Kapillaarielektroforeesin soveltaminen uuttofaasin koostumuksen analysointiin

Työn tarkoituksena oli löytää kapillaarielektroforeesimenetelmä (CE), joka soveltuisi metallien neste-nesteuutossa käytettävien orgaanisten uuttofaasien koostumuksen analysointiin. Kapillaarielektroforeesissa käytetyn elektrolyyttiliuoksen analyytti-kohtaista optimointia ei tässä työssä tehty, vaan liikkeelle lähdettiin fenoleille tarkoitetulla menetelmällä. Tarkasteltavia uuttoreagenssiryhmiä olivat hydroksi-oksiimit sekä fosfiinihappo- ja fosforihappopohjaiset reagenssit. Tutkittavia kaupallisia laimentimia olivat Orfom SX 11 ja Shellsol D70. Lisäksi tutkittiin kahta modifiointiainetta, TOPOa (tri-n-oktyylifosfiinioksidi) ja TXIB:tä (2,2,4-trimetyyli-1,3-pentaanidiolidi-isobutyraatti). Työssä tavoiteltiin kapillaarielektroforeesin hyötyjä erityisesti hydrometallurgisessa teollisuudessa. Suurimpana hyötynä ennakoitiin mahdollisuus analysoida suuria molekyylejä, kuten uuttoreagenssi-metallikomplekseja, joita ei pystytä analysoimaan kaasukromatografilla (GC). Näytteet voidaan myös analysoida ilman hidasta ja usein ei-kvantitatiivista derivatisointia. Kirjallisuudesta ei löytynyt aiempia artikkeleita CE:n soveltamisesta kyseisille aiheille. Kapillaarielektroforeesianalyyseissa pystyttiin esimerkiksi havaitsemaan hydroksi-oksiimin kuparikompleksi orgaanisessa faasissa. Seulonta-ajoissa yleisenä ongelmana oli kuitenkin tulosten heikko toistettavuus. Kapillaari-elektro-foreesi-menetelmä tarjoaa selvästi mahdollisuuksia tulevaisuudessa, mutta vielä sillä ei päästy luotettavaan toistoon sähkökentän häiriöiden ja elektrolyyttiliuoksen riittämättömän optimoinnin vuoksi. Lisäksi teollisissa olosuhteissa käytetyille autenttisille hydroksioksiimi- ja fosfiinihapponäytteille tehtiin perinteisiä kaasukromatografia-analyysejä, joiden perusteella voitiin nähdä uuttofaasin koostumuksen muuttuneen prosessissa. Hapettuminen sekä eri hydrolyysireaktiot ovat tärkeimmät syyt reagenssien ja laimentimien muuttumiselle. Näitä hajoamistuotteita ei tässä työssä onnistuttu analysoimaan kapillaarielektroforeesilla.

The purpose of this work was to find a capillary electrophoresis (CE) method to analyze the composition of the organic phase in metallurgical liquid-liquid extraction. The electrolyte solution of capillary electrophoresis was made based on an existing standard method for phenols. The analyte composition of the electrolyte solution was not optimized for the present case. Hydroxyoxime, phosphinic acid, and phosphoric acid based extractants were investigated. Commercial diluents, Orfom SX-11 and Shellsol D70, were investigated. Also two modifiers, TOPO (tri-n-octylphosphinic oxide) and TXIB (2,2,4-trimethyl-1,3-pentyldiol di-isobutyrate) were investigated. The benefits of capillary electrophoresis in hydrometallurgical industry were elucidated. The main expected advantage is the possibility to analyse large molecules, like extractant metal complexes, which cannot be analyzed by gas chromatography (GC). Moreover, the samples can be analysed without slow and non-quantitative derivatization. No previous articles on this topic were found in the literature. The Hydroxyoxime copper complex could for example be analyzed in the organic phase with capillary electrophoresis. However, in screening analyses, the main problem was poor reproducibility. Nevertheless, capillary electrophoresis is regarded to be able to offer many possibilities in the future, but because the electric interference and lack of optimisation of the electrolyte the analysis results in the present work were not satisfactory. Authentic hydroxyoxime and phosphinic acid extractant samples used in industrial conditions were also analysed with gas chromatography. These analyses enable us to follow the changes in the organic phase composition with time in process conditions. Oxidation and hydrolysis are the main reasons for the degradation of extractants and diluents. These degradation products could not be analyzed by capillary electrophoresis.