萬(wàn)通離子色譜原理課件

1、離子色譜簡(jiǎn)明原理20世紀(jì)初茨維特成功分離植物提取液的有效成份20世紀(jì)20年代至80年代氣相色譜、液相色譜逐步成熟起來(lái)離子色譜概述1975年H.Small等人提出離子色譜這一概念，在分離柱后連接抑制柱，用抑制法來(lái)提高靈敏度，并于同年商品化1979年Fritz等人提出了非抑制離子色譜，采用低容量柱和低背景電導(dǎo)的弱酸及其鹽為淋洗液。離子色譜的優(yōu)勢(shì)1.快速方便可在10分鐘快速分析F- 、 Cl- 、 Br- 、 NO2- 、 NO3- 、 PO43- 、 SO42 等陰離子和Li+、Na+、NH4+、K+、Mg2+、Ca2+等陽(yáng)離子?，F(xiàn)在出現(xiàn)的快速柱可在5分鐘內(nèi)完成上述七種陰離子的分析2.靈敏度高離子

2、色譜可分析的濃度范圍從g/L- mg/L50 L的進(jìn)樣量， F-檢測(cè)限小于1 g/L。通過(guò)加大進(jìn)樣量或富集，檢測(cè)限可達(dá)到pg/L，可用于電廠、電子行業(yè)的高純水檢測(cè) 3.選擇性好分析不同的離子，可有多種不同選擇性的色譜柱供選擇。不同的離子還可選擇不同的分離方式和檢測(cè)方法如：離子排斥柱更適合分析有機(jī)酸； 紫外檢測(cè)器可選擇性檢測(cè)NO2-、 NO3- 4.一次進(jìn)樣同時(shí)分析多種離子相對(duì)于其它檢測(cè)方法，色譜的優(yōu)勢(shì)在于分離。通過(guò)梯度淋洗一次進(jìn)樣可分析30多種離子，還可分析不同的價(jià)態(tài)比如：Fe2+ 、Fe3+離子色譜組成IC set-upEluentSampleWastePumpPurge valveRege

3、neration and rinsing1.淋洗液輸送系統(tǒng)2.進(jìn)樣系統(tǒng)3.分離系統(tǒng)4.抑制和衍生系統(tǒng)5.檢測(cè)系統(tǒng)6.儀器控制和數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)一臺(tái)離子色譜儀由6個(gè)系統(tǒng)組成：離子色譜原理綜述以泵為淋洗液輸送動(dòng)力，通過(guò)離子交換分離，柱后連接抑器來(lái)降低背景電導(dǎo)，提高靈敏度，電導(dǎo)檢測(cè)器檢測(cè)，以保留時(shí)間定性，峰高或峰面積定量的一種儀器1.淋洗液輸送系統(tǒng)包括：淋洗液貯瓶、高壓泵淋洗液貯瓶主要用于盛裝貯存淋洗液，有如下要求：使用非金屬材質(zhì)無(wú)離子溶出具有一定的耐壓性能可方便安裝空氣過(guò)濾裝置及外接惰氣注意：Na2CO3/NaHCO3體系要求相對(duì)低一些，淋洗液現(xiàn)用現(xiàn)配，當(dāng)天用完基本不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，可不加惰氣保護(hù)，建

4、議加上去。NaOH體系要求相對(duì)高一些， NaOH易吸收空氣中的CO2，引起背景電導(dǎo)上升，基線上漂，保留時(shí)間慢慢前移。必須加惰氣保護(hù)高壓泵系統(tǒng)主要用于為整個(gè)分析系統(tǒng)連續(xù)不斷的提供淋洗液要求：脈動(dòng)小，盡量無(wú)脈動(dòng)，多用雙柱塞往復(fù)泵耐酸堿腐蝕，通常使用PEEK材料耐高壓，30Mpa內(nèi)可正常運(yùn)行流量精確，重復(fù)性在0.5%以內(nèi)流速在0.01-5.00mL/min內(nèi)可調(diào)2.進(jìn)樣系統(tǒng)分為手動(dòng)進(jìn)樣和自動(dòng)進(jìn)樣大多數(shù)用戶采用手動(dòng)進(jìn)樣，在具體的操作方式上，又分為氣動(dòng)轉(zhuǎn)換、電動(dòng)轉(zhuǎn)換、手動(dòng)轉(zhuǎn)換。氣動(dòng)轉(zhuǎn)換、電動(dòng)轉(zhuǎn)換，可能過(guò)工作站來(lái)控制手動(dòng)轉(zhuǎn)換，靠手扳動(dòng)切換LOADT和INJECT，不適合工作站自動(dòng)控制。離子色譜使用的進(jìn)樣器

5、是六通閥可分為前進(jìn)樣和后進(jìn)樣兩種國(guó)外的離子色譜廠家多采用后進(jìn)樣閥國(guó)內(nèi)的廠家多采用前進(jìn)樣閥前進(jìn)樣六通閥的流路轉(zhuǎn)換載樣(LOAD)進(jìn)樣(INJECT)123456123456泵廢液廢液泵廢液廢液后進(jìn)樣六通閥的流路轉(zhuǎn)換載樣(LOAD)進(jìn)樣(INJECT)12345612346泵廢液泵廢液廢液3.分離系統(tǒng)主要用于分離樣品中的待測(cè)離子，是離子色譜的核心部件。通常包括：保護(hù)柱、分離柱和柱前過(guò)濾器三部分根據(jù)分離原理不同可分為：離子交換色譜離子排斥色譜離子對(duì)色譜我們將以應(yīng)用最多的離子交換色譜來(lái)討論分離的原理以陰離子為例說(shuō)明分離機(jī)理離子交換樹(shù)脂填料，表面鍵合了離子交換功能基，待測(cè)離子及淋洗液都與其達(dá)到離子交換平

6、衡Resin-NR3+ OH+ A-Resin-NR3+A- + OH-待分析陰離子被淋洗液帶入色譜柱后，與功能基結(jié)合，在淋洗液的不斷洗脫下，離子又被洗脫下來(lái)，不同離子與功能基結(jié)合的時(shí)間長(zhǎng)短不一樣， 基于此原理，各離子得到分離。色譜分離示意圖淋洗液淋洗液離子型物質(zhì)NR3季銨鹽O-CO2H 碳酸氫根Cl 氯離子4.抑制系統(tǒng)主要作用是降低背景電導(dǎo)，提高檢測(cè)的靈敏度?，F(xiàn)在使用的抑制器包括：抑制柱及改進(jìn)的抑制柱電化學(xué)自動(dòng)再生抑制器柱后連接抑制器是離子色譜區(qū)別于液相色譜的特征之一為什么離子色譜需要抑制器這一部件？作用是什么？抑制器的作用簡(jiǎn)單說(shuō)就是： 降低背景電導(dǎo)，提高待測(cè)離子的靈敏度電導(dǎo)檢測(cè)器屬通用型檢

7、測(cè)器各離子的峰高離子電導(dǎo) - 背景電導(dǎo)如果能夠提高檢測(cè)離子的電導(dǎo)響應(yīng)，降低背景電導(dǎo)，就可以提高檢測(cè)靈敏度如何實(shí)現(xiàn)如何提高待測(cè)離子的靈敏度？如何降低淋洗液的背景電導(dǎo)？在稀溶液中，待測(cè)離子的檢測(cè)符合Kohlraush定律： 1/R=1/1000A/Lcii A-電極截面積 L-兩極間距 ci-離子濃度 i-極限摩爾電導(dǎo)由上式可知：A/L的值是電導(dǎo)池的一 個(gè)常數(shù)，待測(cè)離子的電導(dǎo)率，只與檢測(cè)的離子的電導(dǎo)之和有關(guān)，檢測(cè)離子的電導(dǎo)又與極限摩爾電導(dǎo)有關(guān)。陽(yáng)離子 cm2/(mol) 陰離子 cm2/(mol)H+ 350 OH- 198Li+ 39 F- 55Na+ 50 Cl- 76K+ 74 Br- 78

8、NH4+ 73 NO3- 71Mg2+ 53 PO43- 80Ca2+ 60 SO42- 8025時(shí)常見(jiàn)離子的極限摩爾電導(dǎo)電導(dǎo)池檢測(cè)的是陰陽(yáng)離子的總電導(dǎo)，以0.1mmol/LNaCl溶液為例：電導(dǎo)=0.1（50+76） =12.6S/cm設(shè)想1：如果能將Na+以極限摩爾電導(dǎo)最高的H+代替則：電導(dǎo)=0.1（350+76） =42.6S/cm電導(dǎo)提高了30 S/cm，用于分離后的檢測(cè)則大大提高了靈敏度以陰離子分析為例，常用的淋洗液有：Na2CO3、NaHCO3、NaOH等都是強(qiáng)電解質(zhì)，有極高的電導(dǎo)響應(yīng)，有效的降低其電導(dǎo)可提高檢測(cè)的靈敏度。設(shè)想2：如果將陽(yáng)離子替代為H，則都成為了弱酸（H2CO3 、

9、 H2O ），其電導(dǎo)極大降低。以上兩種設(shè)想通過(guò)抑制器都可以實(shí)現(xiàn)早期抑制使用抑制柱，其反應(yīng)如下：OH-淋洗液R-H+NaOHR-Na+H2OHCO3-+CO32-淋洗液2R-H+Na2CO32R-Na+H2CO3待測(cè)離子（以Cl-例）R-H+NaClR-Na+HCl檢測(cè)離子的電導(dǎo)提高，背景的電導(dǎo)降低，此時(shí)抑制器的作用體現(xiàn)出來(lái)：降低背景電導(dǎo)，提高待測(cè)離子的靈敏度1) Eluent with sampleMSM 抑制器需要通過(guò)化學(xué)方法進(jìn)行再生.1) 流動(dòng)相通過(guò)抑制器，電導(dǎo)降低.Suppressor rear view3) Rinsing phase3) 再生液用水洗去 (H2O).2) Regene

10、rating phase2) 內(nèi)部消耗過(guò)的部分使用用硫酸再生 (H2SO4)5.檢測(cè)系統(tǒng)用于通過(guò)檢測(cè)池溶液的實(shí)時(shí)檢測(cè)最常用的檢測(cè)器是電導(dǎo)檢測(cè)器安培檢測(cè)器、紫外檢測(cè)器也得到較多應(yīng)用，其它檢測(cè)器的應(yīng)用較少電導(dǎo)檢測(cè)器是一種通用檢測(cè)器，通過(guò)檢測(cè)通過(guò)電導(dǎo)池溶液電導(dǎo)信號(hào)來(lái)做出檢測(cè)，主要用于無(wú)機(jī)陰陽(yáng)離子和部分有機(jī)酸的分析要求：無(wú)機(jī)陰陽(yáng)離子pKa7，pKb7有機(jī)酸為極性有機(jī)酸，如甲酸、酒石酸檸檬酸等離子色譜的大部分工作都是用電導(dǎo)檢測(cè)器完成的注意：電導(dǎo)檢測(cè)器，以電導(dǎo)為測(cè)量對(duì)象，電導(dǎo)值的大小受溫度影響。溫度每變化1，電導(dǎo)值變化2%Detector block6.儀器控制和數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)儀器控制包括：泵的相關(guān)設(shè)置 檢測(cè)器參數(shù)設(shè)置 抑制電流設(shè)置 手動(dòng)及自動(dòng)進(jìn)樣器設(shè)置 淋洗液發(fā)生裝置設(shè)置 傳感器信息反饋 遠(yuǎn)程控制數(shù)據(jù)采集處理包括：譜圖信息記錄 譜峰積分處理 統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)報(bào)表 定量方法選擇 標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算 分析報(bào)告生成 結(jié)果輸出離子色譜的定性和定量定性通常在相同的色譜條件下，通過(guò)與標(biāo)準(zhǔn)溶液的保留時(shí)間對(duì)照來(lái)定性，如果保留時(shí)間一致，則可能是同一種離子。當(dāng)在樣品中加標(biāo)后峰高增加，調(diào)整淋洗液比例后，兩者保留時(shí)間變化一致，基本可確定是同一種離子 在離子色譜中還可以根據(jù)某些離子的保留特性