一、貯液罐
溶劑貯存主要用來供給足夠數(shù)量并符合要求的流動相,對于溶劑貯存器的要求是:
(1)必須有足夠的容積,以保證重復(fù)分析時有足夠的供液;
(2)脫氣方便;
(3)能承受一定的壓力;
(4)所選用的材質(zhì)對所使用的溶劑一律惰性。
由于離子的流動相一般是酸、堿、鹽或絡(luò)合物的水溶液,因此貯液系統(tǒng)一般是以玻璃或聚四氟乙烯為材料,容積一般以0、5~4L為宜,溶劑使用前必須脫氣。因為色譜柱是帶壓力操作的,在流路中易釋放氣泡,造成檢測器噪聲增大,使基線不穩(wěn),儀器不能正常工作,這在流動相含有有機溶劑時更為突出。
脫氣方法有多種,在離子色譜中應(yīng)用比較多的有如下方法:
(1)低壓脫氣法:通過水泵、真空泵抽真空,可同時加溫或向溶劑吹氮,此法特別適用純水溶劑配制的淋洗液。
(2)吹氦氣或氮氣脫氣法:氦氣或氮氣經(jīng)減壓通入淋洗液,在一定壓力下可將淋洗液的空氣排出。
(3)超聲波脫氣法:將沖洗劑置于超聲波清洗槽中,以水為介質(zhì)超聲脫氣。一般超聲30min左右,可以達到脫氣目的。新型的離子色譜儀,在高壓泵上帶有在線脫氣裝置,可自動對淋洗液進行在線自動脫氣。
二、高壓輸液泵
高壓輸液泵是離子色譜儀的重要部件,它將流動相輸入到分離系統(tǒng),使樣品在柱系統(tǒng)中完成分離過程。離子色譜用的高壓泵應(yīng)具備下述性能:
(1)流量穩(wěn)定:通常要求流量精度應(yīng)為±1%左右,以保證保留時間的重復(fù)和定性定量分析的精度。
(2)有一定輸出壓力,離子色譜一般在20MPa狀態(tài)下工作,比高效液相色譜略低。
(3)耐酸、堿和緩沖液腐蝕,與高效液相色譜不同,離子色譜所有淋洗液含有酸或堿,泵應(yīng)采用全塑Peek材料制作。
(4)壓力波動小,更換溶劑方便,死體積小,易于清洗和更換溶劑。
(5)流量在一定范圍任選,并能達到一定精度要求。
(6)部分輸液泵具有梯度淋洗功能。
目前離子色譜應(yīng)用較多的是往復(fù)柱塞泵,只有低壓離子色譜采用蠕動泵,但蠕動泵所能承受的壓力太小,實際操作過程中會出現(xiàn)問題。
由于往復(fù)柱塞泵的柱塞往復(fù)運動頻率較高,所以對密封環(huán)的耐磨性及單向閥的剛性和精度要求都很高。密封環(huán)一般采用聚四氟乙烯添加劑材料制造,單向閥的球、閥座及柱塞則用人造寶石材料。
一般來說,雙柱塞流量更平穩(wěn),脈動小,但構(gòu)造復(fù)雜,價格也比較高。
高效液相色譜采用不銹鋼或鈦合金材料,與高效液相色譜相比,離子色譜的泵體則采用全塑系統(tǒng),從而對酸、堿、鹽有抗污染的性能,并保證了對金屬離子測定的準確性。
1、單柱塞泵
單柱塞泵的壓力和流量波動大。采取一些必要的措施如增加阻尼器,對凸輪形狀作特別設(shè)計以及利用先進的電子技術(shù)也可獲得滿意的結(jié)果。早期的離子色譜和一些簡易型離子色譜儀常采用單柱塞泵系統(tǒng)。
2、雙柱塞泵
雙柱塞泵即兩個泵頭并聯(lián)使用,凸輪相差180°,使壓力和流量波動減少。因此這種雙柱塞泵可以不加阻尼器直接進入分離系統(tǒng),可以進行低壓梯度淋洗。如今大多數(shù)高檔離子色譜儀均已經(jīng)采用雙柱塞泵。
目前,較新型的微孔型離子色譜儀,由于其采用的色譜柱為2mm內(nèi)徑,為常規(guī)的4mm內(nèi)徑的色譜柱橫截面的1/4,因此在線速度不變的條件下,其流速為常規(guī)色譜的1/4,因此它采用的泵的流速為0、01~2、50 ml/min。
其主要特點是柱塞比較小,但結(jié)構(gòu)與常規(guī)的離子色譜儀相似。由于流速的減小,可以大大減少溶劑的用量。如以同樣的量進樣,靈敏度可以增大到原來的4倍。
三、梯度淋洗裝置
梯度淋洗和氣相色譜中的程序升溫相似,給色譜分離帶來很大的方便,但離子色譜電導(dǎo)檢測器是一種總體性質(zhì)的檢測器,因此梯度淋洗一般只在含氫氧根離子的淋洗液中采用抑制電導(dǎo)檢測時才能實現(xiàn)。
采用梯度淋洗技術(shù)可以提高分離度、縮短分析時間、降低檢測限,它對于復(fù)雜混合物,特別是保留強度差異很大的混合物的分離,是極為重要的手段。
另外,新型抑制器通過脫氣使淋洗液中CO2去除,碳酸鹽的淋洗液背景電導(dǎo)很低,使靈敏度大大增加,也可以實現(xiàn)碳酸鹽的梯度淋洗。
離子色譜梯度淋洗可分為低壓梯度和高壓梯度兩種,現(xiàn)分別介紹如下:
1、低壓梯度
是一種目前離子色譜較為廣泛采用的低壓梯度裝置,可進行四元梯度,它通過電磁比例閥的開關(guān)頻率,由控制器控制,再改變控制器程序,即可得一任意混合濃度。
2、高壓梯度
它是由兩臺高壓輸液泵、梯度程序控制器、混合器等部件所組成。兩臺泵分別將兩種淋洗液輸入混合器,經(jīng)充分混合后,進入色譜分離系統(tǒng)。它又稱為泵后高壓混合形式。
梯度淋洗的溶劑混合器必須具備容積小、無死區(qū)、清洗方便、混合效率高等性能,能獲得重復(fù)的、滯后時間短的梯度淋洗效果。
離子色譜儀可廣泛應(yīng)用于環(huán)境連續(xù)檢測、生產(chǎn)過程連續(xù)檢測等領(lǐng)域,該產(chǎn)品針對離子色譜法的在線檢測問題,進行了離子色譜法的在線檢測方法及檢測工藝、色譜數(shù)據(jù)的在線自動處理、產(chǎn)品的檢測能力及檢測精度等方面的研究,技術(shù)屬集成創(chuàng)新,其技術(shù)創(chuàng)新點主要體現(xiàn)在:
1、設(shè)計了離子色譜法的在線檢測流程,并采用嵌入式系統(tǒng),實現(xiàn)了三通道并行全自動檢測。
2、采用電導(dǎo)法的在線檢測工藝及數(shù)據(jù)自動處理技術(shù),可同時自動檢測陰離子F-、Cl-、NO2-、PO43-、Br-、NO3-、SO42-和陽離子Li、Na、NH4、K、Ca2、Mg2。3、創(chuàng)新性地提出了流動伏安檢測方法,實現(xiàn)了重金屬離子Cu2、Zn2、Pb2、Cd2的在線檢測。
離子色譜儀的色譜柱的維護:
1、進入色譜柱的樣品,均需要對其進行前處理。樣品中固體懸浮物、有機物和重金屬是影響色譜柱柱效的三大因素。
固體懸浮物的消除:使用0.45或0.22微米孔徑的微孔濾膜將樣品過濾即可。
有機物:固態(tài)樣品,其各檢測組份對高溫仍比較穩(wěn)定的,可以采用高溫灰化-淋洗液或去離子水浸取法將有機,離子色譜儀直接IC檢測。
液態(tài)樣品,可以采用22%雙氧水微波消解1.5h除去有機物后調(diào)節(jié)PH至中性,直接IC進樣檢測。(注意溶液濃度之間的換算)
重金屬:可以將樣品流經(jīng)陽離子交換樹脂除去重金屬后直接IC進樣。
2、組份高含量樣品影響色譜柱柱效。
高Cl樣品的處理:將樣品通過Ag處理柱將Cl-除去后進樣或稀釋后進樣分析。
高SO42樣品的處理:將樣品通過Bs處理柱將SO42-除去后進樣或稀釋后進樣分析。
3、實驗操作完畢,色譜柱用淋洗液密封保存。
離子色譜是高效液相色譜的一種,故又稱高效離子色譜(HPIC)或現(xiàn)代離子色譜,其有別于傳統(tǒng)離子交換色譜柱色譜的主要是樹脂具有很高的交聯(lián)度和較低的交換容量,進樣體積很小,用柱塞泵輸送淋洗液通常對淋出液進行在線自動連續(xù)電導(dǎo)檢測。離子色譜法是高效液相色譜法中分離分析溶液中離子組分的方法。離子色譜中使用的固定相是離子交換樹脂。離子交換樹脂上分布有固定的帶電荷的基團和能游動的配位離子。
離子色譜儀在化學(xué)環(huán)境當(dāng)中使用的較多,主要是用來分析化學(xué)以及相關(guān)的檢測操作。離子色譜儀我們平時在生活當(dāng)中是不會接觸到的,所以除非是專業(yè)人士。普通人對于離子色譜儀都是一知半解的狀態(tài)?,F(xiàn)在我們來看看離子色譜儀在購買的時候應(yīng)該具備的基本常識。
離子色譜儀在購買的時候我們注意先看看設(shè)備的基本性能參數(shù),如果離子色譜儀的技術(shù)參數(shù)不達標,那么這樣的離子色譜儀在使用的時候肯定會有問題出現(xiàn),使用的質(zhì)量和性能也都會非常差,所以我們在使用離子色譜儀的時候必須要注意先看看它的技術(shù)參數(shù)是否都符合使用標準,如果不符合使用標準那么千萬不要嘗試著購買。
在購買離子色譜儀的時候我們還需要注意設(shè)備的性能和質(zhì)量。要是設(shè)備的性能和質(zhì)量不好,在使用的時候也是麻煩多多。所以,在購買設(shè)備的時候除了是關(guān)注設(shè)備的技術(shù)參數(shù)問題之外,我們還需要注意的就是設(shè)備的使用性能和質(zhì)量。在不確定使用性能和質(zhì)量的時候千萬不要貿(mào)然的嘗試使用,以免會給自己的使用帶來困擾和麻煩。
關(guān)于離子色譜儀的購買,較為主要的還是關(guān)于設(shè)備的技術(shù)參數(shù)、性能、質(zhì)量等幾個方面。如果我們對于相關(guān)的問題能夠加以重視,那么離子色譜儀在使用的時候也就沒什么大問題了。但是如果設(shè)備在購買的時候不能注意相關(guān)的問題,設(shè)備在使用的時候其質(zhì)量和性能肯定是會很差的。
離子色譜儀主機部分(含電路、機箱、屏幕及操作系統(tǒng)等)主機一體化主機,LCD液晶屏顯示,觸摸按鍵操作,全屏顯示參數(shù),參數(shù)自動記憶。
離子色譜儀的原理是基于離子交換樹脂上可離解的離子與流動相中具有相同電荷的溶質(zhì)離子之間進行的可逆交換和分析物溶質(zhì)對交換劑親和力的差別而被分離。
類型,原裝進口雙柱塞并聯(lián)往復(fù)平流泵(PEEK材質(zhì))泵最大壓力35MPa、42MPa
流量范圍0.001-5.000mL/min
流量范圍:0.001 mL/min-9.999mL/min。
壓力顯示精度:≤0.1 MPa。
流量精度:RSD < 0.1 %。
流量重復(fù)性:RSD≤0.1 %。
特點:擁有智能自學(xué)控制流量脈動功能。
離子色譜儀內(nèi)置式微型流壓力傳感器,實時進行流量監(jiān)測。智能壓力限制功能,有效保護色譜柱;配置的脈沖減量技術(shù),提供優(yōu)質(zhì)的穩(wěn)定性和較低的脈動,滿足高效液相色譜的各種應(yīng)用。具有化學(xué)惰性非金屬無阻尼泵頭,連接全PEEK管路,適合pH0~14的淋洗液及反相有機溶劑;具有高穩(wěn)定性和重復(fù)性。內(nèi)置電源,可直接連接220V交流電;自身芯片可根據(jù)壓力變化調(diào)節(jié)流量穩(wěn)定性,具有超壓自動報警并自行停泵自我保護等功能。
離子色譜儀采用工業(yè)彩色顯示屏,可實現(xiàn)6.5萬色彩屏觸摸設(shè)計參數(shù),儀器工作狀態(tài)、譜圖等實時顯現(xiàn)。平流泵流速范圍寬,耐壓高,耐酸堿,耐100%有機溶劑雙柱塞微型設(shè)計,無需阻尼器,保證穩(wěn)定、極低的流速脈動。獨有的紅外光電傳感技術(shù)的氣液分離器,具有防誤報、漏報等功能。全PEEK流路系統(tǒng),具有全自動報警功能。
全自動在線氣體脫除技術(shù),消除流動相中溶解的氣體對分析的干擾。高壓六通閥,具有信號自動采集和不斷流功能。連續(xù)自動再生膜抑制器,無需外加酸,可連續(xù)不間斷工作。高容量、多種類的陰、陽離子色譜柱實現(xiàn)常規(guī)陰、陽離子及溴酸鹽的的快速分析。3項實用型專利部件及2項軟件著作權(quán)專利功能,確保儀器整體工作的穩(wěn)定性。
適用于親水性陰、陽離子的分離。例如幾個陰離子的分離,樣品溶液進樣之后,首先與分析柱的離子交換位置之間直接進行離子交換(即被保留在柱上),如用NaOH作淋洗液分析樣品中的F-、Cl-和SO42-,保留在柱上的陰離子即被淋洗液中的OH-基置換并從柱上被洗脫。
對樹脂親和力弱的分析物離子先于對樹脂親和力強的分析物離子依次被洗脫,這就是離子色譜分離過程,淋出液經(jīng)過化學(xué)抑制器,將來自淋洗液的背景電導(dǎo)抑制到最小,這樣當(dāng)被分析物離開進入電導(dǎo)池時就有較大的可準確測量的電導(dǎo)信號。