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1、离子色谱法本讲稿第一页，共三十四页 离子色谱法离子色谱法Ion ChromatographyIon Chromatography（简称（简称ICIC）是是19751975年由美年由美国国DOW ChimicalDOW Chimical公司的公司的Small,StevensSmall,Stevens和和BaumanBauman创立的一种创立的一种新的离子分离分析技术。他们用低容量薄壳型阳离子或阴离子新的离子分离分析技术。他们用低容量薄壳型阳离子或阴离子交换树脂作为分离柱中的固定相，强电解质溶液作流动相（也交换树脂作为分离柱中的固定相，强电解质溶液作流动相（也叫淋洗液），以电导检测器为通用检测器。
2、当淋洗液将试样带叫淋洗液），以电导检测器为通用检测器。当淋洗液将试样带到分离柱时，由于各种离子对离子交换树脂的亲合力不同，因到分离柱时，由于各种离子对离子交换树脂的亲合力不同，因此它们分离开并依次被洗脱下来。此它们分离开并依次被洗脱下来。F-Cl-NO3-SO42-HPO42-淋洗液淋洗液样品样品（F-Cl-NO3-SO4-HPO42-)F-Cl-NO3-HPO42-SO42-电导检测器电导检测器分离柱分离柱本讲稿第二页，共三十四页阴离子色谱图阴离子色谱图本讲稿第三页，共三十四页阳离子色谱图阳离子色谱图本讲稿第四页，共三十四页离子色谱在环境、食品、医药、检验检疫、离子色谱在环境、食品、医药、检
3、验检疫、化工、电子等许多学科领域发挥着越来越重要的化工、电子等许多学科领域发挥着越来越重要的作用，已经成为许多常见离子分析的标准方法。作用，已经成为许多常见离子分析的标准方法。用用途：途：本讲稿第五页，共三十四页一、离子色谱（IC）的分类 l离子对色谱离子对色谱l离子交换色谱离子交换色谱l离子排斥色谱离子排斥色谱 离子交换色谱是离子色谱中最重要的分离方式。离子交换色谱是离子色谱中最重要的分离方式。离子色谱是分离离子型成份的所有色谱方法的统称。离子色谱是分离离子型成份的所有色谱方法的统称。本讲稿第六页，共三十四页离子交换色谱：阳离子和阴离子与固定相形成弱离子键。离子交换色谱：阳离子和阴离子与固定
4、相形成弱离子键。它它是基于离子之是基于离子之间间在溶液和在溶液和带带有功能有功能团团的固体上的的固体上的计计量化量化学反学反应应。（1 1）阳离子交换色谱）阳离子交换色谱:固定相固定相=阳离子交阳离子交换剂换剂(例如：例如：R-SOR-SO3 3)；流流动相动相=离子型离子型液体液体(例如：例如：H H2 2SOSO4 4 水溶液水溶液)。Li Li+,Na,Na+,NH,NH4 4+,K,K+,Ca,Ca2+2+,Mg,Mg2+2+（2 2）阴离子交换色谱）阴离子交换色谱:固定相固定相=阴离子交阴离子交换剂换剂(例如：例如：R-NRR-NR3 3+)；流流动相动相=离子型离子型液体液体(例如
5、：例如：NaNa2 2COCO3 3 水溶液水溶液)。F F-,Cl,Cl-,Br,Br-,NO,NO3 3-,NO,NO2 2-,SO,SO4 42-2-,SO,SO3 32-2-,HPO,HPO4 42-2-,HCOO,HCOO-、AC AC-本讲稿第七页，共三十四页固定相固定相离子交换剂离子交换剂 是一类带有离子交换功能基的固体颗粒（即离子交换树脂），其结构是在交联的高分子骨架上结合可解离的无机基团。阳离子交换剂和阴离子交换剂的树脂骨架基本都是苯乙烯/二乙烯基苯的共聚物。苯乙烯-二乙烯基苯树脂阳离子交换剂阴离子交换剂苯乙烯二乙烯基苯本讲稿第八页，共三十四页固定相组成固定相组成:l l、树
6、脂载体树脂载体:一般为苯乙烯一般为苯乙烯/二乙烯基苯，聚甲基丙烯酸酯，硅酸二乙烯基苯，聚甲基丙烯酸酯，硅酸盐盐/硅胶，羟乙基甲基丙烯酸酯硅胶，羟乙基甲基丙烯酸酯(HEMA)HEMA)。2 2、间隔基、间隔基:烷基链。烷基链。3 3、承载离子交换的基团。一般地，阳离子色谱的功能团为磺酸基团，、承载离子交换的基团。一般地，阳离子色谱的功能团为磺酸基团，阴离子色谱的功能团为季铵盐基团阴离子色谱的功能团为季铵盐基团。本讲稿第九页，共三十四页流动相（淋洗液）流动相（淋洗液）:用于解吸和运载样品用于解吸和运载样品常用的阴离子色谱的流动相为：碳酸盐常用的阴离子色谱的流动相为：碳酸盐/碳酸氢盐，氢氧化钾，硼酸
7、碳酸氢盐，氢氧化钾，硼酸盐。盐。目前，实验室所用的阴离子色谱的淋洗液为目前，实验室所用的阴离子色谱的淋洗液为1.7mmol/L1.7mmol/L碳酸氢纳碳酸氢纳（NaHCONaHCO3 3）和）和1.8mmol/L1.8mmol/L碳酸纳（碳酸纳（Na2CO3）的混合液。）的混合液。阳离子的流动相有：硝酸，酒石酸，酒石酸阳离子的流动相有：硝酸，酒石酸，酒石酸/吡啶二羧酸，酒石吡啶二羧酸，酒石酸酸/柠檬酸，磷酸二柠檬酸，磷酸二 氢钾，草酸氢钾，草酸/乙二胺乙二胺/丙酮。丙酮。目前，实验室所用的阳离子色谱的淋洗液为目前，实验室所用的阳离子色谱的淋洗液为1.35mmol/L硫酸。硫酸。本讲稿第十页，
8、共三十四页二、离子色谱（IC）基本原理阳离子分离机理：固定相和流动相竞争待测组份。待测组份：Na+淋洗液为H2SO4结合冲开结合冲开本讲稿第十一页，共三十四页阴离子分离机理：阴离子分离机理：待测组份：ClCl-淋洗液:NaHCONaHCO3 3水溶液水溶液本讲稿第十二页，共三十四页三、电导检测三、电导检测样品中的组份在分离柱分离后，通过检测器检测和定量。样品中的组份在分离柱分离后，通过检测器检测和定量。电导检测器电导检测器:电导检测器就是测量溶液中离子的电导率。电导检测器就是测量溶液中离子的电导率。水溶液电导率单位常用水溶液电导率单位常用uS/cmuS/cm。R=电阻电阻 Kc=电导池常数电导
9、池常数 1/cm =电导电导 1/or SKc=L/A本讲稿第十三页，共三十四页四、抑制与非抑制 1 1、单柱离子色谱（非化学抑制型离子色谱）、单柱离子色谱（非化学抑制型离子色谱）洗脱液泵注射阀分离柱检测器2 2、双柱离子色谱（化学抑制型离子色谱）、双柱离子色谱（化学抑制型离子色谱）抑制器洗脱液泵注射阀分离柱检测器本讲稿第十四页，共三十四页图图：非化学抑制的：非化学抑制的792 Basic IC连接示意图连接示意图本讲稿第十五页，共三十四页图图：化学抑制的：化学抑制的792 Basic IC连接示意图连接示意图本讲稿第十六页，共三十四页抑制器抑制器:有三根高容量、长寿命和易操作的微填充抑制柱。
10、有三根高容量、长寿命和易操作的微填充抑制柱。本讲稿第十七页，共三十四页背景电导率背景电导率=洗脱液洗脱液样品的电导率样品的电导率=色谱峰的电导率色谱峰的电导率-洗脱液电导率洗脱液电导率 非抑制电导率非抑制电导率:色谱峰的电导率色谱峰的电导率=洗脱液洗脱液 样品样品本讲稿第十八页，共三十四页R-SO3 H+Na+HCO3R-SO3 Na+H2O+CO2 R-SO3 H+Na+Cl R-SO3 Na+H+Cl （信号增加）（信号增加）阴离子抑制阴离子抑制：洗脱液基线洗脱液基线(背景背景)：样品信号样品信号(以以NaCl为例为例)：背景电导率背景电导率=水水+CO2，（背景电导率降低）背景电导率降低
11、）抑制器功能抑制器功能:抑制降低背景电导率、待测离子灵敏度增加。抑制降低背景电导率、待测离子灵敏度增加。本讲稿第十九页，共三十四页高背景电导率高背景电导率低灵敏度的阴离子低灵敏度的阴离子高灵敏度的阳离子高灵敏度的阳离子成本低成本低低背景电导率低背景电导率高灵敏度的阴离子高灵敏度的阴离子高灵敏度的阳离子高灵敏度的阳离子成本高成本高非抑制非抑制抑制抑制非抑制、抑制的比较：非抑制、抑制的比较：本讲稿第二十页，共三十四页五、仪器设备介绍792 792 标准型离子色谱仪：标准型离子色谱仪：本讲稿第二十一页，共三十四页IC 泵在线过滤进样阀排气阀本讲稿第二十二页，共三十四页MSM抑制器蠕动泵检测器分离柱本
12、讲稿第二十三页，共三十四页六、影响色谱分析的各种条件l色谱柱色谱柱的选择的选择l淋洗液的温度淋洗液的温度l淋洗液的浓度与组成淋洗液的浓度与组成l淋洗液的流速淋洗液的流速l淋洗液中的杂质淋洗液中的杂质本讲稿第二十四页，共三十四页（一）离子色谱柱选择（一）离子色谱柱选择 1.1.阴离子色谱柱阴离子色谱柱 抑抑制制型型阴阴离离子子色色谱谱及及非非抑抑制制阴阴离离子子色色谱柱谱柱2.2.阳离子色谱柱阳离子色谱柱3.3.有机酸离子色谱柱有机酸离子色谱柱4.4.糖类离子色谱柱糖类离子色谱柱本讲稿第二十五页，共三十四页（二）（二）淋洗液温度淋洗液温度对分离的影响对分离的影响0 02 24 46 68 810
13、1012121414202025253030353540404545温度(）保留时间(min)F F-ClCl-NONO2 2-BrBr-NONO3 3-HPOHPO4 42-2-SOSO4 42-2-本讲稿第二十六页，共三十四页（三）（三）淋洗液组成淋洗液组成和和浓度浓度对分离的影响对分离的影响1）提高淋洗液浓度，缩短保留时间 本讲稿第二十七页，共三十四页2）改变淋洗液组成比例，改变组分保留时间3）淋洗液加入适当有机溶剂，改变组分保留时间加入适量丙酮：4）加入适当络合物，对一些特定离子有较好分离效果5）水和试剂的纯度对分析结果影响 本讲稿第二十八页，共三十四页（四）（四）淋洗液的流速淋洗液的
14、流速对分离的影响对分离的影响 流速的影响（4.0 mM NaHCO3/1.4 mM Na2CO3）本讲稿第二十九页，共三十四页（五）（五）淋洗液中杂质影响淋洗液中杂质影响淋洗液中杂质影响淋洗液中杂质影响本讲稿第三十页，共三十四页七、离子色谱的样品前处理七、离子色谱的样品前处理 样品预处理目的：保护分离柱，改善谱图。样品预处理目的：保护分离柱，改善谱图。处理目标：使待测组分在溶液中呈离子形态；处理目标：使待测组分在溶液中呈离子形态；消除干扰组分。常用处理方法：消除干扰组分。常用处理方法：1 1、稀稀 释释 2 2、过过 滤滤 3 3、固固 相相 萃萃 取取 4 4、消消 解解 5 5、燃燃 烧烧
15、 6 6、萃萃 取取本讲稿第三十一页，共三十四页（一）样品稀释（一）样品稀释阴离子分析阴离子分析：l l稀释剂：水、淋洗液稀释剂：水、淋洗液l l淋洗液稀释的优点：可以减小系统峰淋洗液稀释的优点：可以减小系统峰l l对于低含量分析（对于低含量分析（0.5 0.5 mg/L)mg/L)，建议用淋洗液稀释建议用淋洗液稀释通常，也可以用水加浓淋洗液进行稀释通常，也可以用水加浓淋洗液进行稀释阳离子分析阳离子分析：l l稀释剂：硫酸稀释剂：硫酸c=1.35 mmol/Lc=1.35 mmol/L，水，水l l稀释后应当稀释后应当pH=3pH=3左右（可以用左右（可以用pHpH计检查）计检查）样品的处理应
16、当在塑料容器中进行（玻璃中的样品的处理应当在塑料容器中进行（玻璃中的NaNa离子会被硝酸溶出）离子会被硝酸溶出）本讲稿第三十二页，共三十四页何时需要稀释？何时需要稀释？l l当待测离子浓度大于当待测离子浓度大于100100mg/Lmg/L时要进行稀释；时要进行稀释；l l理想的直接进样范围：理想的直接进样范围：0.550 0.550 mg/L;mg/L;l l当阴阳离子总浓度大于当阴阳离子总浓度大于1000 1000 ppmppm时要稀释时要稀释;l l含量未知的样品含量未知的样品:首先高度稀释首先高度稀释本讲稿第三十三页，共三十四页（二）（二）过过 滤滤l l使用使用 0.45 0.45u um m过滤膜。可能的话，用过滤膜。可能的话，用0.20.2u um m过滤膜过滤膜;l l为保护分离柱，所有样品过滤为保护分离柱，所有样品过滤本讲稿第三十四页，共三十四页