離子色譜技術(shù)(ICS3000離子色譜儀)

1、第一章1.什么是色譜2.色譜的發(fā)展3.液相色譜第二章1.分離度2.柱效3.傳質(zhì)影響4.縱向擴(kuò)散5.溶質(zhì)傳質(zhì)動(dòng)力學(xué)6.選擇性7.保留特性8.總結(jié)目錄101.01.1第一章本文講述有關(guān)離子色譜法的基本知識(shí)和檢測(cè)方面的理論。1. 什么是色譜當(dāng)溶質(zhì)在色譜法是一種物理化學(xué)分析方法。它利用混合物中組分在兩相間分配系數(shù)的差別, 兩相間作相對(duì)移動(dòng)時(shí)，各組分在兩相間進(jìn)行多次分配，從而使各組分得到分離。2. 色譜的發(fā)展色譜這一概念是由俄國(guó)植物學(xué)家Tswett （茨維特）1903年提出的，他在一根細(xì)長(zhǎng)的玻璃管中裝入碳酸鈣粉末， 然后將植物綠葉的石油醚萃取液倒入管中，萃取液的色素就被吸附在管上部的碳酸鈣上，再用純凈的

2、石油醚洗脫這些被吸附的色素，于是在碳酸鈣上形成了一 圈一圈的色帶，這些色帶被稱為色譜。進(jìn)過(guò)許多年的發(fā)展，“色譜”一詞已涵蓋許多技術(shù)領(lǐng)域。新型固定相的發(fā)展和氣體、液 體以及超臨界立體作為可動(dòng)相使用，色譜逐漸成為最有效的分離手段。本文僅限于離子色譜。不過(guò)涉及到的概念與所有其他色譜方法是一樣的。3. 液相色譜液相色譜一詞指使用的流動(dòng)相是液體的色譜方法可以分為兩類。1、反相色譜：固定相為非極性物質(zhì)（疏水性），流動(dòng)相為極性溶液（如甲醇、乙腈水 溶液）。分離方式基于多次吸附-解吸附的重復(fù)過(guò)程， 非極性化合物較極性化合物在拄中具有 較強(qiáng)的保留。（如正己烷或四氫2、正相色譜：固定相是極性物質(zhì)，流動(dòng)相是非極性或

3、弱極性的溶液 呋喃）。如前所述，分離過(guò)程也是基于被分離組分在流動(dòng)相與固定相之間的分配平衡。較大的分子被叫快地分子排阻色譜：固定相由一些起分子篩作用的多孔材料組成,從色譜柱中洗脫，較小的分子則滯留在填充材料的細(xì)小孔徑中，保留較長(zhǎng)的時(shí)間。離子色譜:A.高效離子交換色譜法（HPIC ）:分離是基于發(fā)生在流動(dòng)相和鍵合在基質(zhì)上的離子交換基團(tuán)之間的離子交換過(guò)程，也包括部分非離子的相互作用，這種分離方式可用于有機(jī)和無(wú)機(jī)陰離子和陽(yáng)離子的分離。B.高效離子排阻色譜（HP ICE）:分離是基于固定相和被分析物之間三種不同的作用一Donnan排斥、空間排斥和吸附作用。這種分離方式主要用于弱的有機(jī)和無(wú)機(jī)酸的分離。C.

4、流動(dòng)相離子色譜法（MPIC ）:分離是基于被分析物在分析柱上的吸附作用。析柱的選擇性主要取決于可流動(dòng)相的組成和濃度。流動(dòng)相除了加入有機(jī)改進(jìn)劑之外，還需加入離子對(duì)試劑，這種分離方式可用于表面活性陰離子和陽(yáng)離子以及過(guò)渡金屬絡(luò)合物的分離。第二章本章將簡(jiǎn)要描述色譜柱性質(zhì)的術(shù)語(yǔ)和概念1.分離度任何分離的目標(biāo)都是使兩個(gè)相鄰的峰完全分開(kāi)。分離度定義為兩個(gè)相鄰色譜峰的峰中心 之間的距離與兩峰的平均峰寬的比值。錯(cuò)誤!未找到引用源。(1)方程（1 ）兩色譜峰的分離方程（1）給出了一個(gè)衡量分離好壞的尺度，但它并沒(méi)有告訴我們?nèi)绾潍@得一個(gè)較好的分離。為了搞清這個(gè)問(wèn)題，我們將分離度表示為含有3個(gè)色譜分離參數(shù)的函數(shù)，這3個(gè)

5、參數(shù)分別為柱效、選擇性和保留時(shí)間，這些參數(shù)與固定相和流動(dòng)相性質(zhì)有關(guān)。錯(cuò)誤!未找到引用源。方程（2）保留時(shí)間式中,錯(cuò)誤!未找到引用源。表示柱效；錯(cuò)誤!未找到引用源。 表示選擇性;錯(cuò)誤!未找到引用源。 表示保留特性。分離初始，在零時(shí)間，羊皮位于色譜柱的頂端。本分析的樣品隨流動(dòng)相進(jìn)入固定相，樣品組分基于對(duì)兩相親和力的不同而被分離。般地講,固定相與流動(dòng)相之間化學(xué)性質(zhì)的差別應(yīng)該足夠大，被分離物才能與其中一相發(fā)生較強(qiáng)作用。正是由于保留時(shí)間的不同，使得分離得以實(shí)現(xiàn)。2.柱效柱效是指色譜柱保留某一化合物而不使其擴(kuò)散的能力,柱效能是一支色譜柱得到窄譜帶在色譜和改善分離的相對(duì)能力。 我們可以通過(guò)一根柱子的理論塔板

6、數(shù)藍(lán)衡量色譜柱的柱效,柱中理論塔板數(shù) N定義為:理論塔板數(shù)錯(cuò)誤!未找到引用源。方程（3）柱效是峰咼式中，T是色譜峰中心與進(jìn)樣起始點(diǎn)間的距離，錯(cuò)誤！未找到引用源。半處峰的寬度。理論塔板是指固定相和流動(dòng)相之間平衡的理論狀態(tài)。在一個(gè)塔板的平衡完成之后，分析物進(jìn)入下一個(gè)平衡塔板， 這種傳送過(guò)程重復(fù)不斷， 直到分離完全。分子根據(jù) 自身的性質(zhì)（分子大小和電荷）進(jìn)行轉(zhuǎn)移或遷移，基于它們對(duì)固定相和流動(dòng)相的親和力的不 同進(jìn)行分離，分子移動(dòng)并形成一條帶狀、以正態(tài)分布（高斯分布）的色譜峰流出。譜帶擴(kuò)散程度越?。瓷V峰理論塔板數(shù)可以用于衡量整個(gè)色譜系統(tǒng)譜帶的擴(kuò)散程度。越窄），理論塔板數(shù)N越大。理論塔板數(shù)N與色譜柱長(zhǎng)

7、度形成比例：也就是說(shuō)，色譜柱越長(zhǎng)，理論塔板數(shù)N越大。理論踏板高度的理論塔板數(shù)N。錯(cuò)誤!未找到引用源。方程（4）理論塔板高度HETP 詞是單位長(zhǎng)度色譜柱效能的量度，可以用于比較不同長(zhǎng)度色譜柱這個(gè)方程表明高效率的色譜柱具有較大的理論塔板數(shù),也就是說(shuō)，具有較小理論塔板高度（在色譜柱長(zhǎng)度一樣的條件下）。影響理論塔板高度的因素有:1、1、多流路2、縱向擴(kuò)散 3、傳質(zhì)影響3.傳質(zhì)影響傳質(zhì)影響是描述由于柱子裝填不均勻造成流路分叉而引起的擴(kuò)散。分析物在色譜柱中的流路受到柱子裝填和樹(shù)脂等許多因素的影響。填料顆粒的直徑直接影響柱效，一般來(lái)說(shuō)，粒徑越小，分離效率越高。同時(shí)，顆粒大小和裝填的均勻度越好，柱效也越高。如

8、果一根柱子由大小不均勻的顆粒填充，溶質(zhì)分子將由于相遇的顆粒粒徑大小的不同而以不同速度移動(dòng)。這樣就造成溶質(zhì)分子的流出譜帶變寬。在一些裝填不均勻的柱子中，溶質(zhì)分子經(jīng)過(guò)一些未填滿的空隙或溶質(zhì)分子或與樹(shù)脂顆粒的相互作用將導(dǎo)致譜帶擴(kuò)散。因此，提高顆粒的均勻度和減小粒徑可以減小譜帶的擴(kuò)散。4.縱向擴(kuò)散用于描述任何氣體和液體擴(kuò)散或分散的內(nèi)在趨勢(shì)。這種情況可以發(fā)生在整個(gè)色譜系統(tǒng)中的任何地方。最初，在窄的譜帶中的溶質(zhì)分子向周圍的溶劑擴(kuò)散，是譜帶變寬。理論上講,縱向擴(kuò)散也可以在流動(dòng)相和固定相中發(fā)生。結(jié)果表明，擴(kuò)散問(wèn)題在離子色譜填充柱中并不像在氣相色譜中那樣普遍。5.溶質(zhì)傳質(zhì)動(dòng)力學(xué)溶質(zhì)傳質(zhì)動(dòng)力學(xué)是描述溶質(zhì)分子在固定

9、相和流動(dòng)相之間運(yùn)動(dòng)的速率。理想狀態(tài)下，與填充柱作用的溶質(zhì)分子不斷出入固定相中。當(dāng)分子在固定相中時(shí)， 分子被保留為位于譜帶中央的后面。當(dāng)分子在流動(dòng)相中時(shí)， 由于液體流動(dòng)速度大于譜帶的速率，則它的速率總是大于譜帶中心的速率。這種在兩相之間的隨意出入引起譜帶的擴(kuò)散。如果不發(fā)生流動(dòng)，溶質(zhì)分子就會(huì)在兩相之間達(dá)成平衡。 正是因?yàn)榇嬖诹鲃?dòng)，在流動(dòng)相中真實(shí)的溶質(zhì)濃度無(wú)法與相鄰的固定相中濃度達(dá)到平衡，色譜峰的擴(kuò)散可以通過(guò)減小不平衡程度和增加交換速率來(lái)降低。溶質(zhì)傳遞的動(dòng)力學(xué)經(jīng)常是譜帶擴(kuò)散的主要原因，因此對(duì)柱效的影響也最大的。6.選擇性選擇性是交換過(guò)程的一個(gè)熱力學(xué)函數(shù)，色譜柱的選擇性是兩個(gè)化合物的調(diào)整保留時(shí)間的比值

10、，也等于兩個(gè)化合物在固定相和流動(dòng)相至見(jiàn)的平衡常數(shù)的比值。錯(cuò)誤！未找到引用源。（5）方程（5）柱的選擇性其中錯(cuò)誤!未找到引用源。 和錯(cuò)誤!未找到引用源。 是兩峰峰中心與進(jìn)樣點(diǎn)時(shí)間的差值，錯(cuò)誤!未找到引用源。 是死體積保留時(shí)間。當(dāng)保留時(shí)間的比值等于1時(shí)，沒(méi)有任何分離度或稱共洗脫。選擇性越好或比值越大，對(duì)于兩個(gè)化合物的分離越容易。公式中相對(duì)較小的改變，就會(huì)使分離度發(fā)生較大的改變，較高的選擇性可以再柱效的相對(duì)較低的柱子上得到較好的分離。一般來(lái)說(shuō)，流速和柱壓的改變對(duì)選擇性沒(méi)有影響。7.保留特性用容量因子錯(cuò)誤！未找到引用源。描述化合物保留性質(zhì)，其定義如下:錯(cuò)誤!未找到引用源。方程（6）容量因子式中錯(cuò)誤!未找到引用源。是色譜峰中央到進(jìn)樣起始時(shí)間點(diǎn)的差值，錯(cuò)誤！未找到引用源。是死體積時(shí)間。本質(zhì)上，容量因子給出了分析物在固定相時(shí)間超過(guò)在流動(dòng)相的時(shí)間的數(shù)量。錯(cuò)誤！未找到引用源。越小說(shuō)明化合物被柱子保留弱，化合物洗脫體積與死體積相近。錯(cuò)誤！未找到引用源。值越大說(shuō)明被分析物與固定相作用較強(qiáng)而具有好的分離，但是較大的 錯(cuò)誤！未找到引用源。導(dǎo)致較長(zhǎng)的分析時(shí)間和色譜峰的展寬。一般來(lái)說(shuō)，錯(cuò)誤!未找到引用源。 的最佳范圍在210之間；可以通過(guò)改變流動(dòng)相來(lái)獲得最佳錯(cuò)誤！未找到引用源。值。8.總結(jié)分離度表示為一個(gè)與柱效、選擇性、保留特性有關(guān)的函數(shù)。利用這些