离子色谱的定性定量分析.ppt

离子色谱的定性定量分析 张海鸥,实验目的： 了解离子交换色谱的原理以及离子色谱仪的构造； 学习离子色谱仪的基本操作； 掌握利用离子色谱仪进行定量分析的方法。,离子色谱的相关介绍（五个方面） 实验内容,一.离子色谱简介,包括：定义、分析对象、分离方式、检测方式,定义,利用色谱技术测定离子态物质的方法 色谱 : 用于分析的一种分离技术 气相色谱 (气固分离，流动相为载气) 液相色谱 (液固分离，流动相为液体) (主要分离非极性的有机化合物) (主要分离极性和部分弱极性的化合物) 离子态物质 : 在水溶液中电离，具有 + 或 电荷的 元素 阴离子 ： ，2， 阳离子 ： ， 有机化合物：有机酸、有机碱等,离子色谱分析的对象物质,离子类别 主要离子种类 无机阴离子 卤素及简单阴离子、酸根阴离子、阳离子的配阴离子 无机阳离子 碱金属、铵离子、碱土金属、过渡金属、稀土元素 有机阴离子 有机酸、烷基硫酸、烷基磺酸、磷酸、多聚磷酸 有机阳离子 胺、醇胺、铵盐、吡啶、生物碱、锍盐 天然有机物 糖、醇、酚、醛、维生素 生物物质 有机磷化合物、氨基酸、肽、核酸、核甙酸、蛋白 质、 碱基、抗生素,离子交换 ： 离子价态和离子半径 离子交换色谱（HPLC）基于流动相和固定相上的离子交换基团之间发生的离子交换过程。,离子排斥离子排斥色谱（Donnan排斥、空间排阻和吸附） 离子对 离子对色谱（吸附）,其他分离方式：离子抑制、反相,离子色谱的分离方式,离子色谱的检测方式,电导（电导法） 检测具有电导性化合物的通用型检测器 离子色谱最常用的检测器,电化学(安培法) 在特定的条件下可对某些化合物直接进行氧化还原反应 紫外可见光度法 紫外直接吸收或可见光光度法测定选择性强 可进行柱后衍生 荧光法 HPLC,二、离子色谱仪结构介绍,离子色谱系统构成,淋洗淮贮存罐,泵,保护柱,分析柱,抑制器装置,电导池,色谱工作站,淋洗液输送,离子交换分离,抑制电导检测,数据采集和仪器控制,样品注射,11811-02,淋洗液阀 泄漏传感器 泵头 压力传感器 进样阀 柱温箱(可选件) 抑制器 电导池 第二抑制器安装架 屏幕亮度调节旋钮 管路卡槽,ICS2000内部结构图,ICS-2000流路图,离子色谱的基本构成,样品进样 ： 样品环进样 分离 ： 离子交换分离 检测 ： 电导检测（抑制型）,进样阀,样品,装样,废液,淋洗液,至分离柱,定量环进样,（）,（）,样品环,抑制器,安装在电导池之前 提高待测离子的电导率： 提高灵敏度 Na+, Cl- H+, Cl- 降低背景电导 (淋洗液) : 减少噪音 Na+, HCO3- H2CO3,Na+, OH- H2O,抑制器的作用,废液,电导检测器,测定溶液流过电导池电极时的电导率 可检测大部分离子型化合物,溶液,至检测池,电极,检测池,三、离子交换色谱分离机理,色谱分离 离子交换分离机理 抑制器工作原理,慢 中等 快,色谱分离,临时过程,离子交换分离机理,抑制器的工作原理 (阴离子),X-: 样品中的阴离子 Y+: 样品中的阳离子,H2O,H2O,OH-,K+ Y+ X- OH- (样品, 淋洗液),电极 （）,电极 （）,纯水或来自检 测器的流体,阳离子交换膜,阳离子交换膜,H2O,H2O,废液 / 气体,废液,H2O SO42- Y+ X- H+ MSA- (样品e, 淋洗液）,H+,抑制器的工作原理 (阳离子),X-: 样品中的阴离子 Y+: 样品中的阳离子,电极 （）,电极 （）,阴离子交换膜,阴离子交换膜,纯水或来自检测器的液体,四、 离子色谱分析条件的选择,1.影响保留时间的参数：离子的性质 2.流动相的选择 3.检测条件的选择,一、影响保留的参数：离子的性质,价态（Valency） 尺寸（Size） 极化程度（Polarisability）,参数（1）：价态,待测离子的价态越高，保留越强； 例子：tms(NO3-) tms(SO42-) 例外：多价离子的保留如正磷酸盐与淋洗剂的pH有关,参数（2）：离子半径,离子半径越大，保留越强； 保留时间 tms : F Cl Br I,参数（3）：极化程度,极化程度越强，保留时间越强 tms (硫酸根) tms (硫代硫酸根) 原因：离子交换吸附,二、流动相的选择,淋洗离子的种类和浓度 淋洗液的pH值 有机改进剂 温度,淋洗液选择的条件,有一定的洗脱能力； 化学、物理性质稳定； 与被测离子有一定的性质差异， 电导检测为电导差异； 抑制电导检测为抑制后电导的差异； 紫外检测为紫外吸收的差异； 安培检测为氧化还原能力的差异 对检测器响应值尽可能小 如果被测物对检测器没有响应，则可以采用间接检测法,抑制型阴离子色谱的典型淋洗液,四硼酸钠 (Na2B4O7) 硼酸 (H3BO3) 氢氧根 (NaOH) 碳酸氢根 (NaHCO3) 碳酸根 (Na2CO3) 通常，作为淋洗剂使用的化合物在水溶液中的pH大于8时为阴离子，pH在5-8之间为中性分子，其阴离子对固定相亲合力.与待测离子相近，这类化合物可作阴离子分析的淋洗液。,淋洗剂强度,一般淋洗液的选择情况,价态越高，洗脱能力越强； 离子半径越大，洗脱能力越强； 电离越强，洗脱能力越强； 极化度越大，洗脱能力越强； 对常规淋洗液 硼酸根氢氧根碳酸氢根碳酸根,淋洗液浓度对保留的影响,淋洗液浓度与保留值呈对数线性关系； 不同价态的被测离子，对数线性斜率不同； 不同极化度和亲脂性，淋洗液浓度对保留影响比较小。,pH值对被保留的影响,pH值提高，氢氧根浓度增加，一般情况保留减小（与淋洗液浓度对保留值影响一致）； 对于弱酸、多元酸pH值提高，电离增加，保留时间反而增加。,有机改进剂对保留的影响,缩短保留时间，对疏水性离子影响更大； 增加样品的溶解度； 改善疏水性和极化离子的色谱峰形； 清洗被污染的色谱柱,阳离子交换淋洗液的选择,淋洗液有足够的电离，以提供阳离子的脱离； 多价阳离子有更大的洗脱能力； 洗脱离子半径越大，洗脱能力越强； 与被测离子有足够大的电导差异； 对抑制电导法，抑制后淋洗液背景电导足够小 淋洗液的背景较小较理想； 酸或对应的弱碱 对于有机胺类，加入有机改进剂，会减少保留时间并且改善峰形,阳离子交换所用的淋洗液,盐酸 硝酸 硫酸 甲磺酸 吡啶2,6二羧酸,检测的条件,电导检测 直接电导要求淋洗液与被测离子电导有差异 抑制电导要求被测离子对应的酸或碱有一定的电离 安培检测 易氧化还原，在淋洗液还没有电解条件下，被测物施加电位下电解 紫外可见 淋洗液与被测离子电导有光学差异，或通过柱后衍生达到这个差异 荧光检测 与紫外可见的差异,抑制电导检测条件,抑制电导检测灵敏度和检测限取决于抑制器的好坏（而不是检测器）； 背景电导是影响检测灵敏度和检测限的最主要因素； 检测器恒温和温度补偿有利于提高灵敏度和检测限；,提高检测灵敏度的方法,增大进样量； 但进样量的增加需要不影响分辨、水负峰不影响和基线不干扰 采用微孔型柱可以提高灵敏度 内径缩小一半，同样的进样量灵敏度增加4倍 提高柱效，缩短保留时间，可以灵敏度,五、离子色谱的应用,离子色谱的应用,应用领域 主 要 应 用 对 象 环境 大气成分（粉尘、颗粒物、雾、酸气）、酸雨、 水质分析、空气水质自动检测 食品 生鲜、果菜、酒、饮料、纯净水分析、酿造过程监控 农业 农药、肥料、土壤、饲料、粮食、植物分析 生物医学 血液、尿、输液成分、临床检查、人体微量元素分析 制药 植物药材、矿物药成分、制剂成分分析 材料 金属材料、半导体材料、表面处理、超纯水分析 工业 原料分析、产品质量控制、电解电镀液解析、造纸 化工 原料和产品分析、反应过程监控 日化 化妆品、洗涤剂、清洁剂、原料和产品成分分析,实验内容,标准溶液的配置 样品的准备（0.22um或0.45um滤膜） 仪器的操作练习及数据处理 实验报告的书写,标准储备液(混标)的配置: 选择试剂、烘干、计算、称量、溶解定容、储存 标准溶液的配置： 根据需要稀释标准储备液，配置6-8个浓度梯度的标准溶液,样品的准备： 0.22um或0.45um滤膜,仪器的操作练习 开机步骤： 1 打开氮气总阀，将分压表调至 0.2Mpa。再调节淋洗液瓶上分压表的分压至 56psi。 2 接通 ICS2000主机电源，开启电脑，双击屏幕右下角，点击“start”出现图标后，启动桌面的 图标，进入 Broswer 界面，找到“ICS2000_Tradition_System.pan”文件并双击进入变色龙软件的仪器控制界面。 3 在pump和detector模块中的connected前的方块中打上勾，使仪器与电脑处于联机状态。 4. 根据具体样品分别设置各模块（包括泵，淋洗液发生器，柱加热器及抑制器）参数，此时 SRS Mode设为Off。 5. 开启泵。 6. 待抑制器Regent Out处的管路中无气泡流出时将抑制器的SRS Mode设为On。 7. 等待仪器稳定，可点击控制面板上的“”按钮，采集基线，等待系统平衡。 分析步骤： 1 建立程序文件 program file， 参考软件说明书。 2 建立方法文件 method file，参考软件说明书。 3 建立序列文件，参考软件说明书。 4 启动序列文件：依次点击 Batch，start 开始样品分析： 5 数据处理，报告输出。 关机步骤：