离子色谱培训综合

一、离子色谱基本原理什么是色谱2——指待分离的成份在固定相和流动相之间进行物理化学分离过程，是一种用于分析的分离技术。气相色谱(气－固分离，流动相为载气)液相色谱(液－固分离，流动相为液体)流动相固定相慢中等快色谱分离淋洗液什么是离子色谱4——利用色谱技术测定离子型物质的方法离子型物质:在水溶液中电离，具有+或–电荷的元素阴离子：F－，Ｃｌ－，ＮＯ2－，Br－，ＮＯ3－，ＳＯ４２－阳离子：Ｎａ＋，ＮＨ４＋，Ｃａ２＋，Mg2＋什么是离子色谱5•1975由H.Small等人.（Dowchemical)首次提出用于测定氯离子和硫酸根•许多国家将离子色谱法作为标准方法•中国：GB饮用天然矿泉水水检试方法,；工业循环冷却水中阴、阳离子的测试方法等…•美国：USEPA（USEnv.ProtectAgency），ASTM（AmericaSocietyforTestingandMaterials），ＩＳＯ（InternationalOrganizationforStandardization）离子色谱能分析哪些物质？无机阴离子：卤素及简单阴离子、酸根阴离子、阳离子的配阴离子无机阳离子：碱金属、铵离子、碱土金属、过渡金属、稀土元素有机阴离子:有机酸、烷基硫酸、烷基磺酸、磷酸、多聚磷酸有机阳离子:胺、醇胺、铵盐、吡啶、生物碱、锍盐天然有机物:糖、醇、酚、醛、维生素生物物质:有机磷化合物、氨基酸、肽、核酸、核甙酸、蛋白质、碱基、抗生素阴阳离子、可转变成离子的物质、具有强极性的物质7阴离子及阳离子的色谱分析IIIIIIIVVVIVIIVIIIIIIIIIIVVVIVIIVIIIHHeLiBeBCNOFNeNaMgAlSiPSClArKCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKrRbSrYZrNbMoTcRuRhPdAgCdInSnSbTeIXeCsBaLaHfTaWReOsIrPtAuHgTlPbBiPoAtRnFrRaAcKu离子色谱在哪些领域应用较多？环境：大气成分（粉尘、颗粒物、雾、酸气）、酸雨、水质分析食品：污染成分、添加剂、固有成分、掺假、生产过程监控农业：农药、肥料、土壤、饲料、粮食、植物分析医学：血液、尿、输液成分、临床检查、人体微量元素分析生物：蛋白质分离纯化、制药：植物药材、矿物药成分、制剂成分分析材料：金属材料、半导体材料、表面处理、超纯水分析工业：原料分析、产品质量控制、电解电镀液解析、造纸化工：原料和产品分析、反应过程监控日化：化妆品、洗涤剂、清洁剂、原料和产品成分分析离子色谱几乎可以用于所有学科领域——离子色谱是分离离子型成份的所有色谱方法的统称。常见的分离机制有:离子交换色谱离子对色谱离子排斥色谱离子交换色谱是离子色谱中最重要的分离方式。离子色谱的分离机制9离子交换色谱的分离机制就固定相而言......阳离子需要阳离子交换基团...阴离子需要阴离子交换基团固定相结构:10苯乙烯二乙烯基苯苯乙烯-二乙烯基苯树脂阳离子交换基团阴离子交换基团固定相由3部分组成:«乳胶»物质或树脂载体间隔基承载离子交换的基团11材料:•苯乙烯/二乙烯基苯•聚甲基丙烯酸酯•硅酸盐/硅胶•羟乙基甲基丙烯酸酯(HEMA)阴离子交换剂:•季胺功能团•碱性胺基•羟基碱性季胺盐•丙烯酸基碱性季胺盐交联方式阳离子交换剂:•磺酸基•羧酸盐间隔基:•烷基链离子交换色谱的分离机制流动相解吸和运载样品......水相洗脱液:阴离子(I)邻苯二甲酸邻羟基苯甲酸（水杨酸）p-羟基苯甲酸苯甲酸硼酸盐硼酸盐/乙酸盐氢氧化钾...阴离子(II)碳酸盐/碳酸氢盐氢氧化钾硼酸盐阳离子(I)硝酸酒石酸酒石酸/吡啶二羧酸酒石酸/柠檬酸磷酸二氢钾草酸/乙二胺/丙酮...12离子色谱的分离机制固定相和流动相竞争待测组份–阳离子分离机理–13离子色谱的分离机制阳离子色谱实例[淋洗液:2.0mmolHNO3–分离柱:MetrosepC4-150]14离子色谱的分离机制固定相和流动相竞争待测组份–阴离子分离机理–15离子色谱的分离机制阴离子色谱[淋洗液:Na2CO3/NaHCO3(3.2/1.0mmol/L)–分离柱:MetrosepASupp5-150]16离子交换色谱的分离机制阳离子与固定相上碱性离子交换位置发生反应。依据键合强度(离子交换平衡常数)，阳离子在洗脱液中的质子之前或之后洗脱出来。17阴离子与固定相上酸性离子交换位置发生反应。依据键合强度(离子交换平衡常数)，阴离子在洗脱液中的碳酸盐之前或之后洗脱出来。阳离子或阴离子的离子交换常数不同，其相应的保留时间不同。从而使“化学性质相似”的成份得以分离。离子色谱的分离机制离子排斥法分离机理ＳＯ３－Ｈ＋ＣＯＯ－Ｈ＋ＳＯ３－ＳＯ３－Ｈ＋ＳＯ３－Ｈ＋ＳＯ３－Ｈ＋ＣＯＯ－Ｈ＋ＣＯＯ－Ｈ＋Ｈ２ＯＨ２ＯＨ２ＯＨ２ＯＨ２ＯＨ２ＯDonnanmembraneＨ＋Ｃｌ－２Ｈ＋（ＣＯＯ－）２（ＣＯＯＨ）２ＳＯ３－Ｈ＋Ｈ＋ＣＨ３ＣＯＯ－ＣＨ３ＣＯＯＨ固定相流动相1.Donnan排斥作用－Donnan膜的负电荷层排斥完全离解的离子型化合物，仅允许未离解的化合物通过2.吸附－保留时间与有机酸的烷基键的长度有关。通常烷基键越长，其保留时间也越长。3.空间排阻－与有机酸的分子量大小及交换树脂的交联度有关离子排斥法分离机理离子排斥法分离有机酸MetrosepOrganicAcids,«MSM»1Lactate1.02Formate1.03Acetate1.04Propionate1.05Butyrate1.06Isobutyrate1.07Valerate1.08Isovalerate1.0ppmH2SO4;0.5mmol/L;«MSM»LiCl流动相TBAOH／ACN／H2O样品Y+X-Ｈ２ＯＨ２Ｏ固定相TBA+OH-Y+X-Y+X-(TBA+X-)(TBA+X-)(TBA+X-)(TBA+X-)TBA+OH-ACNACNACNACNACNACNACNTBA+OH-TBA+OH-疏水相亲水相反相离子对分离机理Y+OH-1.生成离子对－待测离子与离子对试剂生成中性“离子对”分布固定相与流动相之间，其分离类似传统的反相分离2.动态离子交换－离子对试剂的疏水部分吸附于固定相形成动态的离子交换表面，其分离机理类似于离子交换。3.离子间相互作用－除包括以上两种分离机理和固定相表面双电层结构的分离机理。反相离子对分离机理离子对色谱分离自来水中络合剂Prontosil120-5-C18-AQ1NTA0.482EDTA0.503DTPA0.98ppmspikedsamplep-crwithFe3+;MSMinMg-formHNO3/TBAOH/TBAHS;0.5/2.5/7.5mmol/Lin5%MeOH;50µL;260nm抑制与非抑制抑制型离子色谱非抑制型IC(单柱技术)抑制型IC(双柱技术)非抑制离子色谱抑制与非抑制–非抑制离子色谱–25背景电导率=淋洗液色谱峰的电导率数值=样品＋淋洗液样品=色谱峰的电导率－淋洗液DetPeakEl..DetSmplSmplElSmplSmplElcc.......*()*()26DetSmplSmplElSmplSmplElcc.......*()*()样品中的反荷离子（阴离子）不被保留，随同死体积一并洗脱出来。反荷离子通常也是淋洗液的反荷离子。*()0DetSmplSmplElkc*()DetSmplSmplElkc关键词:非抑制离子色谱测量样品离子和淋洗液离子电导率的差值。抑制与非抑制–非抑制离子色谱–测阳离子27关键词:非抑制离子色谱测量样品离子和淋洗液离子电导率的差值。DetSmplSmplElSmplSmplElcc.......*()*()样品中的反荷离子（阳离子）不保留，随死体积一并洗脱出来。反荷离子通常也是淋洗液的反荷离子。0*()DetSmplSmplElkc*()DetSmplSmplElkc抑制与非抑制–非抑制离子色谱–测阴离子28通过以上反应，高电导率的洗脱液转换为低电导率的(H2O+CO2)。在阳离子色谱中，采用阴离子交换剂–所有阴离子被OH取代在阴离子色谱中，采用阳离子交换剂–所有阳离子被H+取代抑制降低背景电导率。抑制改变样品中的反荷离子。抑制与非抑制–抑制型离子色谱–29背景电导率=水=0色谱峰电导率=样品＋水测量值=色谱峰电导率-水=色谱峰电导率DetPeakEl..DetSmplSmplElSmplSmplElcc.......*()*()抑制与非抑制–抑制型离子色谱–30关键词:带抑制的离子色谱测量样品离子和OH-之和DetSmplSmplElSmplSmplElcc.......*()*()洗脱液电导率（）为0，反荷离子为OH-*(0)(0)DetSmplSmplSmplOHkcc*()DetSmplSmplOHkcEl抑制与非抑制–抑制型离子色谱–测阳离子31关键词:带抑制的离子色谱测量样品离子和H+之和DetSmplSmplElSmplSmplElcc.......*()*()洗脱液电导率（）为0，反荷离子为H+*(0)*(0)DetSmplHSmplSmplkcc*()DetSmplSmplHkcEl抑制与非抑制–抑制型离子色谱–测阴离子抑制器–当量电导率–32下表列举的当量电导率适用于浓度低于0.001mol/L。=当量电导率[Scm2/mol]阴离子OH–198F–54Cl–76Br–78I–77NO2–72NO3–71HCO3–45½CO32–72½SO42–80½Phthalate38阳离子H+350Li+39Na+50K+74NH4+73½Mg2+53½Ca2+60Sr2+59½Ba2+64½Zn2+53½Cu2+55(**)iiizc(样品=NaCl–洗脱液=HNO3)DetSmplSmplOHc...*()DetSmplSmplElc....*()DetSmplNaHc..*()DetSmplc..*(50)350300*..SmplDetcIC非抑制–阳离子–IC抑制(样品=NaCl–洗脱液=HNO3)DetSmplNaOHc..*()DetSmplc..*(50)198DetSmplc..*248非抑制与抑制的比较–阳离子–非抑制与抑制的比较(样品=NaCl–洗脱液=NaOH)(样品=NaCl–洗脱掖=NaOH)DetSmplSmplElc....*()DetSmplHClc..*())(*...OHClSmplDetc)19876(*..SmplDetc112*..SmplDetcDetSmplc..*()35076DetSmplHSmplc...*()DetSmplc..*426IC非抑制–阴离子–IC抑制非抑制与抑制的比较电导率µS/cm–阴离子–非抑制与抑制的比较11_khv\ppt\ic_theory_au.ppt37非抑制抑制高背景电导率低灵敏度的阴离子高灵敏度的阳离子成本低淋洗液选择无限制低背景电导率高灵敏度的阴离子(检测限低2-4个数量级)高灵敏度的阳离子成本高淋洗液必须抑制后生成H2O或低电离物质非抑制与抑制的比较再生－20mm0l/LH2SO4：R-SO3–Na++H+R-SO3–H++Na+冲洗－水：除去多余的H2SO4抑制与非抑制MSM抑制器再生MSM抑制器－特点10年保用包换分析流路外的再生100%有机溶剂兼容允许含强酸的