離子色譜儀可對(duì)樣品中無(wú)機(jī)及部分有機(jī)陰、陽(yáng)離子(包括氟離子、氯離子、溴離子、亞硝酸根離子、硝酸根離子、硫酸根離子、磷酸根離子、氨根離子、鋰離子、鈉離子、鉀離子、鎂離子、鈣離子等)進(jìn)行定性和定量分析。廣泛應(yīng)用于環(huán)境、電力、衛(wèi)生、能源、農(nóng)業(yè)、食品飲料、醫(yī)藥、檢驗(yàn)、化學(xué)、工業(yè)、科研等領(lǐng)域。
進(jìn)樣分析作為離子色譜儀實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵一環(huán),操作時(shí)更要謹(jǐn)慎:
1、用去離子水將注射器、針頭清洗干凈。(注意:進(jìn)樣及清洗過(guò)程中手不要觸及針頭及注射器內(nèi)壁,以防止引入污染)
2、用盛去離子水的洗瓶將進(jìn)樣口清洗2-3次。
3、將閥打到“進(jìn)樣”位置,用注射器各吸取1-2ml去離子水、樣品依次注入將定量環(huán)清洗3次(注意:注射器中不能有氣泡)。再吸取1-2ml(一般取1.0ml)樣品注入,迅速將閥打至“分析”位置(注意動(dòng)作要快,在1s內(nèi)完成),同時(shí)按動(dòng)“啟動(dòng)”按鈕采集信號(hào)或儀器開(kāi)始自動(dòng)采集信號(hào),并分析樣品。
4、樣品出峰完畢,點(diǎn)擊“手動(dòng)停止”按鈕或F10或到工作站中?采集時(shí)間?的設(shè)定時(shí)間停止譜圖信號(hào)采集,于彈出的“另存為對(duì)話框”中更改譜圖文件名,將譜圖保存。
5、針對(duì)不同的樣品,重復(fù)上述操作。
離子色譜儀實(shí)驗(yàn)完畢后,將泵關(guān)閉,將色譜柱卸下,兩端用柱接頭擰緊將其密封,放于儀器內(nèi)保存。(如果是陰離子檢測(cè)時(shí)要再將電流旋鈕關(guān)閉)
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(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(shù)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(yáng)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(shù)脂親和力弱的分析物離子先于對(duì)樹(shù)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(guò)程,淋出液經(jīng)過(guò)化學(xué)抑制器,將來(lái)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(kāi)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(lèi):
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(shù)脂來(lái)分離離子,它在離子色譜中應(yīng)用較為廣泛泛,其主要填料類(lèi)型為有機(jī)離子交換樹(shù)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(lèi),如氫氧化四丁基銨、氫氧化十六烷基三甲烷等。用于陽(yáng)離子分離的對(duì)離子是烷基磺酸類(lèi),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(wú)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(wú)機(jī)陰離子的檢測(cè);無(wú)機(jī)陽(yáng)離子的檢測(cè)和有機(jī)陰離子和陽(yáng)離子分析,主要包括生物胺,有機(jī)酸和糖類(lèi)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(yáng)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(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。
離子色譜儀分離測(cè)定常見(jiàn)的陰離子是它的專(zhuān)長(zhǎng),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(jiàn)離子的測(cè)定結(jié)果,這是其他分析手段所無(wú)法達(dá)到的,關(guān)于陽(yáng)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。
離子色譜是高效液相色譜的一種,是分析陰陽(yáng)離子的一種液相色譜方法,該方法具有選擇性好、靈敏、快速、簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn),并且可以同時(shí)測(cè)定多種組分。離子色譜儀的快速檢驗(yàn)?zāi)芰?duì)于環(huán)境監(jiān)測(cè)工作有著重要的意義,其日常維護(hù)及操作必須嚴(yán)格按照離子色譜儀使用說(shuō)明進(jìn)行,以保障其監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的真實(shí)性,有效性。
(一)淋洗液
淋洗液作為系統(tǒng)的流動(dòng)相,其品質(zhì)對(duì)分析結(jié)果有重要影響。流動(dòng)相的脫氣是離子色譜分析過(guò)程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。輸液泵的擾動(dòng)或色譜柱前后的壓力變化以及抑制過(guò)程都可能導(dǎo)致流動(dòng)相中溶解的氣體析出,形成小氣泡。這些小氣泡會(huì)產(chǎn)生很多尖銳的噪聲峰,較大的氣泡還可能引起輸液泵流速的變化,因此對(duì)流動(dòng)相要進(jìn)行脫氣處理。
(二)分離柱
分離柱柱體材料為PEEK(聚醚醚酮)。分離相由聚乙烯醇顆粒組成,粒徑為9?m,表面有季銨基團(tuán)。這種結(jié)構(gòu)可保證高度的穩(wěn)定性,并對(duì)可穿過(guò)內(nèi)置過(guò)濾板的極細(xì)顆粒具有很高的容耐性,適用于水分析的日常測(cè)試任務(wù)。
為保護(hù)分離柱不受外來(lái)物質(zhì)侵害(這些物質(zhì)會(huì)對(duì)分離效率產(chǎn)生影響),對(duì)淋洗液、也對(duì)樣品作微孔過(guò)濾(0.45μm過(guò)濾器),并通過(guò)吸液過(guò)濾頭吸取淋洗液。分離柱堵塞會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)壓力上升,分離能力變差會(huì)導(dǎo)致保留時(shí)間波動(dòng)、樣品重復(fù)測(cè)量平行性差。分離柱接入系統(tǒng)時(shí),需要先沖洗10分鐘以上再接檢測(cè)器,沖洗時(shí)出口向上,便于將氣泡趕出。
分離柱的保存:短時(shí)間不用,可直接將柱子兩端蓋上塞子,放在盒中保存。陰離子柱長(zhǎng)時(shí)間不使用(1個(gè)月以上),應(yīng)保存到10mmol/LNa2CO3中。
分離柱的再生:(1)低價(jià)親水性離子的污染:
a)用超純水進(jìn)行沖洗(在0.5ml/min流速下沖洗15分鐘)
b)用10倍濃的淋洗液進(jìn)行沖洗(在0.5ml/min流速下沖洗60分鐘)
c)用超純水進(jìn)行沖洗(在0.5ml/min流速下沖洗15分鐘)
d)用淋洗液進(jìn)行沖洗(在0.5ml/min流速下沖洗60分鐘)
?。?)高價(jià)親水性離子的污染:
a)用超純水進(jìn)行沖洗(在0.5ml/min流速下沖洗15分鐘)
b)用5%的乙腈進(jìn)行沖洗(在0.5ml/min流速下沖洗10分鐘)
c)用100%的乙腈進(jìn)行沖洗(在0.5ml/min流速下沖洗60分鐘)
d)用50%的乙腈進(jìn)行沖洗(在0.5ml/min流速下沖洗10分鐘)
e)用超純水進(jìn)行沖洗(在0.5ml/min流速下沖洗30分鐘)
f)用淋洗液進(jìn)行沖洗(在0.5ml/min流速下沖洗60分鐘)
(三)高壓泵
高壓泵是離子色譜儀的動(dòng)力源,其作用是將流動(dòng)相輸入到分離系統(tǒng),使樣品在分離柱中完成分離過(guò)程。離子色譜用的高壓泵應(yīng)具備下述性能:流量穩(wěn)定、耐腐蝕、壓力波動(dòng)小、更換溶劑方便、死體積小、易于清洗和更換溶劑。高壓泵工作正常的情況下,系統(tǒng)壓力和流量穩(wěn)定,噪音很小,色譜峰形正常。
(四)抑制器
抑制器由3個(gè)抑制元件組成,這些元件應(yīng)用于循環(huán)回路中的抑制作用,可利用硫酸進(jìn)行再生及用純凈水進(jìn)行沖洗,分析流路外再生,可徹底去除有害物質(zhì)。采用微填充床抑制器,其優(yōu)為點(diǎn):平穩(wěn)提供H+,基線噪音低,適合各種濃度分析,耐高壓、耐有機(jī)溶劑、耐重金屬,耐腐蝕,噪音低,只有0.2-0.5nS。
抑制器要避免在未通液體時(shí)空轉(zhuǎn)。淋洗液或再生液流路堵塞、抑制器飽和均會(huì)造成系統(tǒng)壓力突然上升、背景電導(dǎo)率過(guò)高等問(wèn)題。若經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間后,抑制元件受到污染,平常使用的再生溶液無(wú)法再將其徹底清除干凈,將導(dǎo)致基線大幅上升。
(五)檢測(cè)器
所有的離子化合物(有機(jī)離子、無(wú)機(jī)離子、強(qiáng)酸和強(qiáng)堿)以及可被解離的化合物(弱酸和弱堿)的水溶液都能夠?qū)щ?。電?dǎo)檢測(cè)器是以離子色譜流動(dòng)相中電導(dǎo)的變化作為定量依據(jù)的。電導(dǎo)檢測(cè)器測(cè)量雙鉑電極兩端間的電導(dǎo),離子在該雙鉑電極兩端間遷移:陰離子向陽(yáng)極遷移,陽(yáng)離子向陰極遷移,從而測(cè)量溶液的電阻。電導(dǎo)與電阻成反比。電導(dǎo)檢測(cè)器具有極好的溫度穩(wěn)定性,這樣便可保證測(cè)量條件的重現(xiàn)性。
由于離子色譜儀是精密儀器,其日常維護(hù)與保養(yǎng)對(duì)于儀器的使用壽命及監(jiān)測(cè)精度都有著重要的影響,因此離子色譜儀要經(jīng)常用淋洗液沖洗色譜柱,防止分離柱堵塞、流動(dòng)相有氣泡的產(chǎn)生,在進(jìn)行分析前要確保樣品已經(jīng)進(jìn)行前處理,以保障儀器安全。離子色譜法具有選擇性好、靈敏、快速、簡(jiǎn)便,可同時(shí)測(cè)定多組分,基于上述優(yōu)點(diǎn),離子色譜法已在環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。因此了解一些關(guān)于儀器日常維護(hù)的知識(shí),遇有故障時(shí)能夠正確地判斷并及時(shí)排除是十分重要的。