陰陽(yáng)離子的交換方程可以表示為:
陰離子交換:R+Y-+X-=R+X-+Y-
陽(yáng)離子交換:R-Y++X+=R-X++Y+
其中:R+,R-為固定相上的離子交換基團(tuán);
Y+,Y-為可交換的平衡離子,例如H+,Na+或OH-,Cl-;
X+,X-為組分離子。
離子色譜儀主要測(cè)定流程:
測(cè)定步驟:
(1)進(jìn)樣:水樣待測(cè)離子首先與分離柱的離子交換樹(shù)脂之間直接進(jìn)行離子交換(即被保留在分離柱上);
(2)淋洗:如用NaOH作淋洗液分析樣品中的F-、Cl-和SO42-等,保留在分離柱上的陰離子即被淋洗液中的OH-基置換并從分離柱上被洗脫。對(duì)樹(shù)脂親和力弱的待分析離子(如F-)則先于對(duì)樹(shù)脂親和力強(qiáng)的待分析離子(如SO42-)被依次洗脫;
(3)阻留:淋出液經(jīng)過(guò)抑制柱,將來(lái)自淋洗液的背景電導(dǎo)抑制到最小(即去除NaOH),這樣當(dāng)待測(cè)離子離開(kāi)抑制柱進(jìn)入電導(dǎo)池時(shí)就有較大的可準(zhǔn)確測(cè)量的電導(dǎo)信號(hào)。
(4)測(cè)定:根據(jù)依次進(jìn)入電導(dǎo)檢測(cè)器的待測(cè)離子電導(dǎo)率差異,可進(jìn)行定量測(cè)定。
離子色譜儀實(shí)驗(yàn)步驟:
1、過(guò)濾:用0.45μm過(guò)濾膜過(guò)濾。
目的是:去除樣品中所包含的,有可能損壞儀器或者影響色譜柱/抑制器性能的成分——有機(jī)大分子;去除有可能干擾目標(biāo)離子測(cè)定的成分。
2、進(jìn)樣:手動(dòng)進(jìn)樣。用針管吸取1mL水樣推進(jìn)進(jìn)樣口。
注意:水樣不要交叉污染,清洗針管
3、分析水樣:自動(dòng)分析水中的氟離子、氯離子、硝酸根離子、亞硝酸根離子、磷酸根離子、硫酸根離子。
實(shí)驗(yàn)中注意事項(xiàng):
1、查淋洗液與分離柱是否一致:是否過(guò)期(30天),是否滿足當(dāng)天的需要,廢液桶的容量;
2、接通氣路并調(diào)節(jié)氣壓至操作壓力:壓縮氣瓶的輸出壓力、淋洗液瓶的壓力;
3.排除氣泡:根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行(當(dāng)更換溶液/閑置),淋洗液加壓后旋松廢液閥,開(kāi)泵沖洗1——2分鐘后,停泵,旋緊廢液閥。
(1)分離陽(yáng)離子,用無(wú)機(jī)酸作淋洗劑(HCl,HNO3),抑制柱---強(qiáng)堿性高容量陰離子交換柱,ROH-+H+Cl-=RCl-+H2O,ROH-+M+Cl-=RCl-+M+OH-抑制反應(yīng)降低淋洗液電導(dǎo)率OH-淌度為Cl-的2.6倍,提高靈敏度。
(2)分離陰離子,淋洗劑是NaOH,NaHCO3,抑制柱---強(qiáng)酸性高容量陽(yáng)離子交換柱,R-H++Na+OH-=R-Na++H2O,R-H++Na+X-=R-Na++H+X-抑制反應(yīng)降低淋洗液電導(dǎo)率,H+淌度為Na+的7倍,提高靈敏度。
離子色譜儀分析過(guò)程由進(jìn)樣(樣品環(huán)進(jìn)樣)、分離(離子交換柱分離)、抑制(抑制器)、檢測(cè)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)系統(tǒng)五部分組成。
基本操作步驟:
1、開(kāi)機(jī)前的準(zhǔn)備:打開(kāi)實(shí)驗(yàn)室空調(diào),根據(jù)樣品的檢測(cè)條件和色譜柱的條件配置所需淋洗液和再生液。
2、開(kāi)機(jī):依次打開(kāi)打印機(jī)、計(jì)算機(jī)進(jìn)入操作系統(tǒng);打開(kāi)氮?dú)怃撈靠傞y,調(diào)節(jié)鋼瓶減壓閥分壓表指針為0.2MPa左右,再調(diào)節(jié)色譜主機(jī)上的減壓表指針為5psi左右,確認(rèn)離子色譜儀與及計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)線連接正常,打開(kāi)離子色譜主機(jī)電源;點(diǎn)擊開(kāi)始、程序、Chromeleon、severmonitor、雙擊桌面上工作站程序、雙擊安裝目錄下離子色譜操作控制面板;操作控制面板打開(kāi)后選中connected使軟件與離子色譜儀聯(lián)動(dòng)起來(lái),打開(kāi)泵頭廢液閥排除泵和管路里的氣泡,關(guān)閉泵頭廢液閥,開(kāi)泵啟動(dòng)儀器,查看基線,待基線穩(wěn)定后方可進(jìn)樣分析
3、樣品分析:建立程序文件;建立方法文件;建立樣品表文件;加樣品到自動(dòng)進(jìn)樣器或手動(dòng)進(jìn)樣;啟動(dòng)樣品表;若是手動(dòng)進(jìn)樣,按系統(tǒng)提示逐個(gè)進(jìn)樣分析。
4、數(shù)據(jù)處理:建立標(biāo)準(zhǔn)曲線;打印標(biāo)準(zhǔn)曲線;打印待測(cè)樣品分析報(bào)告5、關(guān)機(jī):關(guān)閉泵,關(guān)閉操作軟件;關(guān)閉離子色譜主機(jī)電源;關(guān)閉氮?dú)怃撈靠傞y并將減壓表卸壓;關(guān)閉計(jì)算機(jī)、顯示器和打印機(jī)電源
注意事項(xiàng):
1、以外情況處理:儀器工作中遇到突然停電時(shí),應(yīng)該立即關(guān)閉離子色譜儀主機(jī)電源開(kāi)關(guān),然后關(guān)閉計(jì)算機(jī)、顯示器和打印機(jī)電源
2、維護(hù)和保養(yǎng):保持泵頭無(wú)氣泡,每周至少開(kāi)一次機(jī),若長(zhǎng)時(shí)間未開(kāi)機(jī),請(qǐng)?jiān)陂_(kāi)泵之前排除泵頭氣泡(先逆時(shí)針旋松泵頭廢液閥排氣泡,觀察管路,無(wú)氣泡后擰緊泵頭廢液閥,但不要過(guò)緊。)
將原系統(tǒng)卸下后,原來(lái)接柱的地方用黑色兩通接頭鏈接,將淋洗液瓶蓋管路放入盛有去離子水的容器中,開(kāi)泵沖洗,用PH試紙檢測(cè)流出的廢液至中性,關(guān)泵再將淋洗液瓶蓋管路放入所要更換的淋洗液瓶中,開(kāi)泵沖洗,用PH試紙檢測(cè)流出的廢液至該淋洗液的酸堿性,最后關(guān)泵,卸去剛才所接的兩通管,將所需要更換的系統(tǒng)按其指示標(biāo)簽及管路標(biāo)簽正確連接。
離子色譜儀屬于高效液相色譜儀的一種,又被稱為: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(shù)脂具有很高的交聯(lián)度和較低的交換容量,進(jìn)樣體積很小,用柱塞泵運(yùn)送淋洗液一般對(duì)淋出液進(jìn)行在線自動(dòng)連續(xù)電導(dǎo)檢測(cè)。
離子色譜在環(huán)境保護(hù)行業(yè)有著非常重要的應(yīng)用,比如:地面水、飲用水、雨水、生活污水和工業(yè)企業(yè)廢水、酸沉降物和大氣顆粒物等樣品中的陰、陽(yáng)離子等。
可以檢測(cè)的常見(jiàn)離子有:陰離子:F-, Cl-, Br-, NO2-,PO43-,NO3-,SO42-,甲酸,乙酸,草酸等。
陽(yáng)離子:Li+, Na+, NH4+,K+, Ca2+,Mg2+, Cu2+, Zn2+, Fe2+, Fe3+等。
離子色譜儀在食品行業(yè)中的應(yīng)用非常廣泛:
它可以用來(lái)檢測(cè)出食品中的:亞硝酸鹽與硝酸鹽,亞硫酸鹽,聚磷酸鹽,苯甲酸和山梨酸等組分的含量。
其中,硝酸鹽和亞硝酸鹽作為食品添加劑,目前還無(wú)可替代,因此非常有必要檢測(cè)它們?cè)谑称分袣埩袅俊?/p>
亞硫酸鹽,苯甲酸和山梨酸因?yàn)橐恍┤藢?duì)它有過(guò)敏反響,很多國(guó)家和地區(qū)嚴(yán)格限制其在食品中的含量。
離子色譜儀在醫(yī)療衛(wèi)生方面的應(yīng)用:
藥物與人類的健康、生活品質(zhì)的息息相關(guān),許多藥品因?yàn)樵獾郊兌鹊挠绊懀幮Р荒艹浞职l(fā)揮,甚至產(chǎn)生毒副作用;服用前需作各類實(shí)驗(yàn),帶來(lái)許多麻煩,高效離子色譜儀的檢測(cè)就比較簡(jiǎn)單,是分離與純化藥物的不二選擇。
因?yàn)楦咝щx子色譜儀具備靈敏度高、快速輕便和專一性的特點(diǎn),普遍利用于藥物分析,特別在影響因素較多的時(shí)候,表現(xiàn)得比別的辦法好。
離子色譜儀在超純水制備行業(yè)的應(yīng)用:
因?yàn)槲㈦娮有袠I(yè)和核發(fā)電廠中對(duì)所使用的高純水和循環(huán)水品質(zhì)要求特別高,其雜質(zhì)含量多小于lg/L,在現(xiàn)有分析檢測(cè)儀器方面,非離子色譜儀莫屬。
離子色譜儀在石油石化行業(yè)的應(yīng)用:
它可用于檢測(cè)石化煉油、化肥外排污水等成分復(fù)雜的石化工業(yè)廢水中,F(xiàn)-, Cl-, NO2-,PO43-,NO3-,SO42-等常見(jiàn)陰離子的含量。在石油開(kāi)采領(lǐng)域中,離子色譜儀還可用于測(cè)定油田水中陰陽(yáng)離子的含量,效果顯著。