离子色谱仪的原理及应用

离子色谱仪的原理及应用第1页，课件共31页，创作于2023年2月溶液中离子型化合物如何测定？阳离子：?AAS,AES,原子荧光法…既快速又灵敏阴离子:?化学滴定，分光光度法…灵敏度低，费时费力，不能同时测多离子1975年，美国Dow化学公司的H.Small,T.S.Steven&W.C.Bauman：离子交换分离、抑制电导检测——真正意义的离子色谱法。离子色谱法的诞生使阴离子检测发生了革命性的变化许多国家将离子色谱法作为标准方法中国：饮用天然矿泉水检试方法

工业循环冷却水中阴、阳离子的测试方法…第2页，课件共31页，创作于2023年2月第一节离子色谱法的基本原理第3页，课件共31页，创作于2023年2月一.离子色谱法的发展历史1975年，美国DowChemical公司的H.Small,T.S.Steven&W.C.Bauman首次提出抑制型离子色谱。1979年，美国

的J.S.Fritz提出非抑制型离子色谱。1998年，H.Small将电解淋洗液在线发生器和自动再生抑制器结合，使得IC只用水，不需用化学试剂。2003年，美国Dionex推出了商品仪器RFIC(ReagentFreeIonChromatography)。第4页，课件共31页，创作于2023年2月二.离子色谱法的特点：速度快、灵敏度高

不同的操作者都可得到好的重现性可单独测定某种离子，也可同时测定多离子。不同价态离子也可检测：

Fe3+&Fe2+,

Cr3+&Cr6+

，NO2-&NO3-…7种常见阴离子（F-、Cl-、Br-、NO3-、NO2-、SO42-、PO43-）6种常见阳离子（Li+

、Na+、K+

、NH4+

、Ca2+、Mg2+

）

分析时间小于10min,采用高效分离柱只需3min。当进样量为50μL时，检出限小于10μg/L。增加进样量或浓缩时，检出限可达10-12g/L。第5页，课件共31页，创作于2023年2月三.离子色谱法的分析对象与应用领域无机阴离子：卤素及简单阴离子、酸根、阳离子的配阴离子无机阳离子：碱金属、碱土金属、过渡金属、稀土无素有机阴离子：有机酸、烷基硫酸、烷基磺酸、磷酸多聚磷酸有机阳离子：胺、醇胺、铵盐、吡啶、生物碱天然有机物：糖、醇、酚、醛、维生素生物物质：有机磷化合物、氨基酸、肽、核酸、核苷酸、蛋白质、碱基、抗生素第6页，课件共31页，创作于2023年2月

固定相：离子交换树脂(阴离子型/阳离子型)

流动相：酸性或碱性水溶液基本原理：利用不同待测离子对固定相的离子交换能力的差别来实现分离。三.分离原理第7页，课件共31页，创作于2023年2月

典型的离子交换树脂是由苯乙烯和二乙烯苯交联共聚而成，在基体上引入各种不同酸碱基团作为可交换的离子基团。

阳离子交换树脂上具有与阳离子交换的基团,如—SO3-H+

，其中SO3-

和有机聚合物牢固结合形成固定部分，而H+是可流动的，能为其它阳离子所交换:

R—SO3-H++M+=R—SO3-

M++H+

阴离子交换：R—NR4+OH-

+X-

=R—NR4+X-+OH-第8页，课件共31页，创作于2023年2月Na+、Ca2+:谁先被洗出？为什么？第9页，课件共31页，创作于2023年2月组分与离子交换剂之间亲和力的大小与离子半径、电荷、存在形式等有关。亲和力大，保留时间长：

对阳离子，滞留顺序为：

Fe3+,Ba2+,Pb2+,Sr2+,Ca2+,Ni2+,Cd2+,Cu2+,Co2+,Zn2+,Mg2+,UO22+,Tl+,Ag+,Cs+,Rb+,

K+,NH4+,Na+,H+,Li+

对阴离子，滞留顺序为：柠檬酸根,SO42-,C2O42-,I-,HSO4-,NO3-,CrO42-,Br

-,SCN-,Cl-,HCOO-,CH3COO-,OH-,F-

第10页，课件共31页，创作于2023年2月分离阳离子02468101214Retentiontime(min)01234Na+NH4+K+Mg2+Ca2+µS第11页，课件共31页，创作于2023年2月分离阴离子0246810121416Retentiontime(min)08mSF-NO3-SO42-Cl-NO2-Br-HPO42-第12页，课件共31页，创作于2023年2月第二节离子色谱仪的组成第13页，课件共31页，创作于2023年2月离子色谱构造淋洗液瓶Pump保护柱分析柱抑制柱

电导池色谱工作站淋洗液输送分离检测数据采集和仪器控制进样

第14页，课件共31页，创作于2023年2月

流路中为高压力工作状态，通常使用耐高压的六通阀进样装置：一.进样系统第15页，课件共31页，创作于2023年2月二.

分离系统第16页，课件共31页，创作于2023年2月三.检测系统：

电导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紫外－可见光度检测器紫外直接吸收或可见光光度法测定选择性强荧光法检测器第17页，课件共31页，创作于2023年2月电导检测器

测定溶液流过电导池时的电导率

可检测大部分离子型化合物溶液的电导率与其浓度成正比。G=1/R=KC第18页，课件共31页，创作于2023年2月摩尔电导率:溶液总电导＝λ＋＋λ－

（unit：μS

/

mol）

阳离子

阴离子

Ｈ＋Ｌｉ＋

Ｎａ＋Ｋ＋ＮＨ４＋Ｍｇ２＋Ｃａ

２＋３５０３９

５０７４７３５３６０ＯＨ－Ｆ－Ｃｌ－Ｂｒ－ＮＯ３－ＰＯ４３－ＳＯ４２－１９８５５

７６７８７１８０８０λ＋λ－第19页，课件共31页，创作于2023年2月非抑制型离子色谱仪（单柱型）

抑制型离子色谱仪（双柱型）离子色谱仪四.抑制柱的原理第20页，课件共31页，创作于2023年2月非抑制型离子色谱仪淋洗液瓶Pump保护柱分析柱抑制柱电导池色谱工作站淋洗液输送离子交换分离电导检测数据采集和仪器控制样品注射抑制型离子色谱仪第21页，课件共31页，创作于2023年2月1.单柱离子色谱法★直接用电导检测器检测。★淋洗液：低浓度,低电导率的弱电解质(有机弱酸或有机弱碱）。苯甲酸，柠檬酸——

能否用强电解质的淋洗液？C、本底。

单柱离子色谱法比双柱离子色谱法灵敏度低,但仪器操作方便,对泵和检测器的腐蚀性弱,所以应用较广。第22页，课件共31页，创作于2023年2月2.双柱离子色谱法

离子色谱通用的检测器是电导检测器,淋洗液为强电解质的酸碱溶液时，由于淋洗液的电导本底值高,而被测物的浓度又大大小于流动相电解质的浓度,这样就难以测量由于样品离子的存在而产生微弱电导的变化。？

第23页，课件共31页，创作于2023年2月抑制柱的原理

BackGround：Na2CO3

(700μS)NaF,NaCl,NaNO3Na2HPO4,Na2SO4～～RetentiontimeConductivityNaFNaClNaNO3Na2HPO4Na2SO4BackGround：

Na2CO3

(700μS)～～RetentiontimeConductivityHFHClHNO3H3PO4H2SO4RetentiontimeBackGround：

H2CO3

(15μS)Conductivity

抑制柱（H+型阳离子交换柱）

分离X-,

Na2CO3

淋洗R-

H++Na+→R-Na+

+H+H++CO32-→H2CO3阴离子交换柱第24页，课件共31页，创作于2023年2月摩尔电导率:溶液总电导＝λ＋＋λ－

（unit：μS

/

mol）

阳离子

阴离子

Ｈ＋Ｌｉ＋

Ｎａ＋Ｋ＋ＮＨ４＋Ｍｇ２＋Ｃａ

２＋３５０３９

５０７４７３５３６０ＯＨ－Ｆ－Ｃｌ－Ｂｒ－ＮＯ３－ＰＯ４３－ＳＯ４２－１９８５５

７６７８７１８０８０λ＋λ－第25页，课件共31页，创作于2023年2月NaOH,H2H+废液废液阳极检测器H+

+O2H2

+OH-H2OH2ONa+H+

+OH-H2OH+,

X-H+,

X-

inH2O

H2OH2OH2O,O2阳离子交换膜Na+,

X-

在

NaOH

淋洗液中阴极用NaHCO3-Na2CO3为淋洗液时？电渗析离子膜抑制器第26页，课件共31页，创作于2023年2月抑制柱(器）的作用：◆

提高待测离子的电导率：

Na+,

Cl-

H+,

Cl-

提高灵敏度◆

降低淋洗液的背景电导:

Na+,

CO32-

H2CO3

降低本底电导Na+,

OH-

H2O第27页，课件共31页，创作于2023年2月第三节离子色谱法的应用第28页，课件共31页，创作于2023年2月电力冷却水/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

纸张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