第十二章 离子色谱法幻灯片.ppt

1 第十二章离子色谱法 Chapter12 ionhromatograph IC 2 12 1离子色谱法12 2离子色谱法原理12 3离子色谱仪特点12 4离子色谱仪组成及应用12 5离子色谱仪与高效液相色谱区别12 6离子色谱的操作与保养 3 12 1离子色谱的定义与类型 定义 狭义而言 离子色谱法是以低交换容量的离子交换树脂为固定相对离子性物质进行分离 用电导检测器连续检测流出物电导变化的一种色谱方法 简单的说 离子色谱法就是利用被测物的离子性进行分离和检测的液相色谱法 4 凡是在溶液中能够电离的物质 通常都可以用离子交换色谱法进行分离 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 主要分离弱极性和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 固定相 离子交换树脂流动相 电解质溶液检测器 电导检测器 5 阳离子交换 阴离子交换 离子交换树脂上可以离解的离子和流动相中具有相同电荷的溶质离子之间进行的可逆交换 根据这些离子对交换剂有不同的亲和力而被分离 12 2离子色谱法原理 6 12 2离子色谱法原理 离子色谱中发生的基本过程就是离子交换 因此 离子色谱本质上就是离子交换色谱 离子色谱目标物离子型物质 在水溶液中电离 具有正或负电荷的元素 阴离子 2 阳离子 7 12 3离子色谱仪特点 1 与传统离子交换的不同 采用交换容量非常低的特制离子交换树脂为固定相 细颗粒柱填料 高柱效 采用高压输液泵 2 低浓度淋洗液或本底电导抑制3 可采用电导检测器 快速分离分析微量无机离子混合物 传统离子交换色谱存在着两个难于解决的问题 1 需要高浓度淋洗液洗脱且洗脱时间很长 2 洗脱后的组分缺乏灵敏 快速的在线检测方法 8 4 分析速度快可在数分钟内完成一个试样分析 5 经过稀释 过滤后可以测定多种样品例 使用双柱法 在十几分钟内 可使七种阴离子完全分离 6 离子色谱的泵体则采用全塑系统 对酸 碱 盐有抗污染的性能 离子色谱与高效液相色谱区别详见12 5 多价态可氧化元素 NO2 NO3 SO32 SO42 etc 不同价态离子 Fe3 Fe2 Cr3 Cr6 etc 9 12 4离子色谱仪组成 10 1 离子色谱仪组成 11 12 1 流动相输运系统 离子色谱仪器的输液系统包括贮液罐 高压输液泵 梯度淋洗装置等 与高效液相色谱的输液系统基本相似 a 储液罐 存储流动相离子的流动相一般是酸 碱 盐或络合物的水溶液 因此贮液系统一般是以玻璃或聚四氟乙烯为材料 溶剂使用前必须脱气 b 高压输液泵高效液相色谱采用不锈钢或钦合金材料 与高效液相色谱相比 离子色谱的泵体则采用全塑系统 从而对酸 碱 盐有抗污染的性能 并保证了对金属离子测定的准确性 c 梯度淋洗装置类似气相色谱中的程序升温 分为 低压梯度和高压梯度 13 2 进样系统 类似HPLC 3 分离系统 离子色谱是一种液 固色谱 为高效液相色谱的一种 但柱填料和分离机理有其自身特点 离子色谱柱填料的粒度一般在5 25 m之间 比高效液相色谱的柱填料略大 因此其压力比高效液相色谱的要小 柱填料一般为 高分子聚合物和硅胶型离子色谱填料一般分析柱内径为4mm 长度为100 250mm 柱子两头采用紧固螺丝 高档仪器特别是阳离子色谱柱一般采用聚四氟乙烯材料 14 4 抑制系统 抑制器作用 安装在电导池之前降低背景电导 淋洗液 被测物的浓度小于流动相电解质的浓度 这样难以测量由于样品离子的存在而产生微弱电导的变化 提高待测离子的电导率和灵敏度 15 抑制器的作用 16 5 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 离子色谱常用检测器电导检测器 紫外 可见光光度检测器 荧光光度检测器 安培检测器 17 2 离子色谱的应用 电力冷却水 HPW锅炉蒸汽中的杂质食品 饮料酒 饮料 糖果饮料中有机酸造纸 纸浆纸浆液 处理水张纸和液体中的离子 农业肥料 土壤 植物 等土壤中离子医学血液 尿尿中草酸化妆品化妆品 清洁剂 洗发液化妆品液体中的阴离子制药化学 液体化学品中的重金属 领域 环境 污染雨水 河水 大气 污水雨水中离子城市用水自来水 水源自来水中消毒副产物 样品 应用 化学品设备提取物 聚合物环氧类粘合剂中的阴离子电子 半导体高纯水 晶片冲洗水高纯水中的离子型杂质金属 钢材表面处理液 镀槽 冷却水电镀槽中的抗坏血酸 18 2 离子色谱的应用 阴离子分析 双柱 薄壳型阴离子交换树脂分离柱 3 250mm 流动相 0 003mol L 1NaHCO3 0 0024mol L 1Na2CO3 流量138mL hr 七种阴离子在20分钟内基本上得到完全分离 各组分含量在3 50ppm 19 12 5离子色谱与液相色谱区别 20 1 样品处理 过滤样品中除去颗粒物用0 45 m或0 22 m滤膜用高纯水冲洗滤膜 以减少沾污稀释待测物浓度较高时 应预先稀释 降低干扰物的浓度 去除干扰物预处理柱 超滤固相萃取 液相萃取 离心 盐析在线柱处理 12 6离子色谱的分离操作 21 2 离子色谱使用的水与试剂 纯度尽可能高 高纯水 电阻率 17M 0 22 m滤膜过滤 JISK0557 Waterusedforindustrialwaterandwastewateranalysis 淋洗液脱气 真空和搅动 试剂 尽可能使用优级纯 配标准的试剂应预先干燥 22 淋洗液的组成 样品离子和淋洗离子必须有相近的亲和力 以便于分离和洗脱 在双柱离子色谱中 常用的淋洗液是氢氧化物 碳酸盐等 用不同的淋洗液有不同的选择性 3 淋洗液的配制与保存 阴离子淋洗液的配制碳酸盐 AS4A AS12A AS14等 配100 x浓度的淋洗液作为储备液 使用时用高纯水稀释氢氧化钠配制50 w w NaOH储备溶液 使用时用高纯水稀释阳离子淋洗液的配制甲烷磺酸 MSA 取一定浓度的MSA配成储备液 可以配制为1M的储备液 保存使用聚丙烯 PP 瓶 保存在暗处及4 左右 通常可以保存6个月 淋洗液要经常更换 23 4 影响离子洗脱顺序的因素 离子电荷 离子的价数越高 对离子交换树脂的亲和力越大 离子半径 电荷数相同的离子 离子半径越大 越易极化 对离子交换树脂的亲和力也越大 树脂的种类 亲水性树脂 疏水性树脂对离子的洗脱顺序有影响 淋洗液的浓度 当浓度提高时 所有被测离子的保留时间都缩短 pH值 pH值变化时将影响多价离子的离子价态 从而影响多价离子的洗脱顺序 淋洗液的改进剂 淋洗液改进剂是用来改善选择性的 它一般是非离子型改进剂 如甲醇 乙腈 对氰酚等 改进剂影响疏水离子对离子交换剂的亲和能力 如 在淋洗液中加入甲醇或乙腈可以占据树脂的疏水位置 减少疏水性离子在树脂上的吸附 从而缩短这些组分的保留时间并改善峰形的不对称性 24 分离阴离子 0 2 4 6 8 10 12 14 16 Retentiontime min 0 8 mS 离子电荷越大 出峰越慢 25 分离阳离子 0 2 4 6 8 10 12 14 Retentiontime min 0 1 2 3 4 S 离子半径越大 出峰越慢 26 5 例行保养 1 检查是否有气体泄漏检查是否有液体泄漏记录使用的色谱条件日期 操作者 色谱柱类型 流速系统压力 背景电导理论塔板数 分离度清洗色谱柱 最好分别清洗保护柱与分离柱如要同时清洗 应将分离柱置于保护柱之前溶液流动方向 保持 方向 27 5 例行保养 2 清洗抑制器清洗ELUENT和REGEN两部分清洗时应先关闭抑制器电源清洗后要向抑制器内泵10分钟高纯水 以便于平衡系统 28 抑制器的使用如果电源关闭不要连续向抑制器内泵淋洗液停泵时抑制器的电源应关闭测量结束关闭仪器前 允许泵在关闭抑制器电源的情况下继续运行30秒左右 确认再生液出口处没有气泡后再停泵经常检查废液桶确保气体不会存在桶内 5 例行保养 3 29 第十二章离子色谱法 Chapter12 ionhromatograph IC 30 12 1离子色谱法12 2离子色谱法原理12 3离子色谱仪特点12 4离子色谱仪组成及应用12 5离子色谱仪与高效液相色谱区别12 6离子色谱的操作与保养 31 12 1离子色谱的定义与类型 定义 狭义而言 离子色谱法是以低交换容量的离子交换树脂为固定相对离子性物质进行分离 用电导检测器连续检测流出物电导变化的一种色谱方法 简单的说 离子色谱法就是利用被测物的离子性进行分离和检测的液相色谱法 32 凡是在溶液中能够电离的物质 通常都可以用离子交换色谱法进行分离 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 主要分离弱极性和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 固定相 离子交换树脂流动相 电解质溶液检测器 电导检测器 33 阳离子交换 阴离子交换 离子交换树脂上可以离解的离子和流动相中具有相同电荷的溶质离子之间进行的可逆交换 根据这些离子对交换剂有不同的亲和力而被分离 12 2离子色谱法原理 34 12 2离子色谱法原理 离子色谱中发生的基本过程就是离子交换 因此 离子色谱本质上就是离子交换色谱 离子色谱目标物离子型物质 在水溶液中电离 具有正或负电荷的元素 阴离子 2 阳离子 35 12 3离子色谱仪特点 1 与传统离子交换的不同 采用交换容量非常低的特制离子交换树脂为固定相 细颗粒柱填料 高柱效 采用高压输液泵 2 低浓度淋洗液或本底电导抑制3 可采用电导检测器 快速分离分析微量无机离子混合物 传统离子交换色谱存在着两个难于解决的问题 1 需要高浓度淋洗液洗脱且洗脱时间很长 2 洗脱后的组分缺乏灵敏 快速的在线检测方法 36 4 分析速度快可在数分钟内完成一个试样分析 5 经过稀释 过滤后可以测定多种样品例 使用双柱法 在十几分钟内 可使七种阴离子完全分离 6 离子色谱的泵体则采用全塑系统 对酸 碱 盐有抗污染的性能 离子色谱与高效液相色谱区别详见12 5 多价态可氧化元素 NO2 NO3 SO32 SO42 etc 不同价态离子 Fe3 Fe2 Cr3 Cr6 etc 37 12 4离子色谱仪组成 38 1 离子色谱仪组成 39 40 1 流动相输运系统 离子色谱仪器的输液系统包括贮液罐 高压输液泵 梯度淋洗装置等 与高效液相色谱的输液系统基本相似 a 储液罐 存储流动相离子的流动相一般是酸 碱 盐或络合物的水溶液 因此贮液系统一般是以玻璃或聚四氟乙烯为材料 溶剂使用前必须脱气 b 高压输液泵高效液相色谱采用不锈钢或钦合金材料 与高效液相色谱相比 离子色谱的泵体则采用全塑系统 从而对酸 碱 盐有抗污染的性能 并保证了对金属离子测定的准确性 c 梯度淋洗装置类似气相色谱中的程序升温 分为 低压梯度和高压梯度 41 2 进样系统 类似HPLC 3 分离系统 离子色谱是一种液 固色谱 为高效液相色谱的一种 但柱填料和分离机理有其自身特点 离子色谱柱填料的粒度一般在5 25 m之间 比高效液相色谱的柱填料略大 因此其压力比高效液相色谱的要小 柱填料一般为 高分子聚合物和硅胶型离子色谱填料一般分析柱内径为4mm 长度为100 250mm 柱子两头采用紧固螺丝 高档仪器特别是阳离子色谱柱一般采用聚四氟乙烯材料 42 4 抑制系统 抑制器作用 安装在电导池之前降低背景电导 淋洗液 被测物的浓度小于流动相电解质的浓度 这样难以测量由于样品离子的存在而产生微弱电导的变化 提高待测离子的电导率和灵敏度 43 抑制器的作用 44 5 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 离子色谱常用检测器电导检测器 紫外 可见光光度检测器 荧光光度检测器 安培检测器 45 2 离子色谱的应用 电力冷却水 HPW锅炉蒸汽中的杂质食品 饮料酒 饮料 糖果饮料中有机酸造纸 纸浆纸浆液 处理水张纸和液体中的离子 农业肥料 土壤 植物 等土壤中离子医学血液 尿尿中草酸化妆品化妆品 清洁剂 洗发液化妆品液体中的阴离子制药化学 液体化学品中的重金属 领域 环境 污染雨水 河水 大气 污水雨水中离子城市用水自来水 水源自来水中消毒副产物 样品 应用 化学品设备提取物 聚合物环氧类粘合剂中的阴离子电子 半导体高纯水 晶片冲洗水高纯水中的离子型杂质金属 钢材表面处理液 镀槽 冷却水电镀槽中的抗坏血酸 46 2 离子色谱的应用 阴离子分析 双柱 薄壳型阴离子交换树脂分离柱 3 250mm 流动相 0 003mol L 1NaHCO3 0 0024mol L 1Na2CO3 流量138mL hr 七种阴离子在20分钟内基本上得到完全分离 各组分含量在3 50ppm 47 12 5离子色谱与液相色谱区别 48 1 样品处理 过滤样品中除去颗粒物用0 45 m或0 22 m滤膜用高纯水冲洗滤膜 以减少沾污稀释待测物浓度较高时 应预先稀释 降低干扰物的浓度 去除干扰物预处理柱 超滤固相萃取 液相萃取 离心 盐析在线柱处理 12 6离子色谱的分离操作 49 2 离子色谱使用的水与试剂 纯度尽可能高 高纯水 电阻率 17M 0 22 m滤膜过滤 JISK0557 Waterusedforindustrialwaterandwastewateranalysis 淋洗液脱气 真空和搅动 试剂 尽可能使用优级纯 配标准的试剂应预先干燥 50 淋洗液的组成 样品离子和淋洗离子必须有相近的亲和力 以便于分离和洗脱 在双柱离子色谱中 常用的淋洗液是氢氧化物 碳酸盐等 用不同的淋洗液有不同的选择性 3 淋洗液的配制与保存 阴离子淋洗液的配制碳酸盐 AS4A AS12A AS14等 配100 x浓度的淋洗液作为储备液 使用时用高纯水稀释氢氧化钠配制50 w w NaOH储备溶液 使用时用高纯水稀释阳离子淋洗液的配制甲烷磺酸 MSA 取一定浓度的MSA配成储备液 可以配制为1M的储备液 保存使用聚丙烯 PP 瓶 保存在暗处及4 左右 通常可以保存6个月 淋洗液要经常更换 51 4 影响离子洗脱顺序的因素 离子电荷 离子的价数越高 对离子交换树脂的亲和力越大 离子半径 电荷数相同的离子 离子半径越大 越易极化 对离子交换树脂的亲和力也越大 树脂的种类 亲水性树脂 疏水性树脂对离子的洗脱