华北理工环境监测课件第8讲 水质- 非金属无机物测定-3-离子色谱法

1Ø离子色谱法2原理：离子交换分离；利用流出时间进行定性；利用电导值进行定量。离子色谱法（IonChromatography,简称IC)离子交换分离法：利用离子交换剂与溶液中的离子发生交换作用而使离子分离的方法原理：离子交换树脂为固定相，当流动相带着组分电离生成的离子通过固定相时，组分离子与树脂上可交换的离子基团进行可逆变换。根据组分离子对树脂亲合力不同而得到分离。31.阳离子交换树脂具有酸性基团，如强酸性磺酸型聚苯乙烯树脂，它是以苯乙烯和二乙烯苯聚合，经浓硫酸磺化而制得的聚合物。常见活性基团：(-SO3H、-COOH和-OH(酚基)等。强酸性：R-SO3H表示(R——树脂骨架)弱酸性：R-COOH和R-OH。42.阴离子交换树脂与阳离子交换树脂具有同样的有机骨架；强碱性：含季胺(-N(CH3)3)弱碱性：伯胺基(-NH2)、仲胺基(-NHCH3)和叔胺基(-N(CH3)2)树脂水化后分别形成R-NH3OH、R-NH2CH3OH、R-NH(CH3)2OH和R-N(CH3)3OH等氢氧型阴离子交换树脂，所联的OH-可被阴离子交换和洗脱。5SO3HCH2ClCH2NR3Cl+CH2NR3OH+ClCH2OCH3ZnCl2NaOHH2SO4NR3强酸性阳离子交换树脂阴离子交换树脂离子交换亲和力：与水合离子半径大小、离子电荷的多少有关。亲合力顺序：(一)强酸性阳离子交换树脂1.不同价态的离子，电荷越高亲合力越大Th4+＞A1+＞Ca2+＞Na+2.相同价态离子的亲合力顺序．Ag+＞Cs+＞Rb+＞K+＞NH4+＞Na+＞H+Li+Ba2+＞Pb2+＞Sr2+＞Ca2+＞Ni2+＞Cd2+＞Cu2+＞Co2+＞Zn2+＞Mg2+＞UO22+La3+＞Ce3+＞Pr3+＞Eu3+＞Y3+＞Se3+＞A13+(二)弱酸性阳离子交换树脂与强酸性阳离子交换树脂相同，只是对于H+亲合力大于其他阳离子。(三)强碱性阴离子交换树脂Cr2O72-＞SO42-＞I-＞NO3-＞CrO42-＞Br-＞CN-＞C1-＞OH-＞F-＞Ac-(四)弱碱性阴离子交换树脂OH-＞SO42-＞CrO42-＞NO3-＞AsO43-＞PO43-＞Ac-＞I-＞Br-＞C1-＞F-8常用三种树脂形式：u纯离子交换树脂；u玻璃珠等硬芯子表面涂一层树脂薄层构成的表面层离子交换树脂；u大孔径网络型树脂；9ＣＯ３２－ＣＯ３２－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋ＣＯ３２－ＳＯ４２－ＣＯ３２－ＣＯ３２－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋ＨＣＯ３－ＣＯ３２－ＣＯ３２－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋ＳＯ４２－Ｃｌ－ＳＯ４２－Ｃｌ－ＣＯ３２－ＨＣＯ３－ＣＯ３２－ＣＯ３２－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－淋洗过程ＣＯ３２－ＨＣＯ３－ＣＯ３２－ＨＣＯ３－ＣＯ３２－ＨＣＯ３－ＣＯ３２－ＨＣＯ３－ＣＯ３２－＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋ＨＣＯ３－ＳＯ４２－ＣＯ３２－ＣＯ３２－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－Ｃｌ－＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋慢中等快离子色谱分离过程示意图Temporalcourse淋洗液11淋洗液泵色谱柱检测器泵液分离检测记录F-NO3-SO42-Cl-NO2-Br-HPO42-进样阀抑制器检测池进样12例：阴离子离子色谱分析过程①进样系统：进样泵②分离柱：低容量阴离子交换树脂，预处理成R—N+HCO3-型R—N+HCO3—+Na+X—→R—N+X—+NaHCO3洗脱反应：R—N+X—+NaHCO3→R—N+HCO3—+Na+X—洗脱液组成：{X—+NaHCO3}交换反应：③抑制柱：高容量强酸性阳离子交换树脂抑制反应：组分R—SO3—H++Na+X—→R—SO3—Na++H+X—淋洗背景R—SO3—H++NaHCO3→R—SO3—Na++CO2+H2O13废液背景：Na2CO3/NaHCO3(700μS)NaF,NaCl,NaNO3Na2HPO4,Na2SO4～～保留时间电导NaFNaClNaNO3Na2HPO4Na2SO4背景：Na2CO3/NaHCO3(700μS)～～保留时间电导HFHClHNO3H3PO4H2SO4保留时间背景：H2CO3(15μS)电导14w安装在电导池之前w提高待测离子的电导率：提高灵敏度Na+,　Cl-　　　　　　H+,　Cl-w降低背景电导(淋洗液):减少信噪Na+,　HCO3-　　　　　　H2CO3Na+,　OH-　　　　　H2O151975第一代1981第二代1985第三代1992第四代§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w电化学(安培法)§在特定的条件下可对某些化合物直接进行氧化还原反应w紫外－可见光度法§紫外直接吸收或可见光光度法测定选择性强§可进行柱后衍生w荧光法§HPLC17w测定溶液流过电导池电极时的电导率w可检测大部分离子型化合物溶液至检测池电极检测池输送分离检测进样泵进样阀柱淋洗液显色剂反应管排放加压UV/VIS检测器记录21传统离子色谱的问题t手工配制淋洗液和再生液–人为误差来源t抑制器再生液流量必须进行测量和控制–另一个人为误差t梯度洗脱–对碳酸盐体系不可行如何克服这些问题?22™）阴极2e-+2H2O2OH-+H2(g)23****公司免试剂离子色谱系统H2024ICS-2000•TheICS-2000是世界第一台完全专用的无试剂离子色谱25阴离子分析:双柱；薄壳型阴离子交换树脂分离柱(3×250mm),流动相：0.003mol·L-1NaHCO3/0.0024mol·L-1Na2CO3，流量138mL/hr。七种阴离子，20分钟内完成，各组分含量在3～50ppm26分离阳离子02468101214Retentiontime(min)01234Na+NH4+K+Mg2+Ca2+