離子色譜主要用于環(huán)境樣品的分析,包括地面水、飲用水、雨水、生活污水和工業(yè)廢水、酸沉降物和大氣顆粒物等樣品中的陰、陽離子,與微電子工業(yè)有關(guān)的水和試劑中痕量雜質(zhì)的分析。
和一般的HP LC 儀器一樣, 現(xiàn)在的離子色譜儀一般也是先做成一個(gè)個(gè)單元組件, 然后根據(jù)分析要求將各所需單元組件組合起來?;A(chǔ)的組件是流動相容器、高壓輸液泵、進(jìn)樣器、色譜柱、檢測器和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。
此外,可根據(jù)需要配置流動相在線脫氣裝置、自動進(jìn)樣系統(tǒng)、流動相抑制系統(tǒng)、柱后反應(yīng)系統(tǒng)和全自動控制系統(tǒng)等。
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(jìn)樣體積很小,用柱塞泵輸送淋洗液通常對淋出液進(jìn)行在線自動連續(xù)電導(dǎo)檢測。
離子色譜儀的工作過程是: 輸液泵將流動相以穩(wěn)定的流速( 或壓力) 輸送至分析體系, 在色譜柱之前通過進(jìn)樣器將樣品導(dǎo)入, 流動相將樣品帶入色譜柱, 在色譜柱中各組分被分離, 并依次隨流動相流至檢測器, 抑制型離子色譜則在電導(dǎo)檢測器之前增加一個(gè)抑制系統(tǒng)。
即用另一個(gè)高壓輸液泵將再生液輸送到抑制器, 在抑制器中, 流動相的背景電導(dǎo)被降低, 然后將流出物導(dǎo)入電導(dǎo)檢測池, 檢測到的信號送至數(shù)據(jù)系統(tǒng)記錄、處理或保存。
非抑制型離子色譜儀不用抑制器和輸送再生液的高壓泵, 因此儀器的結(jié)構(gòu)相對要簡單得多, 價(jià)格也要便宜很多。
陰陽離子的交換方程可以表示為:
陰離子交換:R+Y-+X-=R+X-+Y-
陽離子交換: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。
離子色譜儀主要測定流程:
測定步驟:
(1)進(jìn)樣:水樣待測離子首先與分離柱的離子交換樹脂之間直接進(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。對樹脂親和力弱的待分析離子(如F-)則先于對樹脂親和力強(qiáng)的待分析離子(如SO42-)被依次洗脫;
(3)阻留:淋出液經(jīng)過抑制柱,將來自淋洗液的背景電導(dǎo)抑制到最小(即去除NaOH),這樣當(dāng)待測離子離開抑制柱進(jìn)入電導(dǎo)池時(shí)就有較大的可準(zhǔn)確測量的電導(dǎo)信號。
(4)測定:根據(jù)依次進(jìn)入電導(dǎo)檢測器的待測離子電導(dǎo)率差異,可進(jìn)行定量測定。
離子色譜儀實(shí)驗(yàn)步驟:
1、過濾:用0.45μm過濾膜過濾。
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)離子測定的成分。
2、進(jìn)樣:手動進(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,開泵沖洗1——2分鐘后,停泵,旋緊廢液閥。
(1)分離陽離子,用無機(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。