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(duì)淋出液進(jìn)行在線自動(dòng)連續(xù)電導(dǎo)檢測(cè)。
分離的原理:
基于離子交換樹脂上可離解的離子與流動(dòng)相中具有相同電荷的溶質(zhì)離子之間進(jìn)行的可逆交換和分析物溶質(zhì)對(duì)交換劑親和力的差別而被分離。適用于親水性陰、陽離子的分離。
例如幾個(gè)陰離子的分離,樣品溶液進(jìn)樣之后,首先與分析柱的離子交換位置之間直接進(jìn)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(duì)樹脂親和力弱的分析物離子先于對(duì)樹脂親和力強(qiáng)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(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)。
分離的分類:
1、離子色譜分離
離子色譜分離主要是應(yīng)用離子交換的原理,采用低交換容量的離子交換樹脂來分離離子,它在離子色譜中應(yīng)用廣泛,其主要填料類型為有機(jī)離子交換樹脂。
2、離子對(duì)色譜
離子對(duì)色譜的固定相為疏水型的中性填料,用于陰離子分離的對(duì)離子是烷基胺類,如氫氧化四丁基銨、氫氧化十六烷基三甲烷等。用于陽離子分離的對(duì)離子是烷基磺酸類,如己烷磺酸鈉、庚烷磺酸鈉等。
3、離子排斥色譜
離子排斥色譜,主要根據(jù)Donnon膜排斥效應(yīng):電離組分受排斥不被保存,而弱酸則有一定保存的原理制成。離子排斥色譜主要用于分離有機(jī)酸以及無機(jī)含氧酸根,如硼酸根、碳酸根和硫酸根、有機(jī)酸等。
4、離子色譜的應(yīng)用
無機(jī)陰離子的檢測(cè);無機(jī)陽離子的檢測(cè)和有機(jī)陰離子和陽離子分析,主要包括生物胺,有機(jī)酸和糖類分析。
產(chǎn)品用途:
領(lǐng)域
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。
另外在食品、衛(wèi)生、石油化工、水及地質(zhì)等領(lǐng)域也有廣泛的應(yīng)用。
經(jīng)常檢測(cè)的常見離子有:
陰離子:F-, Cl-, Br-, NO2-,PO43-,NO3-,SO42-,甲酸,乙酸,草酸等。
陽離子:Li+, Na+, NH4+,K+, Ca2+,Mg2+, Cu2+, Zn2+, Fe2+, Fe3+等。
離子色譜儀分離測(cè)定常見的陰離子是它的專長,一針樣品打進(jìn)去,約在20分鐘以內(nèi)就可得到7個(gè)常見離子的測(cè)定結(jié)果,這是其他分析手段所無法達(dá)到的,關(guān)于陽離子的測(cè)定離子色譜法與AAS和ICP法相比則未顯示出優(yōu)越性。
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(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)樹脂親和力弱的待分析離子(如F-)則先于對(duì)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(cè)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(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(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。