Polymeeriadsorbenttien käyttö kromatografisessa erotuksessa

Polymeeriadsorbentteja valmistetaan silloittamalla styreeniä, akrylaattia tai fenoliformaldehydiä. Useimmiten ristisilloittajana toimii divinyylibentseeni. Polymeeriadsorbenteissa ei itsessään ole ioninvaihtoryhmiä, joten ne sopivat ionittomien ja heikosti ionisoitujen aineiden adsorptioon. Usein polymeeriadsorbentteja käytetään vaihtoehtona aktiivihiilelle eri sovelluksissa. Työn kirjallisuusosassa on katsaus polymeeriadsorbenttien sovelluksiin lähinnä elintarviketeollisuudessa. Lisäksi siinä selvitetään polymeeriadsorbenttien rakennetta ja synteesimenetelmiä. Kokeellisessa osassa tutkittiin valittujen styreeni- ja akrylaattipohjaisten polymeeriadsorbenttien soveltuvuutta kromatografisen erotuksen stationaarifaasiksi. Kromatografia-ajoissa käytettiin eluenttina vettä, jonka lämpötila oli pääasiassa joko 75 tai 125 °C. Jälkimmäisessä lämpötilassa vesi on paineistettua neste, jota kutsutaan myös alikriittiseksi vedeksi. Malliaineina oli eri sokereita, aminohappoja sekä bentsoehappoa ja bentsyylialkoholia. Kromatografisen soveltuvuuden lisäksi selvitettiin adsorbenttien termistä kestävyyttä ja rakennetta. Termisesti polymeeriadsorbentit kestivät hyvin lämpötiloja 125 °C:eseen saakka. Polymeeriadsorbenteilla, joilla on suuri ominaispinta-ala, on myös suuri adsorptiokapasiteetti. Styreenipohjaiset adsorbentit erottivat kaikkia tutkittuja malliaineita akrylaattipohjaisia paremmin. Jotkut adsorbentit eivät erottaneet mitään tutkituista yhdisteistä. Lämpötilan nostaminen kavensi piikkejä ja nopeutti malliaineiden retentoitumista, mutta ei parantanut erottumista.

Polymeric adsorbents are prepared by crosslinking of polystyrene, polyacrylate or phenolformaldehyde. In most cases the crosslinker is divinylbenzene. Polymeric adsorbents do not have ion exchange groups. Thus they are suitable for adsorption of nonionic and weakly ionic substances. Polymeric adsorbents are often used as an alternative for activated carbon. In the literature part of the present work a review of the applications of polymeric adsorbents is given with an emphasis on food industry. In addition the structure and synthesis of the polymeric adsorbents is described. In the experimental part the applicability of styrene and acrylate polymeric adsorbents as chromatographic stationary phase was studied. The eluent was water at the temperatures of either 75 or 125 °C. At the latter temperature water is as a pressurised liquid, sometimes called subcritical water. The model components were different sugars, amino acids, benzoic acid, and benzyl alcohol. Thermally the polymeric adsorbents could resist well temperatures up to 125 °C. The polymeric adsorbents with a high spesific surface area, have also high adsorption capacity. The styrene based adsorbents separated the model components better than the acrylate based adsorbents. Some of the adsorbent did not separate any of the studied compounds. With increasing temperature, the peaks became narrower and the separation volume decreased. However, no improvement of the resolution was observed.