Ioninesteliuosten tutkiminen ionikromatografialla

Abstract

Critical Solution Technologies Ltd:n toimeksiantama tutkimus suoritettiin Teknologiakeskus KETEK Oy:llä. Työn tarkoituksena oli tutkia ionikromatografian soveltuvuutta betaiini- ja koliinikloridipohjaisten metalleja sisältävien ioninesteliuosten kvalitatiiviseen ja kvantitatiiviseen analysointiin. Analysoitavat komponentit valittiin Critical Solution Technologies Ltd:n tutkimuskohteisiin liittyen.

Ionikromatografiset määritykset suoritettiin laboratoriossa valmistetuille 1- ja monikomponenttiliuosnäytteille, joilla pyrittiin jäljittelemään työn toimeksiantajan liiketoiminnassaan ja tutkimuksissaan hyödyntämiä liuoksia. Tutkittavia komponentteja olivat betaiinin ja koliinikloridin lisäksi koboltti ja renium. Ionikromatografisissa koeajoissa sovellettiin laitteistotoimittajalta saatuja sekä tieteellisissä julkaisuissa esiteltyjä analyysiparametrejä.

Tutkimukselle asetetut tavoitteet saavutettiin betaiinin ja koliinikloridin kvalitatiivisessa ja kvantitatiivisessa analysoinnissa. Oikeiden analysointiparametrien valinnalla kyseisten yhdisteiden analysointi oli mahdollista. Koliinikloridin ja betaiinin ionikromatografisessa analysoinnissa suositellaan käytettäväksi heikkoa kationinvaihtokolonnia sekä eluenttina liuosta, joka koostuu metaanisulfonihaposta ja asetonitriilistä tai typpihaposta ja 2,6-dikarboksyylihaposta.

Kirjallisuudessa esitetyistä tutkimustuloksista poiketen koboltin ja reniumin määritys ei kuitenkaan ollut mahdollista käytössä olleet matriisit ja analyysiolosuhteet huomioiden. Koeajoissa käytetyt kolonnit erosivat kirjallisuudessa esitetyissä tutkimuksissa käytetyistä kolonneista, minkä todettiin mm. osittain olevan syynä metallien määrittämisen epäonnistumiseen.

This thesis was made for Critical Solution Technologies Ltd. at Technology Centre Ketek Ltd. The purpose of this study was to find out the applicability of ionchromatography for qualative and quantative determination of metal containing betaine and choline chloride based ionic liquid solutions.

Ion chromatography analyses were performed for synthetic solutions imitating the real solutions utilised by Critical Solution Technologies Ltd. The analysed components were: betaine, choline chloride, cobalt and rhenium. The analyses parameters were chosen according to the instructions of the equipment supplier and according to the information of scientific publications.

Good results were achieved with the determinination of betaine and choline chloride. As a result, qualitative and quantitative analysis were possible of those compounds. The analyses can be performed by using a weak cation exchange column and an eluent containing methanesulphonic acid and acetonitrile or nitric acid and dipicholinic acid. On the other hand, the determination of cobalt and rhenium was not possible in this case. The metal analysis was not successful because the columns used differed from those of mentioned in a literature.