《離子色譜法》教學課件

離子色譜法

鄭秀玉離子色譜法鄭秀玉1離子色譜法IonChromatography〔簡稱IC〕是1975年由美國DOWChimical公司的Small,Stevens和Bauman創(chuàng)立的一種新的離子別離分析技術(shù)。他們用低容量薄殼型陽離子或陰離子交換樹脂作為別離柱中的固定相，強電解質(zhì)溶液作流動相〔也叫淋洗液〕，以電導檢測器為通用檢測器。當淋洗液將試樣帶到別離柱時，由于各種離子對離子交換樹脂的親合力不同，因此它們別離開并依次被洗脫下來。F-Cl-NO3-SO42-HPO42-淋洗液樣品（F-\Cl-\NO3-\SO4-\HPO42-)F-Cl-NO3-HPO42-SO42-電導檢測器分離柱離子色譜法IonChromatography〔簡稱I2陰離子色譜圖陰離子色譜圖3陽離子色譜圖陽離子色譜圖4離子色譜在環(huán)境、食品、醫(yī)藥、檢驗檢疫、化工、電子等許多學科領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用，已經(jīng)成為許多常見離子分析的標準方法。用途：離子色譜在環(huán)境、食品、醫(yī)藥、檢驗檢疫、化工、電5一、離子色譜〔IC〕的分類離子對色譜

離子交換色譜

離子排斥色譜

離子交換色譜是離子色譜中最重要的別離方式。離子色譜是別離離子型成份的所有色譜方法的統(tǒng)稱。一、離子色譜〔IC〕的分類離子對色譜離子交換色譜是離子色6離子交換色譜：陽離子和陰離子與固定相形成弱離子鍵。它是基于離子之間在溶液和帶有功能團的固體上的計量化學反響。〔1〕陽離子交換色譜:固定相=陽離子交換劑(例如：R-SO3–)；流動相=離子型液體(例如：H2SO4水溶液)。Li+,Na+,NH4+,K+,Ca2+,Mg2+〔2〕陰離子交換色譜:固定相=陰離子交換劑(例如：R-NR3+)；流動相=離子型液體(例如：Na2CO3水溶液)。F-,Cl-,Br-,NO3-,NO2-,SO42-,SO32-,HPO42-,HCOO-、AC-離子交換色譜：陽離子和陰離子與固定相形成弱離子鍵。它是基于離7固定相——離子交換劑

是一類帶有離子交換功能基的固體顆?！布措x子交換樹脂〕，其構(gòu)造是在交聯(lián)的高分子骨架上結(jié)合可解離的無機基團。陽離子交換劑和陰離子交換劑的樹脂骨架根本都是苯乙烯/二乙烯基苯的共聚物。苯乙烯-二乙烯基苯樹脂陽離子交換劑陰離子交換劑苯乙烯二乙烯基苯固定相——離子交換劑是一類帶有離子交換功能基的固體顆粒8固定相組成:l、樹脂載體:一般為苯乙烯/二乙烯基苯，聚甲基丙烯酸酯，硅酸鹽/硅膠，羥乙基甲基丙烯酸酯(HEMA)。

2、間隔基:烷基鏈。3、承載離子交換的基團。一般地，陽離子色譜的功能團為磺酸基團，陰離子色譜的功能團為季銨鹽基團。固定相組成:9流動相〔淋洗液〕:用于解吸和運載樣品常用的陰離子色譜的流動相為：碳酸鹽/碳酸氫鹽，氫氧化鉀，硼酸鹽。目前，實驗室所用的陰離子色譜的淋洗液為1.7mmol/L碳酸氫納〔NaHCO3〕和1.8mmol/L碳酸納〔Na2CO3〕的混合液。陽離子的流動相有：硝酸，酒石酸，酒石酸/吡啶二羧酸，酒石酸/檸檬酸，磷酸二氫鉀，草酸/乙二胺/丙酮。目前，實驗室所用的陽離子色譜的淋洗液為1.35mmol/L硫酸。流動相〔淋洗液〕:用于解吸和運載樣品10二、離子色譜〔IC〕根本原理陽離子別離機理：固定相和流動相競爭待測組份。待測組份：Na+淋洗液為H2SO4結(jié)合沖開結(jié)合沖開二、離子色譜〔IC〕根本原理陽離子別離機理：固定相和流動相競11陰離子別離機理：待測組份：Cl-淋洗液:NaHCO3水溶液陰離子別離機理：12三、電導檢測

樣品中的組份在別離柱別離后，通過檢測器檢測和定量。電導檢測器:電導檢測器就是測量溶液中離子的電導率。水溶液電導率單位常用uS/cm。R=電阻[]Kc=電導池常數(shù)[1/cm]=電導[1/orS]Kc=L/A三、電導檢測

樣品中的組份在別離柱別離后，通過檢測器檢測和定13四、抑制與非抑制

1、單柱離子色譜〔非化學抑制型離子色譜〕洗脫液泵注射閥分離柱檢測器2、雙柱離子色譜〔化學抑制型離子色譜〕抑制器洗脫液泵注射閥分離柱檢測器四、抑制與非抑制1、單柱離子色譜〔非化學抑制型離子色譜〕洗14圖：非化學抑制的792BasicIC連接示意圖圖：非化學抑制的792BasicIC連接示意圖15圖：化學抑制的792BasicIC連接示意圖圖：化學抑制的792BasicIC連接示意圖16抑制器:有三根高容量、長壽命和易操作的微填充抑制柱。抑制器:有三根高容量、長壽命和易操作的微填充抑制柱。17背景電導率=洗脫液樣品的電導率=色譜峰的電導率-洗脫液電導率非抑制電導率:色譜峰的電導率=洗脫液＋樣品背景電導率=洗脫液樣品的電導率=色譜峰的電導率-洗脫18R-SO3–H++Na++HCO3– R-SO3–Na++H2O+CO2

R-SO3–H++Na++Cl– R-SO3–Na++H++Cl–〔信號增加〕陰離子抑制：

洗脫液－基線(背景)：

樣品－信號(以NaCl為例)：背景電導率=水+CO2，〔背景電導率降低〕抑制器功能:抑制降低背景電導率、待測離子靈敏度增加。R-SO3–H++Na++HCO3– R-19高背景電導率

低靈敏度的陰離子

高靈敏度的陽離子

本錢低

低背景電導率

高靈敏度的陰離子

高靈敏度的陽離子

本錢高

非抑制抑制非抑制、抑制的比較：高背景電導率

低背景電導率

非抑制抑制非抑制、抑制的比較：20五、儀器設(shè)備介紹

792標準型離子色譜儀：五、儀器設(shè)備介紹792標準型離子色譜儀：21IC泵在線過濾進樣閥排氣閥IC泵在線過濾進樣閥排氣閥22MSM抑制器蠕動泵檢測器分離柱MSM抑制器蠕動泵檢測器分離柱23六、影響色譜分析的各種條件色譜柱的選擇淋洗液的溫度淋洗液的濃度與組成淋洗液的流速淋洗液中的雜質(zhì)六、影響色譜分析的各種條件色譜柱的選擇24〔一〕離子色譜柱選擇1.陰離子色譜柱抑制型陰離子色譜及非抑制陰離子色譜柱2.陽離子色譜柱3.有機酸離子色譜柱4.糖類離子色譜柱〔一〕離子色譜柱選擇1.陰離子色譜柱25〔二〕淋洗液溫度對別離的影響02468101214202530354045溫度(℃）保留時間(min)F-Cl-NO2-Br-NO3-HPO42-SO42-〔二〕淋洗液溫度對別離的影響024681012142025326〔三〕淋洗液組成和濃度對別離的影響1〕提高淋洗液濃度，縮短保存時間〔三〕淋洗液組成和濃度對別離的影響1〕提高淋洗液濃度，縮短保272〕改變淋洗液組成比例，改變組分保存時間3〕淋洗液參加適當有機溶劑，改變組分保存時間參加適量丙酮：4〕參加適當絡(luò)合物，對一些特定離子有較好別離效果5〕水和試劑的純度對分析結(jié)果影響2〕改變淋洗液組成比例，改變組分保存時間4〕參加適當絡(luò)合物，28〔四〕淋洗液的流速對別離的影響流速的影響〔4.0mMNaHCO3/1.4mMNa2CO3〕〔四〕淋洗液的流速對別離的影響流速的影響〔4.0mMN29〔五〕淋洗液中雜質(zhì)影響〔五〕淋洗液中雜質(zhì)影響30七、離子色譜的樣品前處理樣品預處理目的：保護別離柱，改善譜圖。處理目標：使待測組分在溶液中呈離子形態(tài)；消除干擾組分。常用處理方法：1、稀釋2、過濾3、固相萃取4、消解5、燃燒6、萃取七、離子色譜的樣品前處理31〔一〕樣品稀釋陰離子分析：l

稀釋劑：水、淋洗液l

淋洗液稀釋的優(yōu)點：可以減小系統(tǒng)峰l

對于低含量分析〔<0.5mg/L)，建議用淋洗液稀釋通常，也可以用水加濃淋洗液進展稀釋陽離子分析：l

稀釋劑：硫酸c=1.35mmol/L，水l

稀釋后應當pH=3左右〔可以用pH計檢查〕樣品的處理應當在塑料容器中進展〔玻璃中的Na離子會被硝酸溶出〕〔一〕樣品稀釋32何時需要稀釋？l

當待測離子濃度大于100mg/L時要進展稀釋；l

理想的直接進樣范圍：0.5~50mg/L;l

當陰陽離子總濃度大于1000ppm時要稀釋;l

含量未知的樣品:首先高度稀釋何時需要稀釋？33〔二〕過濾l

使用0.45um過濾膜?？赡艿脑?，用0.2um過濾膜;l

為保護別離柱，所有樣品過濾〔二〕過濾34離子色譜法

鄭秀玉離子色譜法鄭秀玉35離子色譜法IonChromatography〔簡稱IC〕是1975年由美國DOWChimical公司的Small,Stevens和Bauman創(chuàng)立的一種新的離子別離分析技術(shù)。他們用低容量薄殼型陽離子或陰離子交換樹脂作為別離柱中的固定相，強電解質(zhì)溶液作流動相〔也叫淋洗液〕，以電導檢測器為通用檢測器。當淋洗液將試樣帶到別離柱時，由于各種離子對離子交換樹脂的親合力不同，因此它們別離開并依次被洗脫下來。F-Cl-NO3-SO42-HPO42-淋洗液樣品（F-\Cl-\NO3-\SO4-\HPO42-)F-Cl-NO3-HPO42-SO42-電導檢測器分離柱離子色譜法IonChromatography〔簡稱I36陰離子色譜圖陰離子色譜圖37陽離子色譜圖陽離子色譜圖38離子色譜在環(huán)境、食品、醫(yī)藥、檢驗檢疫、化工、電子等許多學科領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用，已經(jīng)成為許多常見離子分析的標準方法。用途：離子色譜在環(huán)境、食品、醫(yī)藥、檢驗檢疫、化工、電39一、離子色譜〔IC〕的分類離子對色譜

離子交換色譜

離子排斥色譜

離子交換色譜是離子色譜中最重要的別離方式。離子色譜是別離離子型成份的所有色譜方法的統(tǒng)稱。一、離子色譜〔IC〕的分類離子對色譜離子交換色譜是離子色40離子交換色譜：陽離子和陰離子與固定相形成弱離子鍵。它是基于離子之間在溶液和帶有功能團的固體上的計量化學反響?！?〕陽離子交換色譜:固定相=陽離子交換劑(例如：R-SO3–)；流動相=離子型液體(例如：H2SO4水溶液)。Li+,Na+,NH4+,K+,Ca2+,Mg2+〔2〕陰離子交換色譜:固定相=陰離子交換劑(例如：R-NR3+)；流動相=離子型液體(例如：Na2CO3水溶液)。F-,Cl-,Br-,NO3-,NO2-,SO42-,SO32-,HPO42-,HCOO-、AC-離子交換色譜：陽離子和陰離子與固定相形成弱離子鍵。它是基于離41固定相——離子交換劑

是一類帶有離子交換功能基的固體顆?！布措x子交換樹脂〕，其構(gòu)造是在交聯(lián)的高分子骨架上結(jié)合可解離的無機基團。陽離子交換劑和陰離子交換劑的樹脂骨架根本都是苯乙烯/二乙烯基苯的共聚物。苯乙烯-二乙烯基苯樹脂陽離子交換劑陰離子交換劑苯乙烯二乙烯基苯固定相——離子交換劑是一類帶有離子交換功能基的固體顆粒42固定相組成:l、樹脂載體:一般為苯乙烯/二乙烯基苯，聚甲基丙烯酸酯，硅酸鹽/硅膠，羥乙基甲基丙烯酸酯(HEMA)。

2、間隔基:烷基鏈。3、承載離子交換的基團。一般地，陽離子色譜的功能團為磺酸基團，陰離子色譜的功能團為季銨鹽基團。固定相組成:43流動相〔淋洗液〕:用于解吸和運載樣品常用的陰離子色譜的流動相為：碳酸鹽/碳酸氫鹽，氫氧化鉀，硼酸鹽。目前，實驗室所用的陰離子色譜的淋洗液為1.7mmol/L碳酸氫納〔NaHCO3〕和1.8mmol/L碳酸納〔Na2CO3〕的混合液。陽離子的流動相有：硝酸，酒石酸，酒石酸/吡啶二羧酸，酒石酸/檸檬酸，磷酸二氫鉀，草酸/乙二胺/丙酮。目前，實驗室所用的陽離子色譜的淋洗液為1.35mmol/L硫酸。流動相〔淋洗液〕:用于解吸和運載樣品44二、離子色譜〔IC〕根本原理陽離子別離機理：固定相和流動相競爭待測組份。待測組份：Na+淋洗液為H2SO4結(jié)合沖開結(jié)合沖開二、離子色譜〔IC〕根本原理陽離子別離機理：固定相和流動相競45陰離子別離機理：待測組份：Cl-淋洗液:NaHCO3水溶液陰離子別離機理：46三、電導檢測

樣品中的組份在別離柱別離后，通過檢測器檢測和定量。電導檢測器:電導檢測器就是測量溶液中離子的電導率。水溶液電導率單位常用uS/cm。R=電阻[]Kc=電導池常數(shù)[1/cm]=電導[1/orS]Kc=L/A三、電導檢測

樣品中的組份在別離柱別離后，通過檢測器檢測和定47四、抑制與非抑制

1、單柱離子色譜〔非化學抑制型離子色譜〕洗脫液泵注射閥分離柱檢測器2、雙柱離子色譜〔化學抑制型離子色譜〕抑制器洗脫液泵注射閥分離柱檢測器四、抑制與非抑制1、單柱離子色譜〔非化學抑制型離子色譜〕洗48圖：非化學抑制的792BasicIC連接示意圖圖：非化學抑制的792BasicIC連接示意圖49圖：化學抑制的792BasicIC連接示意圖圖：化學抑制的792BasicIC連接示意圖50抑制器:有三根高容量、長壽命和易操作的微填充抑制柱。抑制器:有三根高容量、長壽命和易操作的微填充抑制柱。51背景電導率=洗脫液樣品的電導率=色譜峰的電導率-洗脫液電導率非抑制電導率:色譜峰的電導率=洗脫液＋樣品背景電導率=洗脫液樣品的電導率=色譜峰的電導率-洗脫52R-SO3–H++Na++HCO3– R-SO3–Na++H2O+CO2

R-SO3–H++Na++Cl– R-SO3–Na++H++Cl–〔信號增加〕陰離子抑制：

洗脫液－基線(背景)：

樣品－信號(以NaCl為例)：背景電導率=水+CO2，〔背景電導率降低〕抑制器功能:抑制降低背景電導率、待測離子靈敏度增加。R-SO3–H++Na++HCO3– R-53高背景電導率

低靈敏度的陰離子

高靈敏度的陽離子

本錢低

低背景電導率

高靈敏度的陰離子

高靈敏度的陽離子

本錢高

非抑制抑制非抑制、抑制的比較：高背景電導率

低背景電導率

非抑制抑制非抑制、抑制的比較：54五、儀器設(shè)備介紹

792標準型離子色譜儀：五、儀器設(shè)備介紹792標準型離子色譜儀：55IC泵在線過濾進樣閥排氣閥IC泵在線過濾進樣閥排氣閥56MSM抑制器蠕動泵檢測器分離柱MSM抑制器蠕動泵檢測器分離柱57六、影響色譜分析的各種條件色譜柱的選擇淋洗液的溫度淋洗液的濃度與組成淋洗液的流速淋洗液中的雜質(zhì)六、影響色譜分析的各種條件色譜柱的選擇58〔一〕離子色譜柱選擇1.陰離子色譜柱抑制型陰離子色譜及非抑制陰離子色譜柱2.陽離子色譜柱3.有機酸離子色譜柱4.糖類離子色譜柱〔一〕離子色譜柱選擇1.陰離子色譜柱59〔二〕淋洗液溫度對別離的影響02468101214202530354045溫度(℃）保留時間(min)F-Cl-NO2-Br-NO3-HPO42-SO42-〔二〕淋洗液溫度對別離的影響024681012142025360〔三〕淋洗液組成和濃度對別離的影響1〕提高淋洗液濃度，縮短保存時間〔三〕淋洗液組成和濃度對別離的影響