离子色谱仪的原理及应用

2020/2/24离子色谱仪的原理及应用2020/2/24根据分离机理，离子色谱可分为：离子交换色谱（重点）离子排斥色谱离子对色谱…2020/2/24一.离子交换色谱法的原理固定相：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。待测离子与离子交换树脂固定相上的带电荷基团发生可逆交换反应：阳离子交换：R—SO3H+M+=R—SO3M+H+阴离子交换：R—NR4OH+X-=R—NR4X+OH-应用：离子及可离解的化合物，氨基酸、核酸等。2020/2/24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:R—SO3H+M+=R—SO3M+H+阳离子交换树脂强酸性弱酸性－SO3-H+－COO-H+2020/2/24Na+、Ca2+:谁先被洗出？为什么？2020/2/24分离阳离子02468101214Retentiontime(min)01234Na+NH4+K+Mg2+Ca2+µS2020/2/24阴离子交换树脂强碱性弱碱性NR2NHRNH2N(CH3)3XNC2H4OH(CH3)2X阴离子交换树脂具有与样品中阴离子交换的基团。阴离子交换树脂也可分为强碱性和弱碱性树脂。R—NR4OH+X-=R—NR4X+OH-2020/2/24分离阴离子0246810121416Retentiontime(min)08mSF-NO3-SO42-Cl-NO2-Br-HPO42-2020/2/24（1）分析速度快可在数分钟内完成一个试样的分析；（2）分离能力高在适宜的条件下，可使常见的各种阴离子混合物分离；例：使用双柱法，在十几分钟内，可使七种阴离子完全分离。（3）分离混合阴离子的最有效方法（4）耐腐蚀，仪器流路采用全塑件，玻璃柱二.离子色谱的特点2020/2/24第二节离子色谱仪的组成2020/2/24ICS902020/2/24离子色谱仪流程图2020/2/241液体贮罐•聚乙烯瓶或桶，使液体与大气隔离，洗脱液应过滤、脱气。2020/2/242泵•与HPLC泵相同，对泵的材料、流速范围和对压力要求不同。2020/2/24开始分析废液样品淋洗液至分离柱进样阀样品装样废液淋洗液至分离柱3定量环进样（ＬＯＡＤ）（ＩＮＪＥＣＴ）样品环2020/2/244色谱柱•因为流动相是强酸强碱，故柱子不能是金属柱。包括泵、管道、阀、色谱柱和接头都要用PEEK制成。•IC能否是正相色谱？2020/2/245检测器电导检测器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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电化学检测器在特定的条件下可对某些化合物直接进行氧化还原反应2020/2/24电导检测器测定溶液流过电导池电极时的电导率可检测大部分离子型化合物溶液至检测池电极检测池2020/2/2405.0010.0015.00Retentiontime(min)05.010.015.020.0uSColumn：IonPacAG12A/AS12AEluent：2.7mMNa2CO30.3mMNaHCO3Flowrate：1.2mL/minDetection：Conductivity(ASRSRecycleMode)电导检测（样品：饮用水）F-Cl-NO3-SO4-2020/2/24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2020/2/24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？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。2020/2/24双柱离子色谱法离子色谱通用的检测器是电导检测器,离子色谱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,这样难以测量由于样品离子的存在而产生微弱电导的变化。2020/2/24抑制器的作用废液BackGround：Na2CO3/NaHCO3(700μS)NaF,NaCl,NaNO3Na2HPO4,Na2SO4～～RetentiontimeConductivityNaFNaClNaNO3Na2HPO4Na2SO4BackGround：Na2CO3/NaHCO3(700μS)～～RetentiontimeConductivityHFHClHNO3H3PO4H2SO4RetentiontimeBackGround：H2CO3(15μS)Conductivity2020/2/24双柱离子色谱法在分离柱后接上一个抑制柱,它的作用是降低淋洗液本身的电导,相应地提高被测离子的检测灵敏度。2020/2/24阴离子抑制器抑制器的作用淋洗液(Na2CO3)分析柱HF,HCI,H2SO4inH2CO3NaF,NaCl,Na2SO4inNa2CO3废液H2O不经过抑制：mS时间mS时间经过抑制：废液H2OH+Na+12943样品F,CI,SO42---FSO42CI---FSO42CI---负极正极OH-2020/2/24抑制器提高待测离子的电导率：提高灵敏度Na+,Cl-H+,Cl-降低背景电导(淋洗液):减少噪音Na+,HCO3-H2CO3Na+,OH-H2O2020/2/24自动连续再生阴离子抑制器中电化学反应和离子移动NaOH,H2H+废液废液阳极检测器H++O2H2+OH-H2OH2ONa+H++OH-H2OH+,X-H+,X-inH2OH2OH2OH2O,O2阳离子交换膜Na+,X-在NaOH淋洗液中阴极2020/2/242020/2/24第三节离子色谱的应用阴离子分析: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。七种阴离子在20分钟内基本上得到完全分离，各组分含量在3～50ppm。2020/2/24作业•对老师的建议，上课存在的问题，希望以什么样的形式来上课（必须答）•最后一次实验课要求，课堂上把实验报告写完，上交。