离子色谱预处理报告

1、离子色谱样品前处理技术刘鹏 1233351环境工程离子色谱基础知识1.1简介离子色谱是高效液相色谱的一种，是分析离子的一种液相色谱方法。离子色 谱主要是利用离子交换基团之间的交换，也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。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。常用的检测器是电导检测器。离子色 谱主要用于阴阳离子的分析，特别是阴离子的分析。1.2原理离子色谱的分离机理主要是离子交换，有3种分离方式，它们是高效离子交 换色谱（HPIC）、离子排斥色谱（HPIEC）和离子对色谱（MPIC）。用于3种分离 方式的柱填料的树脂骨架基本都是

2、苯乙烯-二乙烯基苯的共聚物，但树脂的离子 交换功能基和容量各不相同。HPIC用低容量的离子交换树脂，HPIEC用高容量的 树脂，MPIC用不含离子交换基团的多孔树脂。3种分离方式各基于不同分离机理。 HPIC的分离机理主要是离子交换，HPIEC主要为离子排斥，而MPIC则是主要基 于吸附和离子对的形成。1.3优点快速、方便：对7 种常见阴离子（F-、Cl-、Br-、NO2-、NO3-、SO42-、PO43-） 和6种常见阳离子（Li+、Na+、NH4+、K+、Mg2+、Ca2+）的平均分析时间已分别 小于8min。用高效快速分离柱对上述7种最重要的常见阴离子达基线分离只需 3min。灵敏度高：

3、离子色谱分析的浓度范围为低 g/L （110 g/L）全数百mg/ L。直接进样（25p L），电导检测，对常见阴离子的检出限小于10p g/L。选择性好：IC法分析无机和有机阴、阳离子的选择性可通过选择恰当的分离 方式、分离祝贺监测方法来达到。与HPLC相比，IC中固定相对选择性的影响较 大。可同时分析多种离子化合物：与光度法、原子吸收法相比，IC的主要优点是 可同时检测样品中的多种成分。只需很短的时间就可得到阴、阳离子以及样品组 成的全部信息。分离柱的稳定性好、容量高：与HPLC中所用的硅胶填料不同，IC柱填料的高 pH值稳定性允许用强酸或强碱作淋洗液，有利于扩大应用范围。国外测无机阴离子

4、的标准方法（以EPA标准方法为例）2.1EPA方法300.0离子色谱测定无机阴离子（1993年八月，修订版2.2）2.1.1应用范围（1）可测定的阴离子包括A部分：漠离子，氯离子，氟离子，硝酸根，亚硝酸根，磷酸根，硫酸B部分：漠酸根，亚氯酸根，氯酸根（2）基体包括：饮用水，地表水，民用水和工业废水，地下水，试剂用水，固 体浸出液2.1.2方法要点：（1）小量样品，一般2-3mL注入离子色谱，阴离子采用一个系统含有保护柱， 分离柱，抑制器和电导检测器进行分离和检测。（2）A部分和B部分的差异分离柱和保护柱的不同。（3）固体样品必须经过一萃取过程2.1.3建议的色谱条件（1）方法A： Dionex

5、 AS4A分离柱；方法B： Dionex AS9分离柱（2）抑制器装置：Dionex Anion MicroMembrane Suppressor（3）检测器：Dionex-电导池死体积约为1.25p L（4）淋洗液：A-1.7mM碳酸氢钠和1.8mM碳酸钠（5）再生液：0.025N硫酸2.2 EPA方法9056A离子色谱法测定无机阴离子（1999年九月,草稿修订1）2.2.1应用范围（1）用于同时水样如饮用水、废水、固体的水提取液、和爆炸燃烧后固体废物 的水提取液中测定氯离子、氟离子、漠离子、硝酸根、亚硝酸根、磷酸根和硫酸 根。（2）50p L进样量可用于测定0.002-0.02 mg/L氟

6、离子、漠离子、氯离子、硝 酸根、亚硝酸根、磷酸根和硫酸根。最大柱负载（总的阴离子浓度不超过500ppm）。 高浓度样品必须稀释。2.2.2方法要点（1）小体积样品，一般2至3 mL，注射进入离子色谱冲洗并充满一定量的样品 管。样品注入碳酸钠-碳酸氢钠的流路。（2）样品液经两根不同的离子交换柱（预柱或保护柱和分离柱为强碱性阴离子交 换树脂），然后抑制器装置并进入电导检测器。离子在柱床上被分离，抑制器是 一种离子交换装置，用于减少淋洗液的背景电导，而被分离的阴离子以它们的酸 形式通过电导检测池被测定。阴离子根据对照它们与标准物质的保留时间来定 性。通过峰高或峰面积对照已知标准的校正曲线来测定。2.

7、2.3建议的仪器和色谱条件（1）离子色谱仪流量范围在1至5mL/min，压力为1000至4000psi（6.5至27.5 MPa）.进样阀的样品环为25至100p L。（2）预柱或保护柱为 Dionex IonPac AG4ASC 4 x 250 mm, P/N 43175,或类似 产品。（3）分离柱为 DionexIonPac AS4A-SC 4 x 250 mm,P/N 43174,或类似产品。（4）抑制器，能够转化淋洗液和被测阴离子为对应的配形（Dionex AMMS-II P/N 43074 或 ASRS Ultra P/N 53946,或类似产品）。（5）电导检测器，低死体积流路，有

8、温度补偿，电导池（约1.25- L死体积，Dionex CD20,或类似产品)。泵的流量范围为1至5 mL/min,可耐受压力范围为1000至4000 psi (6.5 至 27.5 MPa)。淋洗液1.7mM碳酸钠/1.8mM碳酸氢钠，流速2.0mL/min。再生液 25mM 硫酸(Dionex AMMS-II P/N 43074)或循环模式 ASRS Ultra P/N 53946。样量为50p L。无机阴离子的国家标准方法3.1主题内容与适用范围3.1.1主题内容本标准规定了测定水中六种无机阴离子的离子色谱法。3.1.2适用范围本标准适用于地表水、地下水、饮用水、降水、生活污水和工业废水

9、等水中 无机阴离子的测定。3.1.3检出限当电导检测器的量程为10p S进样量为25p L时，无机阴离子的检出限如下： 阴离子F-Cl-NO2-NO3-HPO42-SO42-检出限(mg/L)0.020.020.030.080.120.093.1.4干扰和排除3.1.4.1当水的负峰干扰F-或Cl-的测定时,可于100mL水样中加入1mL淋洗贮 备液来消除水负峰的干扰。3.1.4.2保留时间相近的两种阴离子，因浓度相差太大而影响低浓度阴离子的测 定时,可用加标的方法测定低浓度阴离子。3.1.4.3不被色谱柱保留或弱保留的阴离子干扰F-或Cl-的测定。若这种共淋洗 的现象显著，可改用弱淋洗液(0

10、.005mol/LNa2B4O7)进行洗脱。3.2定义本标准中无机阴离子是指F-、Cl-、NO2-、NO3-、HPO42-和SO42-3.3方法原理本标准采用阴离子交换分离柱分离无机阴离子(F-、Cl-、NO2-、NO3-、HPO42- 和SO42)以碳酸钠一碳酸氢钠溶液为淋洗液，硫酸溶液为再生液，用电导检测 器进行检测。将样品的色谱峰与标准溶液中各离子的色谱峰相比较，根据保留时 间定性，峰高或峰面积定量。一次进样可连续测定六种无机阴离子。3.4仪器与设备离子色谱仪(具电导检测器)；色谱柱；阴离子分离柱和阴离子保护柱；微膜 抑制器或抑制柱；记录仪或积分仪；淋洗液和再生液贮存罐；微孔滤膜过滤器；

11、 预处理柱：预处理柱管内径为6mm，长90mm，上层填充吸附树脂(约30mm高)， 下层填充阳离子交换树脂，(约50mm高)。3.5样品的采集与保存3.5.1水样采集后应经0.45p m微孔滤膜过滤$保存于清洁的玻璃瓶或聚乙烯瓶 中。3.5.2水样采集后应尽快分析，否则应在4摄氏度下存放，一般不加保存剂。3.5.3样品的保存时间阴离子容器材质保存时间F-和 Cl-玻璃瓶48小时聚乙烯瓶1个月NO2-玻璃瓶或聚乙烯瓶48小时NO3-玻璃瓶或聚乙烯瓶24小时HPO42-玻璃瓶48小时SO42-玻璃瓶或聚乙烯瓶1个月3.6分析步骤3.6.1色谱条件淋洗液浓度：碳酸钠0.018mol/L-碳酸氢钠0.

12、017mol/L再生液流速：根据淋洗液流速来确定，使背景电导达到最小值 电导检测器：根据样品浓度选择量程进样量：25. L淋洗液流速：1.02.0mL/min3.6.2标准曲线的绘制根据样品浓度选择混合标准使用液I或II,配制5个浓度的混合标准溶液， 测定其峰高（或峰面积）。以峰高（或峰面积）为纵坐标，以离子浓度（mg/L） 为横坐标，用最小二乘法计算标准曲线的回归方程。3.6.3样品测定高灵敏度的离子色谱法一般用较稀释的样品，对未知的样品最好先稀释100 倍后进样，再根据所得结果选择适当的稀释倍数。对有机物含量较高的样品，应 先用有机溶剂萃取除去大量有机物，取水相进行分析；对污染严重，成份复

13、杂的 样品，可采用预处理柱法同时去除有机物和重金属离子。3.6.4空白试验以试验用水代替水样，经0.45. m微孔滤膜过滤后进行色谱分析。3.6.5标准曲线的校准用标准样品对标准曲线进行校准。3.7结果表示保留时间1. 191. 57L 782* 623.954. 79阴离子种类F-Cl、（），HPO.5SOI浓度 /(mg/L)1. 252. 55* 01 A A1 V* U12. 512. 5图I离子色谱标准谱图按下式计算水中阴离子的浓度（mg/L）：式中 峰高（或峰而积）;知）空白峰高测定值;人一 回归方程的斜率;以回归方程的截距。样品预处理方法4.1液体样品的前处理技术（1）液液萃取法

14、：利用溶液中各组分在所选用的萃取剂中的溶解度差异，用液 相萃取剂从溶液中提取出某种组分。（2）顶空法（静态顶空，吹扫捕集法）：利用待测物的易挥发性，静态顶空法直 接抽取样品顶空气体进行色谱分析，吹捕法利用载气尽量吹出样品中待测物后， 用冷冻捕集或吸附剂捕集的方法来收集待测物。（3）超临界流体萃取法：利用超临界流体密度高、黏度小、对压力变化敏感的 特性，在超临界状态下萃取待测样品，通过减压、降温或吸附收集后分析。（4）膜萃取：膜对待测物的吸附作用，先由高分子膜萃取样品中的待测物，再 用气体或液体萃取高分子膜中的待测物。（5）固相萃取：先用固相吸附剂吸附待测物，再用溶剂洗脱待测物。（6）固相微萃取

15、技术：利用待测物在样品及萃取涂层之间的分配平衡，将萃取 纤维暴露在样品或其顶空真中萃取。（7）液相微萃取法：包括大体积的水溶液及小体积的不溶于水的有机液液萃取， 将疏水性的目标有机物转移到一滴有机溶剂中。4.2固体样品的前处理技术（1）索氏提取法：利用溶剂回流及虹吸原理，使固体样品中目标物连续不断地 被纯溶剂萃取，既节约溶剂，又提高萃取效率。萃取前先将固体物质研碎（100-200 目），以增加固液接触的面积。然后将固体样品放在滤纸套内，置于提取器中， 提取器的下端与盛有提取溶剂的圆底烧瓶相连，上面接回流冷凝管。加热圆底烧 瓶，使溶剂沸腾，蒸汽通过提取器的支管上升，被冷凝后滴入提取器中，溶剂和

16、固体接触进行萃取，当溶剂液面超过虹吸管的最高处时，含有萃取物的溶剂虹吸 回烧瓶，因而萃取出一部分物质，如此重复，使固体样品中目标物质不断为纯的 溶剂所萃取，将萃取出的物质富集在烧瓶中。（2）微波辅助萃取法：将微波技术和萃取技术相结合，利用极性分子可以迅速 吸收微波能量的原理来加热一些极性溶剂，达到萃取样品中目标化合物、分离杂 质的目的。微波是指波长1mm-1m、频率300-300000MHz的电磁波，他介于红 外线和无线电波之间。目前常用的微波萃取溶剂有甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮、 二氯甲烷、正己烷、苯、乙腈等。（3）超临界流体萃取法：利用超临界流体密度高、黏度小、对压力变化敏感的 特性，在超临

17、界状态下萃取待测样品，通过减压、降温或吸附收集后分析。超声波萃取法：借助超声波空化作用和振动匀化作用，加速介质质点运动， 使固体样品分散，增大样品和萃取溶剂之间的接触面积，使萃取目标物更快更容 易地从基质中转移到溶剂中。超声波频率为20kHz-50MHz。加速溶剂萃取法：在较高的温度(50-200 )和压力(1000-3000psi或 1013-2016MPa)下用溶剂萃取固体或半固体样品的方法。4.3气体样品的前处理技术样品衍生化：将样品制成衍生物，不仅可以提高从样品基体中萃取和预分 离待测化合物的能力，而且可以通过降低样品的极性或改变样品组分的选择性来 改善液相色谱分离，还可以改变样品中不同化合物的相对检测器响应，因而可在 有谱带重叠的情况下，检测和定量待测组分中的某些组分。分为紫外衍生化、荧 光