第七章 离子色谱法的应用第一节

第七章离子色谱法的应用环境分析食品分析生物医药分析农业7.1离子色谱法的改进及发展中的几个要点一、分离方式和检测方式的选择首先要了解待测化合物的分子结构和性质以及样品的基体，如是无机离子还是有机离子，离子的电荷数、是酸还是碱、亲水还是疏水，是否为表面活性化合物等。

1.水合能高和疏水性弱的离子，如Cl-或K+，最好用HPIC

2.水合能低和疏水性强的离子，如ClO4-或四丁基铵，最好用亲水性强的离子交换分离柱或MPIC分离；

3.有一定疏水性也有明显水合能的pKa值在1-7之间的离子，如乙酸盐或丙酸盐，最好用HPIEC分离。一、分离方式和检测方式的选择关于选择检测方式的一般规律是：a,在水溶液中以离子形态存在的离子，其酸式离解常数pKa或碱式离解常数pKb<5，应选用电导检测;

b,具有对紫外或可见光有吸收基团或经柱后衍生反应后生成吸光基团的化合物，选用光学检测器；c,具有在外加电压下可发生氧化或还原反应基团的化合物，可选用直流安培或脉冲安培检测;

d,对一些复杂样品，为了一次进样得到较多的信息，可将两种或三种检测器串联使用。若对所要解决的问题有几种方案可选，分析方案的确定主要由基体的类型、选择性、过程的复杂程度以及是否经济来决定。二、色谱条件的优化（1）分离度的改善a,对组成复杂的样品，若待测离子对树脂亲和力相差较大，就要作几次进样，并用不同浓度或强度的淋洗液或梯度淋洗。

b,对固定相亲和力相差较大的离子的分离，增加分离度的最简单的方法是稀释样品。

（2）改变分离和检测方式若待测离子对固定相亲和力相近或相同，样品稀释的效果常不令人满意。对这种情况，除了当选择适当的流动相之外，还应考虑选择分离方式和检测方式。如NO2-与Cl-在阴离子交换柱上的保留时间接近，常见样品中Cl-的浓度又远大于NO2-

，是分离困难，但NO2-有强的UV吸收，而Cl-则很弱，因此改用紫外作检测器测定NO2-

，用电导检测Cl-,或将两种检测器串联。二、色谱条件的优化（3）选择适当的淋洗液

淋洗液种类，浓度和有机溶剂的适当选择，可有效地改善分离度。离子色谱分离是基于淋洗离子和样品离子之间对树脂有效交换容量的竞争，为了得到最佳的分离，样品离子和淋洗离子应有相近的亲和力。离子色谱中由于固定相结构不同，特别是离子交换功能基的选择性和亲水性不同，所用淋洗液也不同。

（4）减少保留时间的问题缩短保留时间和提高分离度有时是矛盾的。在能得到较好的分离结果的前提下分析的时间自然是越短越好。为了缩短分析时间，可改变分离柱容量、淋洗液流速、淋洗液强度，在淋洗液中加入有机改进剂和用梯度淋洗技术等。三、改善检测灵敏度（1）降低基线噪声

将检测器的灵敏度设置在较高的灵敏档是提高检测灵敏度的最简单方法。（2）增加进样量（3）使用浓缩柱一般用于较清洁的样品中痕量成分测定的效果较好。用浓缩柱时要注意，柱子的动态离子交换容量小于理论值。不要使浓缩柱超负荷。（4）使用微孔柱离子色谱中常用的标准柱的直径是4mm，小孔柱的直径是2mm。因为小孔柱较标准柱的体积小4倍，在小孔柱中进同样质量的样品，将在检测器中产生4倍于标准柱的信号。而且淋洗液的用量只为标准柱的1/4,因而减少淋洗液的消耗。四、离子色谱的负峰

抑制性离子色谱中，仪器的设置是以淋洗液通过抑制器后的洗脱液的背景电导为0。洗脱液中任何一个层带的电导，大于经抑制后淋洗液的背景电导时为正峰，反之为负峰。水负峰的大小与样品的进样体积和溶质浓度以及淋洗液的浓度和种类有关，进样体积大，水负峰亦大；淋洗液的浓度越高，水负峰越大。反之亦然。消除水负峰的简单方法是用淋洗液配制样品和标准溶液，使样品和标准溶液含有相同的淋洗液浓度；或用NaOH作淋洗液，由于抑制反应的产物为水，淋洗液的背景电导小；用低浓度的淋洗液也可减小水负峰。

1离子色谱法在环境分析中的应用饮用水中消毒副产物的分析EPAMethod317.0低浓度阴离子Column: IonPac®AG9-HC,AS9-HCEluent: 9.0mMSodiumcarbonateFlowRate: 1.3mL/minInj.Volume: 225mLDetection: A) Suppressedconductivity,

ASRS®-ULTRA,AutoSuppression® externalwatermode B) Absorbance,450nmPostcolumnReagent: o-Dianisidine（邻联二茴香胺）PCRFlowRate: 0.7mL/minPostcolumnHeater: 60°CPeaks1.Chlorite(亚氯酸盐) 15 mg/L(ppb)2.Bromate(氯酸盐)

10 3.Bromide(溴化物)

154.Chlorate(氯酸盐)15

15693Minutes100520251005152500.2501.5x10-3(A)(B)12321mSAU15204饮用水中痕量BrO3-的测定(USEPA标准方法326.0）分离柱: IonPacAG9-HC+AS9-HC淋洗液: 9.0mMNa2CO3柱温: 30C

流速: 1.3mL/min进样体积: 225µL检测: A)抑制电导,Atlas外加水模式

B) UV-Vis,352nm柱后衍生试剂: 酸化的KI衍生试剂流速: 0.4mL/min柱后反应温度: 80°C色谱峰: 1. Cl- 5µg/L

2. BrO3- 5

3. DCA*

4. Br- 5

5. ClO3- 5*DCA=二氯乙酸 -0.0020.00626.4026inutes(A)(B)µSAU1234521

IC-MS联用测定饮用水中BrO3-分离柱: IonPac

AG9-HC+AS9-HC淋洗液: 9mmol/LNa2CO3流速: 0.25mL/min进样体积: 100µL检测: A) 抑制电导

ASRS®-ULTRA,自动抑制循环再生模式

B) AQA:-ESImode,SIM,m/z=127,色谱峰: 1. BrO3- 22µg/L

2. DCAA 未定量21.822.810050075250510152025Minutes121mSRelativeAbundanceABMinutes碱性溶液和废水中氰化物的测定(ASTM方法D2036-97)分离柱: IonPac

AS7淋洗液: 0.5mol/L乙酸钠+0.1mol/LNaOH+

0.5%(v/v)乙二胺流速: 1mL/min检测: 安培检测器ED40,银工作电极, 0.00Vvs.Ag/AgCl参比电极进样体积：200µL色谱峰: 样品基体1 样品基体2

1.S2- 1000µg/L 3.S2- 25µg/L

2.CN- 100 4.CN- 1250246802468Minutes2341样品基体1:1mol/LNaOH样品基体2:碱吸收液(废水)

2离子色谱法在食品分析中的应用食品中硝酸/亚硝酸、亚硫酸、碘化物和氰化物的分析火腿提取液中硝酸盐和亚硝酸分析

DeterminationofNitrateandNitriteinHamExtract0510-.0010.02AUMinutes12Column: IonPacAS11&AG11Eluent: 5mmol/LNaOHFlowrate: 1mL/min

Inj.volume: 25µLDetection: UV(225nm)Peaks: 1. Nitrite 1.16 mg/L 2. Nitrate 0.54脉冲安培检测亚硫酸盐

PulsedAmperometricDetectionofSulfiteMinutesnC18022002468101212Column: IonPac

ICE-AS1Eluent: 10mmol/LH2SO4Flowrate: 1.0mL/minInj.volume: 50µLDetection: Pulsedamperometry,

PtelectrodePeaks: 1. Mannitol — 2. Sulfite 17mg/L白酒中亚硫酸盐，丙三醇和乙醇的分析

DeterminationofSulfite,GlycerolandEthanolinWhiteWineMinutes0246810035nA123

Column: IonPacICE-AS1 Eluent: 5mMSulfuricAcidFlowRate: 1.0mL/min Detection: D.C.Amperometry,Pt,0.6VInjectVol.: 50mL Peaks: 1.Glycerol 2.Sulfite1.5mg/L 3.Ethanol

Samplediluted1:10.Sulfiteconcentrationis15mg/L

intheundilutedsample.

碘化物的分析（AnIodideStandard）30nA-10Iodide,

129µg/LMinutes0246810Column: IonPacAS11andAG11

Eluent: 5mmol/LHNO3

Flowrate: 1.5mL/min Inj.volume: 100mL Detection: DCamperometry,0.05V, Ag workingelectrode 牛奶中碘的测定（铂工作电极）

DeterminationofIodideinMilkUsingaPlatinumWorkingElectrode101234Minutes1.6mA0.0Column: IonPac

AG11andAS11

Eluent: 100mmol/LHNO3

Flowrate: 1.5mL/min

Inj.volume: 100mL

Detection: DCamperometry,0.8V,

Ptworkingelectrode,presaturated

withsaturatedpotassiumiodide(KI)

Peaks: 1. Iodide 盐水中碘的分析

AnalysisofIodideinBrineSeparator: IonPacAS7Eluent: 0.2mol/LHNO3Flowrate: 1.5mL/minDetection: DCAmperometry, Ptelectrode(0.8V)Inj.volume: 50µLSample: saturatedNaClsolution (1:10diluted)Peaks: Iodide 24µg/L048MinutesIodide

3离子色谱在生物医药领域中的应用氨基酸的分析糖的分析（1）氨基酸的分析可用紫外/荧光检测器直接检测的氨基酸只有：酪氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、脯氨酸、组氨酸柱前衍生或柱后衍生，紫外/荧光检测直接积分脉冲安培（IPAD）检测直接氨基酸分析的色谱条件

(AAA-DirectTM)分离柱: AminoPacPA10withGuard (Latexedanionexchanger)柱尺寸: 2x250mm(2x50mm)柱容量: 60µeq.(12µeq)淋洗液:NaOH/NaOAcgradient流速: 0.25mL/min进样体积: 1-25µL溶剂稳定性: 100%pH稳定性: 0-14典型梯度条件Minutes05101520253035404550275nC020406080Eluent%123456879101122121314212019181716150.25mol/LNaOH1.0mol/LSodiumacetatePeaks: 1. Arginine 2. Ornithine 3. Lysine 4. Glutamine 5. Asparagine 6. Alanine 7. Threonine 8. Glycine 9. Valine 10. Serine 11. Proline 12. Isoleucine 13. Leucine 14. Methionine 15. Norleucine 16. Taurine 17. Histidine 18. Phenylalanine 19. Glutamate 20. Aspartate 21. Cystine 22. Tyrosine氨基酸标准溶液色谱图，AminoPac®PA10色谱柱AminoAcidStandard(100pmol)onAminoPac®PA10Column0510152025Minutes50275nC30Peaks: 1. Arginine 2. Ornithine 3. Lysine 4. Glutamine 5. Asparagine 6. Alanine 7. Threonine 8. Glycine 9. Valine 10. Serine 11. Proline

12. Isoleucine 13. Leucine 14. Methionine 15. Norleucine 16. Taurine 17. Histidine 18. Phenylalanine 19. Glutamate 20. Aspartate 21. Cystine 22. Tyrosine26781014171519135491112161318202122139930.05.010.015.020.025.030.035.040.045.050.055.060.00100200300400500nCmin12345678910111213141516171819202122232425262717种氨基酸和10种糖混合标准溶液色谱图Peaks(molL1)1,arginine(12.0);2,fucose(8.6);3,lysine(32.0);4,arabinose(7.5);5,glucose(7.7);6,alanine(16.2);7,threonine(9.3);8,glycine(16.0);9,valine(20.2);10,serine(9.7);11,proline(16.2);12,isomaltose(8.7);13,isoleucine(26.2);14,leucine(19.1);15,methionine(11.9);16,isomaltotriose(9.0);17,maltose(15.1);18,glucuronicacid(16.7);19,panose(7.5);20,histidine(10.0);21,maltotirose(7.9);22,phenylalanine(15.5);23,maltotetraose(5.2);24,glutamicacid(59.4);25,asparticacid(30.2);26,cystine(6.7);27,tyrosine(8.2)（2）糖的分析常见糖类的离解常数

DissociationConstantsofSomeCommonCarbohydrates8709Sugar pKa Fructose果糖 12.03 Mannose甘露糖 12.08 Xylose木糖 12.15 Glucose葡萄糖 12.28 Galactose半乳糖 12.39 Dulcitol半乳糖醇 13.43 Sorbitol山梨糖醇 13.60 a-Methylglucoside配糖 13.71 (inwaterat25°C)CarboPac™PA10色谱柱快速分析单糖RapidMonosaccharideAnalysiswiththeCarboPac™PA10Column: CarboPacPA10andguard Eluent: 18mMNaOHFlowRate: 1.5mL/minDetection: Pulsedamperometry,

goldelectrodePeaks: 1. Fucose 1nmol 2. Galactosamine 1 3. Glucosamine 1 4. Galactose 1 5. Glucose 1 6. Mannose 1 208100100nC13456Minutes64211790-01蛋白寡糖的分析GlycoproteinOligosaccharideAnalysisColumn: CarboPacPA-100andguard

Eluent: Sodiumacetategradientin

100mMSodiumhydroxide

FlowRate: 1.0mL/min

Detection: Pulsedamperometry,

goldelectrode

Sample: Fetuinoligosaccharide

alditolstandard

Peaks: 1. Disialylated,triantennary

2. Disialylated,triantennary

3. Trisialylated,triantennary

4. Trisialylated,triantennary

5. Tetrasialylated,triantennary

6. Tetrasialylated,triantennary

7. Trisialylated,triantennary 12868-01123456701020304050550nCMinutes4离子色谱在农业领域中的应用氯化胆碱、三甲胺盐酸盐和六种常见阳离子标准色谱图柱：CS12A淋洗液：17.5mNH2SO4

流速：1.00mL/min抑制器：CSRS-ULTRA，自身再生抑制器氯化胆碱粉剂1346#柱：CS12A淋洗液：17.5mNH2SO4

流速：1.00mL/min抑制器：CSRS-ULTRA，自身再生抑制器5复杂基体中痕量组分的分析22.5%苛性钾中阴离子（ASTM标准方法E1787）Column: IonPac®CS12Eluent: 19mMMethanesulfonicacid

0.5mMPyridinedicarboxylicacidFlowRate: 1.0mL/minDetection: Suppressedconductivity/ AutoSuppressionrecyclemodePretreatment: AutoNeutralizationwithCSRNInj.Volume: 100µLPeaks: 1.Lithium 0.2 µg/L(ppb) 2.Sodium 150 3.Ammonium —

4.Methylamine — 5.Potassium 80

6.Dimethylamine —

7.Magnesium 19

8.Calcium 305

9.Trimethylamine —22%磷酸中痕量阳离子的分析10109Minutes021084601µS2341567121498氢氧化四甲胺中痕量阴离子氯化钠盐水中阴离子高浓度NO3-存在下痕量Cl-、NO2-和SO42-的测定分离柱：IonPacAG10+AS10淋洗液：80mmol/LNaOH流速：1.0mL/min检测：抑制电导进样体积：25µL色谱峰：

1.Cl-141mg/L2.NO2-293.SO42-3074.草酸5.NO3-9.7g/L抑制电导检测高氯废水中阴离子0510152025Minutes80µS37654213分离柱: IonPacAG9-HC+AS9-HC淋洗液: 9mmol/LNa2CO3流速: 1mL/min进样体积: 25µL检测: 电导检测自动抑制循环再生模式色谱峰: 1. F-1.14 mg/L

2.乙酸—

3. Cl-200

4. NO2-0.14

5. Br-0.82

6. NO3-1.47

7. PO43-21.1

8. SO42-30.3样品: 模拟废水，Cl-为0.2g/L

UV/Vis检测高氯废水中阴离子0510152025Minutes04x10-2AU321分离柱: IonPacAG9-HC+AS9-HC淋洗液: 9mmol/LNa2CO3流速: 1mL/min进样体积: 25µL检测: 214nm色谱峰: 1. NO2-0.18 mg/L 2. Br-0.79

3. NO3-1.58样品: 模拟废水，Cl-为0.2g/L碳酸盐溶液中的阴离子柱：IonPacAG14，AS14淋洗液：3.5mMNa2CO31.0mMNaHCO3流速：1.2mL/min进样体积：10uL检测器：抑制型电导，ASRS，自动抑制循环模式峰：1F-2CO32-

3Cl-4NO3-5PO43-6SO42-超声处理HCO3->500ppm含有碳酸盐水中阴离子的分析6极化离子和多价离子的分析洗涤剂中多聚磷酸盐的分离分离柱: IonPac

AG16+AS16淋洗液: 0-10min,25-65mmol/LKOH淋洗液: EG40淋洗液在线发生器

柱温: 30C流速: 1.5mL/min进样体积: 10µL检测: 抑制电导， ASRS-ULTRA,

自动再生循环模式色谱峰: 1. Cl- 3.0 mg/L

2. CO32- 5.0

3. SO42- 10.0

4. PO43- 10.0

5. 焦磷酸盐 10.0

6. 三偏磷酸盐 10.0

7. 三聚磷酸盐 10.0

8. 四偏磷酸盐 10.0

9. 四聚磷酸盐 10.0Minutes1234597mS1000洗涤剂样品426mS101234567890标准溶液分离柱：IonPacAG11+AS11淋洗液：0-10min,20-80mmol/LNaOH流速：2.0mL/min检测：抑制电导色谱峰：A)1.Cl- 3.0mg/L

2.CO32- 5.0

3.SO42- 10.0

4.PO43- 10.0

5.焦磷酸盐 10.0

6.三偏磷酸盐 10.0

7.三聚磷酸盐 10.0

8.四偏磷酸盐 10.0

9.四聚磷酸盐 10.0B)1.CO32-

2.SO42- 3.PO43-