaften
Type: Doctoral Thesis
Language: German
Language Code: de
Abstract: Die Probenvorbereitung in der chemischen Analytik ist heute oft noch mit einem großen Zeitaufwand verbunden. Sie stellt durch die meist manuelle Durchführung eine Fehlerquelle u.a. durch Kontamination und Probenverlust dar. Für die Analyse ionischer Verbindungen ist der Einsatz der Ionenchromatographie aufgrund ihrer vielfältigen Möglichkeiten zur Trennung und Detektion weit verbreitet. Prinzipiell erweist sich eine Probenvorbereitung für die Ionenchromatographie dann als notwendig, wenn die Säule und damit die Trennung und Detektion der Analytionen durch die Probenzusammensetzung negativ beeinflusst wird. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, mit membrangestützten Separationsmethoden die Möglichkeiten der in-line Probenvorbereitung für die Ionenchromatographie (IC) zur Bestimmung ausgewählter Analytionen zu untersuchen und Experimente zur Optimierung der Separationsverfahren durchzuführen. In der vorliegenden Arbeit wurde die Gasdiffusion (GD), die Dialyse und die Mikrodialyse als Membranseparationsverfahren im Fließsystem verwendet. Für Sulfit, Nitrit und die simultane Bestimmung von kurzkettigen Aminen und Ammonium erfolgte die Entwicklung von leicht automatisierbaren in-line Probenvorbereitungsmethoden für die IC unter Nutzung der GD. Hierzu wurden Untersuchungen hinsichtlich des Aufbaus des Fließsystems und der beeinflussenden Parameter im Fließsystem, wie Konfiguration der Gasdiffusionszelle und Fließratenverhältnisse, durchgeführt. Es gelang für die aufgeführten Analyten die Bedingungen im Fließsystem so zu gestalten, dass in der Zeit, die für die Aufnahme eines Chromatogramms notwendig war, für die nächste Probe die in-line Probenvorbereitung erfolgte, und so eine relativ hohe Analysenfrequenz gewährleistet wurde. Störende Matrixkomponenten konnten in Realprobenmessungen durch die GD effektiv abgetrennt werden. Für die Analytionen Phosphat, Sulfat, Nitrat und Chlorid erfolgten experimentelle Untersuchungen mit der Mikrodialyse (MD) aus stagnierenden Probe- ,bzw. Standardlösungen mittels einer, von der Akzeptorlösung durchflossenen Hohlfasermembran. Dabei wurden die den Separationsprozess beeinflussenden Parameter im Fließsystem und die gegenseitige chemische Beeinflussung der zu dialysierenden Substanzen auf die Dialyserate untersucht. So konnte ein geeignetes System der Mikrodialyse zur Untersuchung von Realproben entwickelt und genutzt werden. Vergleichende Messungen der Analyten in Realproben mit der Dialyse im Fließsystem ergaben: Für die durchgeführten Untersuchungen von Oberflächenwasser erwiesen sich beide Methoden als geeignet. Beide Systeme konnten ohne Störungen genutzt werden und weisen einen einfachen Aufbau und eine leichte Handhabbarkeit auf. Die MD zeichnet sich auf Grund der höheren Dialyseraten, gegeben durch eine größere Membranaustauschfläche gegenüber einem kleinen Akzeptorvolumen, mit einer höheren Empfindlichkeit aus. Die Messergebnisse beider Methoden waren mit der durchgeführten konventionellen Probenvorbereitung vergleichbar. Grundsätzliche Vorteile der entwickelten membrangestützten in-line Probenvorbereitungsmethoden für die IC gegenüber konventioneller Probenvorbereitung sind u.a.: Eine geringe Kontaminationsgefahr durch geschlossene Fließsysteme. Die Reduzierung der Fehlermöglichkeiten durch die Automatisierung. Eine höchst selektive Separation der Analyten von der Probe mittels der GD. Integration von verschiedenen Probenvorbereitungsschritten neben der Membranseparation, wie Verdünnung, bzw. Anreicherung der Analyten. Geringer Verbrauch an Probe und Reagenzien, geringe Kosten und eine automatisierbare Kalibrierung im Fließsystem.
The sample preparation in chemical analysis is a very time consuming procedure. It is usually carried out manually, which might lead to systematic error in accuracy such as sample contamination and even the loss of sample. Ion chromatography is a commonly used method for the analysis of ionic compounds since there is a wide variable of separation techniques and detectors. In principle, sample preparation is necessary if the column is negatively influenced by the sample composition. Without proper preparation the separation and detection of ionic compounds could be adversely effected. The aim of this work was the development of a membrane based separation method, allowing for the sample preparation of certain ions such as sulphite, nitrite and ammonium, that would work in-line with chromatograph. Gas diffusion (GD), dialysis and microdialysis were investigated with respect to their suitability as a membrane separation method within a flow system. GD was used as an in-line sample preparation method, which can be easily automated, for the analysis of sulphite and nitrite ions as well as the simultaneous determination of short chain amines and ammonium. Therefore, systematic investigations were carried out regarding the set-up of the flow-system and parameters which influence the flow system, such as the configuration of the GD cell and ratios of flow rates. It was possible to optimise this method for the above mentioned ions. This allowed for simultaneous sample preparation and analysis by preparing inline a new sample while the chromatogram of the previous sample is recording. This leads to relatively high analysis efficiency. Matrix compounds, which might interfere with the measurement were effectively eliminated during samples measurements. Microdialysis was used for the preparation of samples, which contained phosphate, sulphate, nitrate and chloride as analytes. Therefore the sample or standard solution was kept static while the acceptor solution was pumped through hollow fiber membrane. Parameters which influence the separation process within the flow system, as well as the dependence of the dialysis rate on the chemical interaction of the substances, shall be dialysated were investigated. It was possible to develop and use a suitable microdialysis system for characterisation of samples. The comparison measurements of the analytes in samples when using dialysis in flow systems determined that both methods are suitable for the analysis of fresh water samples. They possessed a simple and effective set-up can be easily operated and could be used without any disturbance. However microdialysis is the more sensitive method due to higher dialysisrates, which are achieved because of the high membrane surface and the relatively low volume of the acceptor solution. The results of measurements of either method are identical to results obtained using conventional sample preparation methods. In comparison to conventional methods, the advantages of these newly developed membrane base in-line sample preparation methods for the IC are: · The reduced risk of contamination due the use of a closed flow system · Reduction of human errors due the automatization of the process · A very selective separation of analytes from the sample by GD · Integration of various steps of the sample preparation, such as membrane separation, dilution and analyt enrichment. · Low consumption of sample and reagents · Low costs · Automated calibration within flow system
URI: urn:nbn:de:kobv:83-opus-18390
http://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/2135
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-1838
Exam Date: 20-Dec-2007
Issue Date: 22-Apr-2008
Date Available: 22-Apr-2008
DDC Class: 540 Chemie und zugeordnete Wissenschaften
Subject(s): FIA
Ionenchromatographie
Membran
Probenvorbereitung
FIA
Ion chromatography
Membrane
Sample preparation
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