离子色谱是高效液相色谱的一种,故又称高效离子色谱(HPIC)或现代离子色谱,其有别于传统离子交换色谱柱色谱的主要是树脂具有很高的交联度和较低的交换容量,进样体积很小,用柱塞泵输送淋洗液通常对淋出液进行在线自动连续电导检测。
分离的原理:
基于离子交换树脂上可离解的离子与流动相中具有相同电荷的溶质离子之间进行的可逆交换和分析物溶质对交换剂亲和力的差别而被分离。适用于亲水性阴、阳离子的分离。
例如几个阴离子的分离,样品溶液进样之后,首先与分析柱的离子交换位置之间直接进行离子交换(即被保留在柱上),如用NaOH作淋洗液分析样品中的F-、Cl-和SO42-,保留在柱上的阴离子即被淋洗液中的OH-基置换并从柱上被洗脱。对树脂亲和力弱的分析物离子先于对树脂亲和力强的分析物离子依次被洗脱,这就是离子色谱分离过程,淋出液经过化学抑制器,将来自淋洗液的背景电导抑制到最小,这样当被分析物离开进入电导池时就有较大的可准确测量的电导信号。
分离的分类:
1、离子色谱分离
离子色谱分离主要是应用离子交换的原理,采用低交换容量的离子交换树脂来分离离子,它在离子色谱中应用广泛,其主要填料类型为有机离子交换树脂。
2、离子对色谱
离子对色谱的固定相为疏水型的中性填料,用于阴离子分离的对离子是烷基胺类,如氢氧化四丁基铵、氢氧化十六烷基三甲烷等。用于阳离子分离的对离子是烷基磺酸类,如己烷磺酸钠、庚烷磺酸钠等。
3、离子排斥色谱
离子排斥色谱,主要根据Donnon膜排斥效应:电离组分受排斥不被保存,而弱酸则有一定保存的原理制成。离子排斥色谱主要用于分离有机酸以及无机含氧酸根,如硼酸根、碳酸根和硫酸根、有机酸等。
4、离子色谱的应用
无机阴离子的检测;无机阳离子的检测和有机阴离子和阳离子分析,主要包括生物胺,有机酸和糖类分析。
产品用途:
领域
离子色谱主要用于环境样品的分析,包括地面水、饮用水、雨水、生活污水和工业废水、酸沉降物和大气颗粒物等样品中的阴、阳离子,与微电子工业有关的水和试剂中痕量杂质的分析。
另外在食品、卫生、石油化工、水及地质等领域也有广泛的应用。
经常检测的常见离子有:
阴离子:F-, Cl-, Br-, NO2-,PO43-,NO3-,SO42-,甲酸,乙酸,草酸等。
阳离子:Li+, Na+, NH4+,K+, Ca2+,Mg2+, Cu2+, Zn2+, Fe2+, Fe3+等。
离子色谱仪分离测定常见的阴离子是它的专长,一针样品打进去,约在20分钟以内就可得到7个常见离子的测定结果,这是其他分析手段所无法达到的,关于阳离子的测定离子色谱法与AAS和ICP法相比则未显示出优越性。
阴阳离子的交换方程可以表示为:
阴离子交换:R+Y-+X-=R+X-+Y-
阳离子交换:R-Y++X+=R-X++Y+
其中:R+,R-为固定相上的离子交换基团;
Y+,Y-为可交换的平衡离子,例如H+,Na+或OH-,Cl-;
X+,X-为组分离子。
离子色谱仪主要测定流程:
测定步骤:
(1)进样:水样待测离子首先与分离柱的离子交换树脂之间直接进行离子交换(即被保留在分离柱上);
(2)淋洗:如用NaOH作淋洗液分析样品中的F-、Cl-和SO42-等,保留在分离柱上的阴离子即被淋洗液中的OH-基置换并从分离柱上被洗脱。对树脂亲和力弱的待分析离子(如F-)则先于对树脂亲和力强的待分析离子(如SO42-)被依次洗脱;
(3)阻留:淋出液经过抑制柱,将来自淋洗液的背景电导抑制到最小(即去除NaOH),这样当待测离子离开抑制柱进入电导池时就有较大的可准确测量的电导信号。
(4)测定:根据依次进入电导检测器的待测离子电导率差异,可进行定量测定。
离子色谱仪实验步骤:
1、过滤:用0.45μm过滤膜过滤。
目的是:去除样品中所包含的,有可能损坏仪器或者影响色谱柱/抑制器性能的成分——有机大分子;去除有可能干扰目标离子测定的成分。
2、进样:手动进样。用针管吸取1mL水样推进进样口。
注意:水样不要交叉污染,清洗针管
3、分析水样:自动分析水中的氟离子、氯离子、硝酸根离子、亚硝酸根离子、磷酸根离子、硫酸根离子。
实验中注意事项:
1、查淋洗液与分离柱是否一致:是否过期(30天),是否满足当天的需要,废液桶的容量;
2、接通气路并调节气压至操作压力:压缩气瓶的输出压力、淋洗液瓶的压力;
3.排除气泡:根据实际情况进行(当更换溶液/闲置),淋洗液加压后旋松废液阀,开泵冲洗1——2分钟后,停泵,旋紧废液阀。
(1)分离阳离子,用无机酸作淋洗剂(HCl,HNO3),抑制柱---强碱性高容量阴离子交换柱,ROH-+H+Cl-=RCl-+H2O,ROH-+M+Cl-=RCl-+M+OH-抑制反应降低淋洗液电导率OH-淌度为Cl-的2.6倍,提高灵敏度。
(2)分离阴离子,淋洗剂是NaOH,NaHCO3,抑制柱---强酸性高容量阳离子交换柱,R-H++Na+OH-=R-Na++H2O,R-H++Na+X-=R-Na++H+X-抑制反应降低淋洗液电导率,H+淌度为Na+的7倍,提高灵敏度。