离子色谱原理仪器及应用教学讲座PPT.ppt

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1、离 子 色 谱,原理、仪器及应用,1.离子色谱法的基本原理,离子色谱法(ion chromatography,IC)，是高效液相色谱法的一种，是分析离子的一种液相色谱法。,1.离子色谱法的基本原理,1.离子色谱交换法的基本原理,分离原理,离子色谱主要是利用离子交换基团之间的交换，即利用离子之间对离子交换树脂的亲和力差异而进行分离。,离子电荷：离子的价数越高，对离子交换树脂的亲和力越大。离子半径：电荷数相同的离子，离子半径越大（越易极化），对离子交换树脂的亲和力也越大。,1.离子色谱交换法的基本原理,1.离子色谱交换法的基本原理,阴离子分离原理,固定相和流动相竞争待测组份 阳离子分离机理,1.离

2、子色谱交换法的基本原理,Column：IonPac AG12A/AS12AEluent：2.7mM Na2CO3 0.3mM NaHCO3Flow rate：1.2mL/minDetection：Conductivity(ASRS Recycle mode),0,2,4,6,8,10,12,14,16,Retention time(min),0,8,mS,例1：分离阴离子,1.离子色谱交换法的基本原理,Column:IonPac CS12A,CG12AEluent:20 mM Methanesulfonic acidFlow rate:1.0 mL/minDetection:Conductiv

3、ity（CSRS Recycle mode),0,2,4,6,8,10,12,14,Retention time(min),0,1,2,3,4,S,1.离子色谱交换法的基本原理,例2：分离阳离子,2.离子排斥法分离机理,Donnan membrane,固定相,流动相,2.离子排斥法分离机理,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,Column：IonPac ICE AS1Eluent：0.4 mM Oc

4、tonesulfonic acidFlow rate：1.0 mL/minSuppressor：AMMS-ICERegenerator liquid：5mM TBAOH50mM H3BO3Detection：Conductivity,2.离子排斥法分离机理,20,10,0,保留时间(min),0,S,5,1,2,3,4,5,1.甲酸2.乙酸3.丙酸4.丁酸5.戊酸,Mobile phase TBAOHACNH2OSampleY+X-,固定相,TBA+OH-,Y+X-,Y+X-,(TBA+X-),(TBA+X-),(TBA+X-),(TBA+X-),TBA+OH-,ACN,ACN,ACN,ACN

5、,ACN,ACN,ACN,TBA+OH-,TBA+OH-,疏水相,亲水相,3.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”分布于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.,3.反相离子对分离机理,Column:IonPac NS1、NG1Eluent:2 mM TBAOH,24%48%CAN gradient in 10 minFlow rate:1.0 mL/minDetecti

6、on:Conductivity(suppressor type)（ASRS MPIC Mode）Regenerator:10 mN H2SO41.Methanesulfonic acid 5.0 g/mL 2.1-Propanesulfonic acid 8.63.1-Butanesulfonic acid 8.74.1-Hexanesulfonic acid 8.85.1-Heptanesulfonic acid 8.96.1-Octanesulfonic acid 8.97.1-Decanesulfonic acid 9.1,0,Retention time(min),12,16,8,S,

7、0.0,4,8.0,3.反相离子对分离机理,2.相关术语及定性定量方法,二、色谱相关术语,（一）基线,（二）峰高,（三）色谱峰区域宽度（标准偏差、半峰宽、峰底宽度）,（四）保留值（保留时间、死时间、调整保留时间、保留体积、死体积、调整保留体积）,保留时间定性。用“标样”的保留值定出被测组份的位置,样品的定性分析,配制一系列已知浓度的标样,样品的定量分析外标法,定量,标准曲线,校正曲线只有在建立这条曲线的浓度范围内有效，高或低于这些点都可能引起计算错误,3.离子色谱仪及应用,离子色谱仪的基本构成,淋洗液,泵,色谱柱,检测器,泵液,分离,检测,记录,进样阀,抑制器,检测池,进样,3.离子色谱仪,输

8、液泵：串联往复柱塞杆泵与高效液相色谱仪器不同的是：离子色谱用的泵是匹克（PEEK）材料衬里的不锈钢泵。离子色谱的流动相一般是缓冲溶液或者含有少量的有机试剂，一般称为淋洗液。,进样系统-六通阀,3.离子色谱仪,离子交换色谱柱的填料是阴、阳离子交换树脂，是在有机高聚物或硅胶上接枝有机季铵或磺酸基团。,3.离子色谱仪,色谱柱的填料,阴离子交换树脂(乳胶型）,阳离子交换树脂(接枝型),安装在电导池之前 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-H2CO3,Na+,OH-H2O,抑制器,3.离子色谱仪,极限摩尔电导值,Total cond

9、uctivity（）（）,（unit：S/m equivalent）,抑制器的作用,3.离子色谱仪,电极,电极,+,离子交换膜,离子交换膜,淋洗液格网,再生液格网,再生液格网,至分离柱,至检测池,排放,检测池或再生液瓶,抑制器的结构,3.离子色谱仪,X-:样品中的阴离子Y+:样品中的阳离子,H2O,H2O,OH-,H2O Na+Y+X-Na+CO32-(样品,淋洗液),电极（）,电极（）,纯水或来自检测器的流体,阳离子交换膜,阳离子交换膜,抑制器的工作原理(阴离子),3.离子色谱仪,H2O,H2O,废液/气体,废液,H2O SO42-Y+X-H+MSA-(样品，淋洗液）,H+,X-:样品中的阴

10、离子Y+:样品中的阳离子,电极（）,电极（）,阴离子交换膜,阴离子交换膜,纯水或来自检测器的液体,抑制器的工作原理(阳离子),3.离子色谱仪,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,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 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 荧光法 HPLC,检测系统-检测方式,3.离子色谱仪,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,3.离子色谱仪,电导检测器,维护与保养,泵六通阀色谱柱抑制器检测器,离子色谱的应用,样品处理,过滤样品中除去颗粒物用0.45m 或0.

11、22m 滤膜用高纯水冲洗滤膜，以减少沾污稀释待测物浓度较高时，应预先稀释.降低干扰物的浓度.去除干扰物预处理柱，超滤固相萃取液相萃取离心盐析在线柱处理,离子色谱使用的水与试剂,纯度尽可能高,高纯水：电阻率 17M、0.22m 滤膜过滤：JIS K0557(Water used for industrial water and wastewater analysis):淋洗液脱气（真空和搅动）,试剂：尽可能使用优级纯：配标准的试剂应预先干燥,淋洗液的配制与保存,阴离子淋洗液的配制碳酸盐(AS4A,AS12A,AS14 等.）配 100 x 浓度的淋洗液作为储备液，使用时用高纯水稀释氢氧化钠(AS

12、10,AS11，AS15，16 等.)配制50%(w/w)NaOH 储备溶液.使用时用高纯水稀释阳离子淋洗液的配制甲烷磺酸(MSA)取一定浓度的MSA配成储备液(可以配制为1M的储备液)保存 使用聚丙烯(PP)瓶，保存在暗处及 4 左右.（通常可以保存6个月）淋洗液要经常更换,操作步骤,启动仪器与仪器的稳定 提供一定压力的氮气并检查压力是否合适 系统中有淋洗液流出，并进入了抑制器 淋洗泵中无气泡 确认系统中无液体/气体泄漏 确认系统有稳定的压力与背景电导 开始测定 用注射器注入标准或者样品,实验,1.色谱条件柱温：35淋洗液流量：1.10 mL/min；进样量：25L；2.样品分析（1）定性分析：用注射器分别注入25L F-、Cl-、NO-3和SO2-4标准使用液记录色谱图及各自的保留时间。再用注射器注入 25L待测试样，根据色谱图中保留时间确定离子的种类和出峰顺序。（2）定量分析：测定各离子对应峰高或峰面积，用外标法定量。标准曲线的绘制：分别吸取0，2.50，5.00，10.0，25.0，50.0mL混合标准使用液于6个100mL容量瓶中，用淋洗使用液定容，摇匀。,Thank you！,