离子色谱仪的原理及应用全解.ppt

1、第五章 离子色谱仪的原理及应用,Ion Chromtatography,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,第一节 离子色谱法的基本原理,一. 离子色谱法的发展历史,1

2、975年，美国Dow Chemical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(Reagent Free Ion Chromatography)。,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+ & Fe

3、2+,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50L时，检出限小于10g/L。 增加进样量或浓缩时，检出限可达10-12g/L。,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

4、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,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,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:,RSO3-H+ + M+ = RSO3- M+ + H+,阴离子

5、交换： RNR4+OH- + X- = RNR4+X- + OH-,Na+、Ca2+: 谁先被洗出？为什么？,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

6、-, HCOO-, CH3COO-, OH-, F-,分离阳离子,0,2,4,6,8,10,12,14,Retention time (min),0,1,2,3,4,S,分离阴离子,0,2,4,6,8,10,12,14,16,Retention time(min),0,8,mS,第二节 离子色谱仪的组成,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,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,二. 分离系统,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

7、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,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,摩尔电导率:,溶液总电导 ,（unit：S / mol）,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,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,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

8、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。,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。？,抑制柱的原理,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,摩尔电导率:,溶液总电导

9、,（unit：S / mol）,用NaHCO3-Na2CO3为淋洗液时？,电渗析离子膜抑制器,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,第三节 离子色谱法的应用,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 化妆品液体中的阴离子 制药 化学 / 液体 化学品中的重金属,一. 应用领域,领域,环境 / 污染 雨水/河水