離子色譜分析法

1、關于離子色譜分析法第一張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月一、離子色譜法原理離子色譜法（IC) :以離子型化合物為分析對象的液相色譜法。通常使用離子交換劑固定相和電導檢測器。離子型物質(zhì) : 在水溶液中電離，具有 + 或 電荷的元素無機陰離子（，2，）和無機陽離子（，），還有有機陰離子（有機酸、有機磺酸鹽和有機磷酸鹽等）和有機陽離子（胺、吡啶）以及生物物質(zhì)（糖、醇、酚、氨基酸和核酸）第二張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月固定相：離子交換劑流動相：無機化合物檢測器：電導檢測器。 離子色譜與液相色譜的區(qū)別第三張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月電力 冷卻水 / HPW 鍋爐蒸汽中的雜質(zhì)

2、食品 / 飲料 酒 / 飲料/ 糖果 飲料中有機酸造紙. /紙漿 紙漿液處理水 張紙和液體中的離子農(nóng)業(yè) 肥料 /土壤 / 植物 /等 土壤中離子醫(yī)學 血液 / 尿 尿中草酸化妝品 化妝品 / 清潔劑/ 洗發(fā)液 化妝品液體中的陰離子制藥 化學 / 液體 化學品中的重金屬應用領域領域環(huán)境. / 污染 雨水/河水/ 大氣/ 污水 雨水中離子城市用水 自來水 / 水源 自來水中消毒副產(chǎn)物樣品應用化學品 設備提取物 / 聚合物 環(huán)氧類粘合劑中的陰離子電子 / 半導體 高純水 晶片沖洗水 高純水中的離子型雜質(zhì)金屬 / 鋼材 表面處理液鍍 槽 冷卻水 電鍍 槽中的抗壞血酸 第四張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于20

3、22年6月一、離子色譜法原理2. 高效離子排斥色譜（HPIEC）分離機理1. 高效離子交換色譜法（HPIC）3. 離子對色譜法（IPC）第五張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月一、離子色譜法原理離子交換劑是離子色譜法中應用最為廣泛的固定相，是一種具有可交換離子的聚合電解質(zhì)，能參與溶液中離子的交換作用而不改變本身一般物理特性。在離子交換反應中，離子交換劑的本體結(jié)構(gòu)不發(fā)生明顯的變化，僅由帶有的離子與外界同電性離子發(fā)生等量的離子交換。 第六張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月（一）高效離子交換色譜法（HPIC） 分離機理主要是離子交換，是基于離子交換樹脂上可離解的離子與流動相中具有相同電荷的

4、溶質(zhì)離子之間進行的可逆交換，依據(jù)這些離子對交換劑有不同的親和力而被分離。第七張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月離子交換色譜的固定相具有固定電荷的功能基。陰離子交換色譜法中，其固定相的功能基一般是季胺基；陽離子交換色譜法中，其固定相的功能基一般為磺酸基；（一）高效離子交換色譜法（HPIC）第八張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月（一）高效離子交換色譜法（HPIC）以陰離子交換過程為例，說明分離過程：在離子交換進行的過程中，流動相連續(xù)提供淋洗陰離子，這種淋洗陰離子與固定相離子交換位置的陽離子以庫侖力相結(jié)合，并保持電荷平衡。進樣之后，樣品陰離子與淋洗劑陰離子競爭固定相上的正電荷位置，當固定

5、相上的陰離子交換位置被樣品陰離子轉(zhuǎn)換時，由于樣品陰離子與固定相之間的庫侖力，樣品離子將暫時被固定相保留，樣品中不同陰離子與固定相電荷之間的庫侖力不同，即親和力不同，因此被固定相保留的程度不同，則流出色譜的速度不同，從而達到了不同離子被分離開的目的。第九張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月影響離子保留的因素離子色譜法中用分配系數(shù)（指在固定相和流動相中的濃度比）來描述離子的色譜保留行為，不同離子分配系數(shù)的差異是色譜分離的基礎。影響因素有流動相流速、分離柱長度、柱溫、固定相性質(zhì)、流動相的種類與濃度、流動相的pH等。第十張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月淋洗液和分析對象主要的淋洗液： Na2

6、B4O7, NaOH, NaHCO3, Na2CO3分析對象： 陰離子（F-、Cl-、NO3-、Br-、PO43-）， 陽離子（Li+、Na+、NH4+、K+、Ca2+ ） 一些碳水化合物也可以用離子交換法進行分離分析。第十一張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月二、高效離子排斥色譜（HPIEC）分離是基于固定相和被分析物之間三種不同的作用-Donnan排斥、空間排斥和吸附作用。第十二張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月1、分離原理典型的離子排斥色譜柱是全磺化高交換容量的H+型陽離子交換劑，其功能基為磺酸根陰離子(SO3-)，樹脂表面的這一負電荷層對負離子具有排斥作用，即所謂的Donna

7、n排斥。由于Donnan排斥，完全離解的酸不被固定相保留，而被洗脫，而未離解的化合物不受排斥，從而進入樹脂的內(nèi)微孔，在固定相中保留。保留值的大小取決于非離子性化合物在樹脂內(nèi)溶液和樹脂外溶液間的分配系數(shù)。第十三張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月2、淋洗液和分析對象最簡單的淋洗液是去離子水，對有機酸的分析，常用礦物酸，如 HCl，H2SO4，HNO3等。分析對象：無機弱酸：硼酸，氫氟酸，硅酸，亞硫酸，碳酸等有機酸：羧酸，醇，醛等。第十四張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月二、離子抑制色譜和離子對色譜法無機離子以及離解很強的有機離子通常可以采用離子交換色譜法或離子排斥色譜法進行分離。有很多

8、大分子或離解較弱的有機離子需要采用通常用于中性有機化合物分離的反相（或正相）色譜來進行分離分析。直接采用正相和反相色譜又存在困難，因為大多數(shù)可離解的有機化合物在正相色譜法的硅膠固定相上吸附太強，致使被測物質(zhì)保留值太大，出現(xiàn)脫尾峰，有時甚至不能被洗脫，而在反相色譜法的非極性或弱極性固定相中的保留值又太小，致使分離度太差。第十五張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月解決方法第一種方法：由酸堿平衡理論可知，如果降低（或增加）流動相的pH，可以使酸（或堿）性離子化合物盡量保持離子狀態(tài)，然后可以利用離子色譜的一般體系來進行分析測定。 這種方法就是離子抑制色譜法。第十六張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022

9、年6月解決方法第二種方法：如果被分析的離子是較強的電解質(zhì)，單靠改變流動相的酸堿性不能抑制離子性化合物的解離，這時可以在流動相中加入適當?shù)木哂信c被測離子相反電荷的離子，即離子對試劑，使之于被測離子形成中性的離子對化合物，此離子對化合物在反相色譜柱上被保留，從而達到被分離的目的。這種方法便是離子對色譜法。離子對色譜法中保留值大小主要取決于離子對化合物的離解平衡常數(shù)和離子對試劑的濃度。第十七張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月二、離子色譜儀1、基本構(gòu)造 流動相容器 高壓輸液泵 進樣器 色譜柱 檢測器 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng) 根據(jù)需要配置流動相在線脫氣裝置、梯度洗脫裝置、自動進樣系統(tǒng)、流動相抑制系統(tǒng)、柱后反

10、應系統(tǒng)和全自動控制系統(tǒng)等。第十八張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月2、工作流程高壓輸液泵將流動相以穩(wěn)定的流速（或壓力）輸送至分析體系，在色譜柱之前通過進樣其將樣品導入，流動相將樣品帶入色譜柱，在色譜柱中各組分被分離，并依次隨流動相流至檢測器。抑制型離子色譜則在電導檢測器之前增加一個抑制系統(tǒng)，即用另一個高壓輸液泵將再生液輸送到抑制器。在抑制器中，流動相背景電導被降低，然后將流出物導入電導池，檢測到的信號送至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)紀錄、處理和保存。非抑制型離子色譜儀不用抑制器和輸送再生液的高壓泵，因此結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜。第十九張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月工作流程第二十張，PPT共四十頁，創(chuàng)

11、作于2022年6月3、流動相容器是由一個或多個聚乙烯或硬質(zhì)玻璃瓶組成。離子色譜所用水應是經(jīng)過蒸餾的去離子水，通常稱重蒸去離子水或二次蒸餾水。與高效液相色譜一樣，配制好的流動相應用0.45um以下孔徑的濾膜過濾，防止流動相中有固體小顆粒堵塞流路。流動相放置一段時間后可能會因微生物的作用而出現(xiàn)絮狀物，因此，流動相依次不能配制太多，應經(jīng)常清洗流動相容器和過濾頭，經(jīng)常更換流動相。第二十一張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月4、高壓輸液泵是離子色譜儀的關鍵部件，其作用是將流動相以穩(wěn)定的流速或壓力輸送至色譜分離系統(tǒng)，離子色譜儀高壓輸液泵也分為恒壓泵和恒流泵兩種。第二十二張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于202

12、2年6月5、進樣裝置離子色譜儀中的進樣裝置也分為手動進樣器和自動進樣器。第二十三張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月6、色譜柱分離的核心部件，要求柱效高、柱容量大和性能穩(wěn)定。柱長通常在50-100mm，比普通液相色譜柱要短。國產(chǎn)柱內(nèi)徑多為5mm，國外內(nèi)徑為4.6mm。離子色譜柱也是有方向的。與液相色譜儀一樣，離子色譜儀也需要一根保護柱，也有恒溫裝置。 第二十四張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月7、檢測系統(tǒng)1. 電化學 A. 電導檢測 B. 安培檢測2. 光度法 A. 吸收光度法 B. 發(fā)射光度法檢測方法第二十五張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月電化學分析(electrochem

13、ical analysis)是利用物質(zhì)的電學及電化學性質(zhì)來測定物質(zhì)含量的分析方法。電化學分析法的基礎是電化學，電化學是利用電子學的方法來研究化學變化以及電能和化學能之間的聯(lián)系和轉(zhuǎn)換過程的科學。電化學和電化學分析第二十六張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月電化學分析法通常以待測試樣的溶液作為化學電池的一個組成部分，然后對其進行測量，根據(jù)測得的電學量與待測組分的化學量之間的內(nèi)在聯(lián)系來進行定性、定量分析。電化學原理第二十七張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月 電化學分析方法類型1、利用測量原電池中兩個電極之間的電子電位差異電位分析法。2、測量原電池的電阻（或電導）的電導分析法。3、測量原電池

14、的電量的庫侖分析法。4、測量原電池的電流與電壓曲線的伏安分析法。第二十八張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月電導率是在陰極和陽極之間的離子化溶液傳導電流的能力。溶液中的離子越多，在兩電極間通過的電流越大。在低濃度時，電導率直接與溶液中導電物質(zhì)的濃度成正比。Back電導檢測法第二十九張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月歐姆定律 R = V / I Resistance Voltage Current (Ohm) (Volt) (Ampere) 電導 G = 1 / R Conductance (Siemen) 濃度 C = c G Concentration Constant Condu

15、ctance 歐姆定律表明電阻等于電壓與電流的比值。電導為電阻的倒數(shù)，直接與溶液的濃度有關。第三十張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月電導檢測器定量原理電導 G = 1 / R G =1000LAicii1.=1000 KciiAi ：電極截面積（cm2）L ：兩電極距離（cm）ci ：某一離子的摩爾濃度（mol/L）i ：該離子的摩爾電導率K = L/ Ai ：電導池常數(shù) （cm-1）電極第三十一張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月電導池的構(gòu)造與工作原理電導池測量電導率所需的電子線路變換靈敏度的裝置數(shù)字顯示儀（1）電導池的構(gòu)造第三十二張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月電導池：核

16、心部分（電導傳感器），其檢測可達到微升甚至納升級。電導池的基本構(gòu)造是在柱流出液中放置兩根電極，然后通過適當?shù)碾娮泳€路測量溶液的電導率。來至色譜柱流至廢液瓶（2）工作原理電極電導池第三十三張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月電解電解質(zhì)區(qū)域陰極-+陽極A-C+C+C+C+C+A-A-A-A-電解電極流動相當向電導池的兩個電極施加電壓時，溶液中的陰離子向陽極移動，陽離子向陰極移動，電解質(zhì)溶液電阻的大小取決于溶液中離子的數(shù)目和離子的遷移率，而離子的遷移率又取決于離子的電荷及其大小、介質(zhì)類型、溶液溫度和離子濃度。離子的遷移率取決于施加電壓的大小。當施加的有效電壓確定后，即可測量出電路中的電流值或電導

17、值。第三十四張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月第三十五張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月A、非抑制型電導檢測器的工作原理背景電導：流動相中的離子 = 淋洗離子和與之平衡的反離子，其電導為。流動相：濃度為mmol/L的有機酸（鹽）溶液在非抑制型電導檢測中，直接測定柱流出物的電導。第三十六張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月B、抑制型電導檢測器的工作原理使用最強電解質(zhì)流動相，如分析陰離子：用Na2CO3, NaOH陽離子：用稀H2SO4, 稀HNO3背景電導高，且被測離子以鹽的形式存在于溶液中，檢測靈敏度很低，為提高靈敏度，就需要用抑制器（再生劑）來降低流動相的背景電導和增加被測物