离子色谱原理仪器及应用教学讲座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及应用离子色谱仪及应用 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淋洗液淋洗液慢慢中等中等快快离子电荷：离子的价数

2、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。阴离子阴离子分离分离原理原理固定相和流动相竞争待测组份固定相和流动相竞争待测组份 阳离子阳离子分离机理分离机理 column column ： ionpacionpac ag12a / as12aag12a / as12aeluent eluent ： 2.7mm na2.7mm na2 2coco3 3 0.3mm nahco 0.3mm nahco3 3flow rateflow rate： 1.2ml/min1.2ml/mindetectiondetection：

3、 conductivityconductivity (asrs (asrs recycle mode recycle mode) )0246810121416retention time(min)retention time(min)08msf-no3-so42-cl-no2-br-hpo42-例例1 1：分离阴离子分离阴离子column :ionpac cs12a, cg12aeluent :20 mm methanesulfonic acidflow rate :1.0 ml/mindetection :conductivity （csrs recycle mode) 0246810121

4、4retention time (min)retention time (min)01234na+nh4+k+mg2+ca2+例例2 2：分离阳离子分离阳离子 donnan membrane （） ） （）（） 固定相固定相 流流动动相相mobile phase tbaohacnh2osampley+ x- 固定相固定相 tba+oh- y+ x- y+ x- (tba+x-) (tba+x-) (tba+x-) (tba+x-) tba+oh- acn acn acn acn acn acn acn tba+ oh- tba+ oh- y+ oh-二、色谱相关术语二、色谱相关术语（一）（一）

5、基线基线（二）（二） 峰高峰高（三）（三） 色谱峰区域宽度色谱峰区域宽度（标准偏差（标准偏差 、半峰宽、半峰宽、峰底宽度）峰底宽度）（四（四）保留值（保留时间、死时间、调整保留时保留值（保留时间、死时间、调整保留时间、保留体积、死体积、调整保留体积）间、保留体积、死体积、调整保留体积） 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定量0 .0 00 .0 50 .1 00 .1 50 .2 00 .2 50 .3 00 .0 00 .5 01 .0 01 .5 02 .0 02 .5 03 .0

6、 03 .5 04 .0 04 .5 05 .0 05 .5 06 .0 06 .5 07 .0 0m in u te s0 .0 00 .0 50 .1 00 .1 50 .2 00 .2 50 .3 00 .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 0m in u te s0 .0 00 .0 50 .1 00 .1 50 .2 00 .2 50 .3 00 .0 00 .5 01 .0 01 .5 02 .0 02 .5 03 .0 03 .5 04 .0 0

7、4 .5 05 .0 05 .5 06 .0 06 .5 07 .0 0m in u te s05010015020025001,0002,0003,0004,0005,000样品浓度响应值峰面积()标准曲线 校正曲线只有在建立这条曲线的浓度范围内有效，高或低于这些点都可能引起计算错误最 低 浓 度 标 样最 高 浓 度 标 样所 希 望 的 检 测 范 围线 性 问 题灵 敏 度 问 题检测器响应样 品 浓 度 淋洗液 泵色谱柱检测器 泵液分离 检测 记录f-no3-so42-cl-no2-br-hpo42-进样阀抑制器检测池进样输液泵：串联往复柱塞杆泵输液泵：串联往复柱塞杆泵与高效液相色谱

8、仪器不同的是：离子色谱用的泵是匹克（peek）材料衬里的不锈钢泵。离子色谱的流动相一般是缓冲溶液或者含有少量的有机试剂，一般称为淋洗液。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，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

9、音na+, hco3- h2co3na+,oh-h2o抑制器抑制器 cation anion total conductivity （ （ ） ） （ （ ） ） （unit：s/m equivalent）抑抑制制器器的的作作用用废液back ground： na2co3 / nahco3(700s)naf,nacl,nano3na2hpo4,na2so4retention timeconductivitynafnaclnano3na2hpo4na2so4back ground： na2co3 / nahco3(700s)retention timeconductivityhfhclhno3h

10、3po4h2so4retention timeback ground： h2co3 (15s)conductivity+ 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h2oh2ooh- -na+y+h2o na+y+ x- na+ co32-( (样品样品, , 淋洗液淋洗液) )h+ h+ + co32-h+ + x- h+

11、+ o2h2oh2 + oh- -h2ona+oh- - , h2h2o , 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+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h2co3h+x-废废液液废液废液h2oh2oh+ + o2h2oh2 + 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- ,

12、 o2h2o, h2h+ + oh-y+ + oh- h+ 至至检测器检测器h2oy+oh-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

13、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维护与保养 泵 六通阀 色谱柱 抑制器 检测器过滤 样品中除去颗粒物 用0.45m 或0.22m 滤膜 用高纯水冲洗滤膜 ，以减少沾污稀释 待测物浓度较高

14、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 在线柱处理纯度尽可能高 高纯水 ：电阻率 17m、0.22m 滤膜过滤 ：jis k0557(water used for industrial water and wastewater analysis) : 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淋洗液的配制与保存淋洗液的配制与保存w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 (as10, as11，as15，16 等.) 配制50%(w/w) naoh 储备溶液.使用时用高纯水稀释w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)w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） 淋洗液要经常更换操作步骤 启动仪器与仪器的稳定 提供一定压力的氮气并检查压力是否合适 系统中有淋洗液流出，并进入了抑制器 淋洗泵中无气泡淋洗泵中无气泡 确认系统中无液体/气体泄漏 确认系统有稳定的压力与背景电导 开始测定 用注射器注入标准或者样品 1. 色谱条件 柱温：35