离子色谱理论PPT

1、 离子色谱法的基本原理离子色谱法的基本原理 离子色谱仪离子色谱仪 离子色谱的应用离子色谱的应用 离子色谱法 (ion chromatography, IC) ，是高效液 相色谱法的一种，是分析离子分析离子的一种液相色谱法。 根据分离机理可分为 高效离子交换色谱(HPIC) 离子对色谱(MPIC) 离子排斥色谱(HPIEC) 1975 由由H. Small 等人首次提出等人首次提出 根据是否含有抑制器 抑制型离子色谱 非抑制型离子色谱(HPIEC) 分离分离原理原理 离子色谱主要是利用离子交换基团之间的交换，即 利用离子之间对离子交换树脂的亲和力差异而进行分离。 Temporal course

2、淋洗液淋洗液 慢慢 中等中等 快快 离子电荷：离子的价数越高高， 对离子交换树脂的亲和力越 大大。 离子半径：电荷数相同的离 子，离子半径越大大（越易极 化），对离子交换树脂的亲 和力也越大大。 分离分离原理原理 Column Column ： IonPacIonPac AG12A / AS12AAG12A / AS12A Eluent Eluent ： 2.7mM Na2.7mM Na2 2COCO3 3 0.3mM NaHCO 0.3mM NaHCO3 3 Flow rateFlow rate： 1.2mL/min1.2mL/min DetectionDetection： Conducti

3、vityConductivity (ASRS (ASRS Recycle mode Recycle mode) ) 0246810121416 Retention time(min)Retention time(min) 0 8 mS F- NO3- SO42- Cl- NO2- Br- HPO42- 例例1 1：分离阴离子分离阴离子 Column : IonPac CS12A, CG12A Eluent : 20 mM Methanesulfonic acid Flow rate :1.0 mL/min Detection :Conductivity （ （CSRS Recycle mode

4、) 02468101214 Retention time (min)Retention time (min) 0 1 2 3 4 Na+ NH4+ K+ Mg2+ Ca2+ 例例2 2：分离阳离子分离阳离子 离子交换色谱法的特点离子交换色谱法的特点 快速方便快速方便 灵敏度高灵敏度高 选择性好选择性好 可同时分析多种离子化合物可同时分析多种离子化合物 输液泵输液泵 进样系统进样系统六通阀六通阀 分离系统分离系统色谱柱色谱柱 抑制器抑制器 检测系统检测系统 记录系统组成记录系统组成 离子色谱离子色谱仪仪的基本构成的基本构成 进样系统进样系统-六通阀六通阀 离子交换色谱柱的填料是阴、阳离子交换树脂

5、，是在有 机高聚物或硅胶上接枝有机季铵或磺酸基团。 色谱柱的填料色谱柱的填料 阴离子交换树脂阴离子交换树脂 ( (乳胶型）乳胶型）阳离子交换树脂阳离子交换树脂 ( (接枝型接枝型) ) u 安装在电导池之前安装在电导池之前 u 提高待测离子的电导率：提高待测离子的电导率： 提高灵敏度提高灵敏度 Na+, Cl- H+, Cl- u 降低背景电导降低背景电导 ( (淋洗液淋洗液) :) : 减少噪音减少噪音 Na+, HCO3- H2CO3 Na+,OH- H2O 抑制器抑制器 + 离子交换膜离子交换膜 离子交换膜离子交换膜 淋洗液格网淋洗液格网 再生液格网再生液格网 再生液格网再生液格网 至至

6、分离柱分离柱 至检测池至检测池 排放排放 检测池或再生液瓶检测池或再生液瓶 抑制器的结构抑制器的结构 Y+ Na+ X X- -: : 样品中的阴离子样品中的阴离子 Y Y+ +: : 样品中的阳离子样品中的阳离子 H2O H2O OH- -Na+ Y+ H2O Na+ Y+ X- Na+ CO32- ( (样品样品, , 淋洗液淋洗液) ) H+ H+ + CO32- H+ + X- H+ + O2 H2O H2 + OH- - H2ONa+OH- - , H2 H2O , O2 电电极极 （）（） 电电极极 （ （） ） 纯水或来自检纯水或来自检 测器的流体测器的流体 H+ H+ H+H+

7、 阳离子交换膜阳离子交换膜 阳离子交换膜阳离子交换膜 抑制器的工作原理抑制器的工作原理 ( (阴离子阴离子) ) 至检测器至检测器 H2CO3 H+X- 废废液液 废液废液 抑抑 制制 器器 的的 作作 用用 废液 Back Ground： Na2CO3 / NaHCO3 (700S) NaF,NaCl,NaNO3 Na2HPO4,Na2SO4 Retention time Conductivity NaFNaClNaNO3 Na2HPO4 Na2SO4 Back Ground： Na2CO3 / NaHCO3 (700S) Retention time Conductivity HF HCl

8、 HNO3 H3PO4 H2SO4 Retention time Back Ground： H2CO3 (15S) Conductivity H2O H2OH+ + O2 H2O H2 + OH- - H2O 废液废液/ /气体气体 废液废液 H2O SO42- Y+ X- H+ MSA- ( (样品样品， 淋洗液）淋洗液） OH- - OH- - MSA- SO42- X- OH- - MSA- SO42- X- H+ MSA- , O2 H2O, H2 H+ + OH- Y+ + OH- H+ 至至检测器检测器 H2O Y+OH- X X- -: : 样品中的阴离子样品中的阴离子 Y Y+

9、 +: : 样品中的阳离子样品中的阳离子 电电极极 （）（） 电电极极 （）（） 阴离子交换膜阴离子交换膜 阴离子交换膜阴离子交换膜 纯水或来自检测纯水或来自检测 器的液体器的液体 抑制器的工作原理抑制器的工作原理 ( (阳离子阳离子) ) w 电导电导检测器检测器 检测具有电导性化合物的通用型检测器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离子色谱最常用的检测器 w电化学电化学( (安培法安培法) ) 在特定的条件下可对某些化合物直接进行氧化还原反应在特定的条件下可对某些化合物直接进行氧化还原反应 w 紫外可见光度法紫外可见光度法 紫外直接吸收或可见光光度法测定选择性强紫外直

10、接吸收或可见光光度法测定选择性强 可进行柱后衍生可进行柱后衍生 w 荧光法荧光法 HPLCHPLC 检测系统检测系统-检测方式检测方式 w 测定溶液流过电导池电极时的电导率测定溶液流过电导池电极时的电导率 w 可检测大部分离子型化合物可检测大部分离子型化合物 溶液溶液 至检测池至检测池 电电 极极 检测池检测池 电导检测器电导检测器 电电力力 冷却水冷却水 / HPW 锅炉蒸汽中的杂质 食品食品 / 饮饮料料 酒酒 / 饮饮料料/ 糖果糖果 饮料中有机酸 造造纸纸. /纸浆纸浆 纸浆纸浆液液处处理水理水 张纸和液体中的离子 农业农业 肥料肥料 /土壤土壤 / 植物植物 /等等 土壤中离子 医学

11、医学 血液血液 / 尿尿 尿中草酸 化化妆妆品品 化化妆妆品品 / 清清洁剂洁剂/ 洗洗发发液液 化妆品液体中的阴离子 制制药药 化学化学 / 液体液体 化学品中的重金属 领领 域域 环环境境. / 污污染染 雨水雨水/河水河水/ 大气大气/ 污污水水 雨水中离子 城市用水城市用水 自来水自来水 / 水源水源 自来水中消毒副产物 样样 品品 应应用用 化学品化学品 设备设备提取物提取物 / 聚合物聚合物 环氧类粘合剂中的阴离子 电电子子 / 半半导导体体 高高纯纯水水 晶片冲洗水晶片冲洗水 高纯水中的离子型杂质 金属金属 / 钢钢材材 表面表面处处理液理液镀镀 槽槽 冷却水冷却水 电镀 槽中的

12、抗坏血酸 例例1 1：自来水中无机阴离子的检测：自来水中无机阴离子的检测 1 2 3 4 5 C 色谱条件；色谱条件；1mM NaHCO3/3.2mM Na2CO3 ；0.7mL/min; 20 L 1Cl - 2NO3 623 3SO42 135 g/kg 例例2 2：肥料中无机阴离子的检测：肥料中无机阴离子的检测 色谱条件：色谱条件： Na2CO3 / NaOH, 2.0 / 15.0 ; 1.5 L 单位：单位：ppm 1Cl - 2n.d.- 3NO3/CO32 - 4SO42 - 5n.d.- 6PO43 362 7柠檬酸柠檬酸52 例例3 3：可乐中无机阴离子的检测：可乐中无机阴离

13、子的检测 1Cl 741.0 2SP 3n.d. 4NO3 8.8 5PO43 504.3 6SO42 238.5 7草酸草酸9.0 ppm 例例4 4：尿样中无机阴离子的检测：尿样中无机阴离子的检测 1Na10.0 2K998.8 3Mg75.5 4Ca75.9 5腐胺腐胺14.9 6尸胺尸胺4.2 7组胺组胺4.1 ppm 标准溶液标准溶液 例例5 5：生物有机胺中阳离子及胺类物质的检测：生物有机胺中阳离子及胺类物质的检测 1柠檬酸柠檬酸63.4 2酒石酸酒石酸48.1 3苹果酸苹果酸7281.3 4n.d- 5乳酸乳酸29.9 6System- ppm 例例6 6：苹果汁中柠檬酸等离子的

14、检测：苹果汁中柠檬酸等离子的检测 1. 葡萄糖 19082 2. 果糖 18517 3. 蔗糖 67584 ppm 例例7 7：可口可乐中糖类物质的检测：可口可乐中糖类物质的检测 保留时间定性。用“标样”的保留值定出被测组份的位置 样品的定性分析样品的定性分析 配制一系列已知浓度的标样 样品的定量分析样品的定量分析外标法外标法 外标法定量（二） 实际色谱图 0 .0 0 0 .0 5 0 .1 0 0 .1 5 0 .2 0 0 .2 5 0 .3 0 0 .0 00 .5 01 .0 01 .5 02 .0 02 .5 03 .0 03 .5 04 .0 04 .5 05 .0 05 .5 06 .0 06 .5 07 .0 0 M in u te s 0 .0 0 0 .0 5 0 .1 0 0 .1 5 0 .2 0 0 .2 5 0 .3 0 0 .0 00 .5 01 .0 01 .5 02 .0 02 .5 03 .0 03 .5 04 .0 04 .5 05 .0 05 .5 06 .0 06 .5 07 .0 0 M in u te s 0 .0 0 0 .0 5 0 .1 0 0 .1 5 0 .2 0 0 .2 5 0 .3 0 0 .0 00 .5 01 .0 01 .5 02 .0 02 .5 03 .0 03 .5 0