戴安離子色譜基礎(chǔ)知識

1、DIONEX戴安中國技術(shù)服務(wù)中心戴安中國技術(shù)服務(wù)中心請訪問實驗室社區(qū)() 之離子論壇DIONEXDIONEXw離子色譜基本原理及概述 離子色譜的基本構(gòu)成 分離與檢測的基本原理和特征 分離柱、抑制器w 離子色譜的使用要點DIONEXDIONEXw 利用色譜技術(shù)測定離子型物質(zhì)的方法 色色譜譜 : 用于分析的一種分離技用于分析的一種分離技術(shù)術(shù) 離子型物離子型物質(zhì)質(zhì) : 在水溶液中在水溶液中電電離，具有離，具有 + 或或 電電荷的荷的 元素元素 陰離子：陰離子：，2， ， 陽離子：陽離子：， ，DIONEXw 氣相色譜氣相色譜 ( (氣固分離，流動相為載氣氣固分離，流動相為載氣) )w 液相色譜液相色

2、譜 ( (液固分離，流動相為液體液固分離，流動相為液體) ) (主要分離非極性的有機(jī)化合物主要分離非極性的有機(jī)化合物) DIONEX慢慢中等中等快快Temporal course淋洗液淋洗液DIONEXw1975 由由H.Small 等人等人.（ （Dow chemical)首次提出首次提出 用于用于測測定定氯氯離子和硫酸根離子和硫酸根w 許許多國家將離子色多國家將離子色譜譜法作法作為標(biāo)為標(biāo)準(zhǔn)方法準(zhǔn)方法 中國中國 ： ： GB 飲飲用天然用天然礦礦泉水水泉水水檢試檢試方法方法, ； ； 工工業(yè)業(yè)循循環(huán)環(huán)冷卻水中陰、陽離子的冷卻水中陰、陽離子的測試測試方方 法法 等等 。 。 美國：美國： US

3、EPA USEPA （ （US Env. Protect Agency） ）， ， ASTM ASTM （ （America Society for Testing and Materials） ）， （ （International Organization for Standardization） ） DIONEX電電力力 冷卻水冷卻水 / HPW 鍋爐蒸汽中的雜質(zhì)食品食品 / 飲飲料料 酒酒 / 飲飲料料/ 糖果糖果 飲料中有機(jī)酸造造紙紙. /紙漿紙漿 紙漿紙漿液液處處理水理水 張紙和液體中的離子農(nóng)業(yè)農(nóng)業(yè) 肥料肥料 /土壤土壤 / 植物植物 /等等 土壤中離子醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué) 血液血液 / 尿尿

4、 尿中草酸化化妝妝品品 化化妝妝品品 / 清清潔劑潔劑/ 洗洗發(fā)發(fā)液液 化妝品液體中的陰離子制制藥藥 化學(xué)化學(xué) / 液體液體 化學(xué)品中的重金屬領(lǐng)領(lǐng)域域環(huán)環(huán)境境. / 污污染染 雨水雨水/河水河水/ 大氣大氣/ 污污水水 雨水中離子城市用水城市用水 自來水自來水 / 水源水源 自來水中消毒副產(chǎn)物樣樣品品應(yīng)應(yīng)用用化學(xué)品化學(xué)品 設(shè)備設(shè)備提取物提取物 / 聚合物聚合物 環(huán)氧類粘合劑中的陰離子電電子子 / 半半導(dǎo)導(dǎo)體體 高高純水水 晶片沖洗水晶片沖洗水 高純水中的離子型雜質(zhì)金屬金屬 / 鋼鋼材材 表面表面處處理液理液鍍 槽槽 冷卻水冷卻水 電鍍 槽中的抗壞血酸 DIONEX淋洗液 泵色譜柱檢測器 泵液分

5、離 檢測 記錄F-NO3-SO42-Cl-NO2-Br-HPO42-進(jìn)樣閥抑制器檢測池進(jìn)樣DIONEXw 不同的操作者都可得到好的樣品分析重現(xiàn)性不同的操作者都可得到好的樣品分析重現(xiàn)性w 經(jīng)過稀釋、過濾后可以測定多種樣品經(jīng)過稀釋、過濾后可以測定多種樣品 w 多價態(tài)可氧化元素多價態(tài)可氧化元素（NONO2 2- - & & NONO3 3- -, SO, SO3 32-2-& &SOSO4 42-2- etc. etc.）, , w 不同價態(tài)離子不同價態(tài)離子（FeFe3+3+ & & FeFe2+2+, ,CrCr3+3+ & & CrCr6+6+ etc. etc.） w 可單獨測定某種離子可單獨

6、測定某種離子. .（通常為同時測定（通常為同時測定) )DIONEXw樣樣品品進(jìn)樣進(jìn)樣 ： ： 樣樣品品環(huán)進(jìn)樣環(huán)進(jìn)樣w分離分離 ： 離子交離子交換換分離分離w 檢測檢測 ： 電導(dǎo)檢測電導(dǎo)檢測 （ （ 抑制型抑制型)DIONEX 廢廢液液樣樣品品 淋洗液淋洗液 至分離柱至分離柱進(jìn)樣閥進(jìn)樣閥 樣樣品品 廢廢液液 淋洗液淋洗液至分離柱至分離柱 （）（）（）（） 樣樣品品環(huán)環(huán)DIONEXw離子排斥離子排斥 ： 離解常數(shù) 和疏水性 w離子對離子對 (RP) (RP) ： 對離子對試劑的親和力 離子對化合物的疏水性w離子抑制離子抑制 (RP) (RP) ： 在特定 pH下的疏水性w反相反相 ： 疏水性 ：

7、 離子價態(tài)和離子半徑DIONEX Temporal course DIONEX mDIONEX DIONEX0246810121416Retention time(min)08mSF-NO3-SO42-Cl-NO2-Br-HPO42-DIONEX02468101214Retention time (min)01234Na+NH4+K+Mg2+Ca2+DIONEX Donnan membrane （） ） （）（） 固定相固定相 流流動動相相DIONEX離子排斥色譜法的分離機(jī)理1.Donnan排斥作用Donnan膜的負(fù)電荷層排斥完全離解的離 子型化合物，僅允許未離解的化合物通過 2.吸附保留時間

8、與有機(jī)酸的烷基鍵的長度有關(guān)。通常烷基鍵越長，其保留時間也越長。3. 空間排阻與有機(jī)酸的分子量大小及交換樹脂的交聯(lián)度有關(guān)DIONEXDIONEXMobile phase TBAOHACNH2OSampleY+ X- 固定相固定相 TBA+OH- Y+ X- Y+ X- (TBA+X-) (TBA+X-) (TBA+X-) (TBA+X-) TBA+OH- ACN ACN ACN ACN ACN ACN ACN TBA+ OH- TBA+ OH- Y+ OH-DIONEX反相離子對的分離機(jī)理1.生成離子對待測離子與離子對試劑生成中性“離子對”分布于 固定相與流動相之間，其分離類似傳統(tǒng)的反相分離2.

9、動態(tài)離子交換離子對試劑的疏水部分吸附于固定相形成動 態(tài)的離子交換表面，其分離機(jī)理類似于離子交換。3.離子間相互作用除包括以上兩種分離機(jī)理和固定相表面雙 電層結(jié)構(gòu)的分離機(jī)理。DIONEXDIONEX 檢測具有電導(dǎo)性化合物的通用型檢測器 離子色譜最常用的檢測器w電化學(xué)(安培法) 在特定的條件下可對某些化合物直接進(jìn)行氧化還原反應(yīng)w 紫外可見光度法 紫外直接吸收或可見光光度法測定選擇性強 可進(jìn)行柱后衍生w 熒光法 HPLCDIONEXw 測測定溶液流定溶液流過電導(dǎo)過電導(dǎo)池池電電極極時時的的電導(dǎo)電導(dǎo)率率w 可可檢測檢測大部分離子型化合物大部分離子型化合物溶液溶液至檢測池電電極極 檢測池DIONEX廢液B

10、ack Ground： Na2CO3 / NaHCO3(700S)NaF,NaCl,NaNO3Na2HPO4,Na2SO4Retention timeConductivityNaFNaClNaNO3Na2HPO4Na2SO4Back Ground： Na2CO3 / NaHCO3(700S)Retention timeConductivityHFHClHNO3H3PO4H2SO4Retention timeBack Ground： H2CO3 (15S)ConductivityDIONEXw 安裝在安裝在電導(dǎo)電導(dǎo)池之前池之前w 提高待提高待測測離子的離子的電導(dǎo)電導(dǎo)率率： ： 提高靈敏度提高靈敏

11、度Na+, Cl- H+, Cl-w 降低背景降低背景電導(dǎo)電導(dǎo) (淋洗液淋洗液) : 減少噪音減少噪音Na+, HCO3- H2CO3Na+,OH-H2ODIONEX Cation Anion Total conductivity （ （ ） ） （ （ ） ） （unit：S/m equivalent）DIONEX 離子交離子交換換膜膜 離子交離子交換換膜膜 淋洗液格網(wǎng)淋洗液格網(wǎng) 再生液格再生液格網(wǎng)網(wǎng) 再生液格網(wǎng)再生液格網(wǎng) 自分離 柱 至檢 測 池排放排放 檢測池或再生液 瓶DIONEX: : 樣品中的陰離子: : 樣品中的陽離子H2CO3DIONEXH2O: : 樣品中的陰離子: : 樣品

12、中的陽離子DIONEX 淋洗液 泵 進(jìn)樣閥 柱 抑制器 檢測池廢液 反壓管 電源DIONEX溶離液溶離液 泵柱廢液廢液純水電源加壓 進(jìn)樣閥進(jìn)樣閥 抑制器 檢測池反壓管DIONEX溶離液溶離液泵柱廢液廢液 再生液 加壓進(jìn)樣閥 抑制器 檢測池DIONEX05.0010.0015.00Retention time(min)05.010.015.020.0uSF-Cl-NO3-SO4-DIONEXDIONEXDIONEXDIONEX輸送分離檢測 進(jìn)樣泵進(jìn)樣閥柱淋洗液 顯 色 劑 反應(yīng)管排放加壓UV/VIS 檢測器記錄DIONEXDIONEX離子色譜的使用要點離子色譜的使用要點DIONEXw 啟動儀器與

13、儀器的穩(wěn)定 提供一定壓力的氮氣并檢查壓力是否合適 系統(tǒng)中有淋洗液流出，并進(jìn)入了抑制器 淋洗淋洗泵泵中無氣泡中無氣泡 確認(rèn)系統(tǒng)中無液體/氣體泄漏 確認(rèn)系統(tǒng)有穩(wěn)定的壓力與背景電導(dǎo)w 開始測定 用注射器注入標(biāo)準(zhǔn)或者樣品DIONEXConc. of standard標(biāo)準(zhǔn)響應(yīng)值w 定量計算 根據(jù)標(biāo)樣制作校正曲線. 以此為標(biāo)準(zhǔn)計算樣品中的待測離子component: sulfate; approximation: linearmethod: c:peaknetmethodas14.met; renewal: 97/05/23 10:24:26Correlation coefficient = 1.0000

14、00Concentration = 8.731e-006 response + 0Quantification method: external standardQuantification standard:area0.005.0010.015.020.0 濃度（ppm)0.005.00e+51.00e+61.50e+62.00e+62.50e+6 響應(yīng)樣品響應(yīng)值Conc. of sampleDIONEXw 文件 日期 操作者 采樣, 預(yù)處理, 設(shè)備的設(shè)定 結(jié)果 定量值, 數(shù)據(jù)可靠性的有關(guān)信息DIONEXw 了解可能影響色譜分析結(jié)果的各種干擾因素w 配制淋洗液、標(biāo)準(zhǔn)液所使用水和試劑的純度w

15、了解所使用的預(yù)處理方法的優(yōu)/缺點w 儀器應(yīng)進(jìn)行例行保養(yǎng)DIONEXw色譜柱、淋洗液的溫度w淋洗液的濃度與組成w淋洗液的流速w淋洗液中的雜質(zhì)DIONEX 一價離子 快速洗脫 二價離子 較慢洗脫w 溫度增加0 02 24 46 68 8101012121414202025253030353540404545Temp.）Retention time (min)F F- -ClCl- -NONO2 2- -BrBr- -NONO3 3- -HPOHPO4 42-2-SOSO4 42-2-色譜柱、淋洗液的溫度DIONEX0481216208mM9mM10mM11mM12mM13mM濃濃度（）度（）Ret

16、ention time (min)Retention time (min)Na+NH4+K+Mg2+Ca2+DIONEX04812162000.110.220.33Comp. ratio (NaHCO3/Na2CO3)Comp. ratio (NaHCO3/Na2CO3)Retention time (min)Retention time (min)F-Cl-NO2-Br-NO3-HPO42-SO42-DIONEX淋洗液中有機(jī)溶劑的影響淋洗液中有機(jī)溶劑的影響Ex) AS4A-SC columnDIONEX0200040006000800010000120000.511.52Flow rate（

17、mL/min）AreaF F- -ClCl- -NONO2 2- -BrBr- -NONO3 3- -HPOHPO4 42-2-SOSO4 42-2-w流速增加各組份的峰面積減少DIONEX正常淋洗液淋洗液被Cl 沾污 -1 5 uSCl - : 0.5g/ml背景電導(dǎo)：13S0.005.0010.00 -4 2 uSRetention time (min)背景電導(dǎo)：56SDIONEXw純度盡可能高 高純水 ：電阻率 17M、0.22m 濾膜過濾 ：JIS K0557(Water used for industrial water and wastewater analysis) ：淋洗液脫氣

18、（真空和攪動） 試劑 ：盡可能使用優(yōu)級純 ：配標(biāo)準(zhǔn)的試劑應(yīng)預(yù)先干燥DIONEXw陰離子淋洗液的配制 碳酸鹽 (AS4A, AS12A, AS14 等.） 配 100 x 濃度的淋洗液作為儲備液，使用時用高純水稀釋 氫氧化鈉 (AS10, AS11，AS15，16 等.) 配制50%(w/w) NaOH 儲備溶液.使用時用高純水稀釋w陽離子淋洗液的配制 甲烷磺酸(MSA) 取一定濃度的MSA配成儲備液 ( 可以配制為1M的儲備液) 使用聚丙烯(PP)瓶，保存在暗處及 4 左右. （ 通?？梢员４?個月） 淋洗液要經(jīng)常更換DIONEXw配制1000 mg/L儲備標(biāo)準(zhǔn)溶液 陰離子標(biāo)準(zhǔn)取鈉鹽, 陽離子

19、標(biāo)準(zhǔn)取氯化物，稱取適量，用高純水稀釋 儲備液 (g) 100 ml(g) 100 ml：0.1 x(0.1 x(鹽的分子量)/()/(離子的分子量）離子的分子量） w 配制混合標(biāo)準(zhǔn)溶液 汲取適量的儲備液，用高純水稀釋至刻度，搖勻w 保存 使用聚丙烯(PP)瓶，保存在暗處及 4 左右. （ 通常可以保存6個月） ppm濃度的混合標(biāo)準(zhǔn)不能長期保存，應(yīng)經(jīng)常配制. ppb濃度的混合標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)在使用前臨時配制DIONEXw過濾 樣品中除去顆粒物 用0.45m 或0.22m 濾膜 用高純水沖洗濾膜 ，以減少沾污w稀釋 待測物濃度較高時，應(yīng)預(yù)先稀釋. 降低干擾物的濃度.w去除干擾物 預(yù)處理柱，超濾 固相萃取液相

20、萃取離心鹽析 在線柱處理DIONEX6 64 41 1Precipitated Air DustFloating Air DustBacteriumVirusPollenCarbon BlackMistSmokeFermentProteinBacillusPyrogenEnzymeMacro FiltrationMean MW(x 10,000)10040200.80.80.40.40.10.10.060.060.040.040.010.010.0080.0080.0040.0040.0020.0020.0010.0010.00050.000510,00010,0001,0001,000100

21、10010101 10.10.1DIONEXw 評估的方法 用高純水沖洗過濾器 汲取高純水每1ml一次 按st, rd, th 的順序測定水中的 離子濃度 DIONEX 1ml 1mlHydrophilic 1ml 1ml 1ml 1mlHydrophilicPolysulfon 1ml 1mlPolysulfon 1ml 1mlCellulosenitrate 1ml 1ml 3ml 3ml 3ml 3ml 3ml 3ml 3ml 3ml 3ml 3ml 3ml 3ml 5ml 5ml 5ml 5ml 5ml 5ml 5ml 5ml 5ml 5ml0 02002004004006006008

22、0080010001000 5ml 5mlSOSO4 4HPOHPO4 42 2NONO3 3NONO2 2ClClppbppb12001200DIONEXwOn Guard AgOn Guard Ag :Ag 型陽離子交換樹脂 除鹵素 Cl-wOn Guard HOn Guard H :H 型陽離子交換樹脂 除陽離子wOn Guard AOn Guard A :HCO3 型陰離子交換樹脂 除陰離子wOn Guard RPOn Guard RP : 二乙烯基苯聚合物 去除疏水性物質(zhì)如表面活性劑wOn Guard POn Guard P :聚乙烯吡硌烷酮聚合物 去除苯酚、染料 wOn Guard

23、 BaOn Guard Ba :Ba 型陽離子交換樹脂 去除硫酸根DIONEX 準(zhǔn)備進(jìn)樣萃取萃取 DIONEX010mS010mS 處理前 OnGuard-Ag 處理后1.2.3.4.5.6.7.DIONEX采樣泵 停止開始測定采樣泵 富集樣品富集廢液濃縮柱采樣泵 開始淋洗液至分離柱沖洗采樣管進(jìn)樣閥DIONEXSeparate column Separate column ： IonPac AS4A,AG4AIonPac AS4A,AG4AEluent Eluent ： 1.8mM Na1.8mM Na2 2COCO3 3/1.7mM NaHCO/1.7mM NaHCO3 3Flow rate

24、 Flow rate ： 1.5 mL/min1.5 mL/minConc. columnConc. column： TAC-2 TAC-2 Injection volumeInjection volume： 10 mL10 mLDetection Detection ： Conductivity Conductivity (suppressor type) (suppressor type)0.005.0010.00 -1 5 uSRetention time (min)1234561. Cl1. Cl- - 2. NO2. NO2 2- - 3. Br3. Br- - 4. NO4. NO3 3- - 5. HPO5. HPO4 42- 2- 6. SO6. S