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1、離子色譜法2016 離子色譜法（離子色譜法（ion chromatographyion chromatography簡稱簡稱ICIC）是是19751975年由美國年由美國DOW ChimicalDOW Chimical公司的公司的Small, StevensSmall, Stevens和和BaumanBauman創(chuàng)立的一種離子分離分析技術。他們用低容量創(chuàng)立的一種離子分離分析技術。他們用低容量薄殼型陽離子或陰離子交換樹脂作為分離柱中的固定薄殼型陽離子或陰離子交換樹脂作為分離柱中的固定相，強電解質溶液作流動相（也叫淋洗液），以電導相，強電解質溶液作流動相（也叫淋洗液），以電導檢測器為通用檢測器。當

2、淋洗液將試樣帶到分離柱時，檢測器為通用檢測器。當淋洗液將試樣帶到分離柱時，由于各種離子對離子交換樹脂的親合力不同，因此它由于各種離子對離子交換樹脂的親合力不同，因此它們分離開并依次被洗脫下來。們分離開并依次被洗脫下來。 F- C l- NO3- SO42- HPO42-淋洗液淋洗液 樣品樣品（F-C l-NO3-SO4-HPO42-)F- C l- NO3- HPO42- SO42-電導檢測器電導檢測器分離柱分離柱流動相（淋洗液）流動相（淋洗液）: :用于解吸和運載樣品用于解吸和運載樣品陽離子的流動相有：硝酸，酒石酸，酒石酸陽離子的流動相有：硝酸，酒石酸，酒石酸 / 吡啶二羧酸，吡啶二羧酸，酒

3、石酸酒石酸 / 檸檬酸，磷酸二檸檬酸，磷酸二 氫鉀，草酸氫鉀，草酸 / 乙二胺乙二胺 / 丙酮。丙酮。常用的陰離子色譜的流動相為：碳酸鹽常用的陰離子色譜的流動相為：碳酸鹽/碳酸氫鹽，氫氧化碳酸氫鹽，氫氧化鉀，硼酸鹽。鉀，硼酸鹽。目前，實驗室所用的陰離子色譜的淋洗液為目前，實驗室所用的陰離子色譜的淋洗液為1.7mmol/L碳酸碳酸氫納（氫納（NaHCO3）和）和1.8mmol/L碳酸納（碳酸納（Na2CO3）的混合）的混合液。液。目前，實驗室所用的陽離子色譜的淋洗液為目前，實驗室所用的陽離子色譜的淋洗液為1.35mmol/L硫硫酸。酸。（1 1）陽離子交換色譜）陽離子交換色譜: : 固定相固定相

4、 = =陽離子交換劑陽離子交換劑 ( ( 例如：例如：R-R-SOSO3 3) )；流動相流動相 = =離子型離子型液體液體 ( ( 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）陰離子交換色譜）陰離子交換色譜: 固定相固定相 =陰離子交換劑陰離子交換劑 ( 例如：例如：R-NR3+)； 流動相流動相 =離子型液體離子型液體 ( 例如：例如：Na2CO3 水溶液水溶液)。離子交換色譜法分離的無機陰離子如下表：離子交換色譜法分離的無機陰離子如下表：類別類別陰離子陰

5、離子鹵素鹵素F-、Cl- 、 Br- 、 I-鹵素含氧酸根鹵素含氧酸根ClO- 、 ClO2- 、 ClO3- 、 BrO3- 、 IO3-含氧磷化物含氧磷化物PO23- 、 PO33- 、 PO43- 、 P2O34- 、 P3O105- 、 P4O136- 硫化物硫化物S2- 、 SO32- 、 SO42- 、 S2O32- 、 SCN-氮氰化合物氮氰化合物CN- 、 OCN- 、 NO2- 、 NO3-硅化物硅化物SiO32- 、 SiF62-硼化物硼化物B4O72- 、 BF4-非金屬含氧陰離子非金屬含氧陰離子 AsO2- 、 AsO43- 、 SeO32- 、 SeO42-金屬含氧陰

6、離子金屬含氧陰離子MO42- 、 WO42- 、 CrO42-二、離子色譜（IC）基本原理陽離子分離機理：陽離子分離機理：固定相和流動相競爭待測組份。固定相和流動相競爭待測組份。 待測組份：待測組份：NaNa+ + 淋洗液為淋洗液為H H2 2SOSO4 4陰離子分離機理：陰離子分離機理： 待測組份：待測組份： ClCl- - 淋洗液淋洗液: : NaHCONaHCO3 3水溶液水溶液三、電導檢測三、電導檢測樣品中的樣品中的組份在分離柱分離后，通過檢測器檢測和定量組份在分離柱分離后，通過檢測器檢測和定量。電導檢測器電導檢測器: :電導檢測器就是測量溶液中離子的電導率。電導檢測器就是測量溶液中離

7、子的電導率。水溶液電導率單位常用水溶液電導率單位常用uS/cmuS/cm。1RcK*R = 電阻電阻 Kc = 電導池常數電導池常數 1/cm = 電導電導 1/ or S四、抑制與非抑制 1 1、單柱離子色譜（非化學抑制型離子色譜）、單柱離子色譜（非化學抑制型離子色譜）洗脫液洗脫液泵泵注射閥注射閥分離柱分離柱檢測器檢測器圖圖：非化學抑制的：非化學抑制的792 Basic IC連接示意圖連接示意圖2 2、雙柱離子色譜（化學抑制型離子色譜）、雙柱離子色譜（化學抑制型離子色譜）抑制器抑制器洗脫液洗脫液泵泵注射閥注射閥分離柱分離柱檢測器檢測器離子色譜通用的檢測器是電導檢測器，離子色譜淋洗液為強電離子

8、色譜通用的檢測器是電導檢測器，離子色譜淋洗液為強電解質的酸堿溶液。由于淋洗液的電導値高，而被測物的濃度又解質的酸堿溶液。由于淋洗液的電導値高，而被測物的濃度又大大小于流動相電解質的濃度，這樣難以測量由于樣品離子的大大小于流動相電解質的濃度，這樣難以測量由于樣品離子的存在而產生微小電導的變化。抑制器的作用是降低淋洗液的電存在而產生微小電導的變化。抑制器的作用是降低淋洗液的電導，相應地提高被測離子的檢測靈敏度。導，相應地提高被測離子的檢測靈敏度。圖圖：化學抑制的：化學抑制的792 Basic IC連接示意圖連接示意圖抑制器抑制器: :有三根高容量、長壽命和易操作的微填充抑制柱，一根有三根高容量、長

9、壽命和易操作的微填充抑制柱，一根在流路，一根用硫酸再生，一根用去離子水沖洗在流路，一根用硫酸再生，一根用去離子水沖洗 。其抑制柱填料為與分離柱型號相反的離子交換劑。如：分離陰其抑制柱填料為與分離柱型號相反的離子交換劑。如：分離陰離子時，分離柱內填充堿性陰離子交換劑，抑制柱用強酸性高離子時，分離柱內填充堿性陰離子交換劑，抑制柱用強酸性高容量的陽離子交換劑作填料。容量的陽離子交換劑作填料。陰離子非抑制陰離子非抑制例：例：分離柱：分離柱內填充堿性陰離子交換劑分離柱：分離柱內填充堿性陰離子交換劑R-NR3+ 待測樣品：待測樣品： NaCl, 待測組分：待測組分：Cl- 淋洗液淋洗液: NaHCO3水溶

10、液水溶液做樣時，從分離柱出來的是樣品和淋洗液，所測的電導率是做樣時，從分離柱出來的是樣品和淋洗液，所測的電導率是樣品和淋洗液的電導率之和。樣品和淋洗液的電導率之和。 色譜峰的電導率色譜峰的電導率 = 洗脫液洗脫液 樣品樣品走淋洗液時，走淋洗液時，分離柱內填充堿性陰離子交換劑分離柱內填充堿性陰離子交換劑R-NR3+上結上結合合HCO3-離子，淋洗液不斷沖洗柱子，當基線走平后離子，淋洗液不斷沖洗柱子，當基線走平后 背景電導率背景電導率 = 洗脫液的電導率洗脫液的電導率陰離子抑制陰離子抑制 例：例：分離柱：分離柱內填充堿性陰離子交換劑分離柱：分離柱內填充堿性陰離子交換劑R-NR3+ 待測樣品：待測樣

11、品： NaCl, 待測組分：待測組分：Cl- 淋洗液淋洗液: NaHCO3水溶液水溶液 走基線時，從分離柱中流出的淋洗液，到抑制柱中時發(fā)生如下反應：走基線時，從分離柱中流出的淋洗液，到抑制柱中時發(fā)生如下反應：做樣時，在抑制柱中發(fā)生如下反應：做樣時，在抑制柱中發(fā)生如下反應：R-SO3 H+ + Na+ + Cl R-SO3 Na+ + H+ + Cl （信號增加）（信號增加） R-SO3 H+ + Na+ + HCO3R-SO3 Na+ + H2O + CO2 （背景電導率降低）背景電導率降低）背景電導率背景電導率 = 水水 +CO2高背景電導率高背景電導率低靈敏度的陰離子低靈敏度的陰離子高靈敏

12、度的陽離子高靈敏度的陽離子成本低成本低低背景電導率低背景電導率高靈敏度的陰離子高靈敏度的陰離子(檢測限低檢測限低 2-4 個數量級個數量級)高靈敏度的陽離子高靈敏度的陽離子成本高成本高非抑制抑制五、儀器設備介紹 792 792 標準型離子色譜儀：標準型離子色譜儀：IC 泵在線過濾進樣閥排氣閥MSM抑制器蠕動泵檢測器分離柱六、影響色譜分析的各種條件 色譜柱色譜柱的選擇的選擇 淋洗液的溫度淋洗液的溫度 淋洗液的濃度與組成淋洗液的濃度與組成 淋洗液的流速淋洗液的流速 淋洗液中的雜質淋洗液中的雜質（一）離子色譜柱選擇（一）離子色譜柱選擇 1. 1. 陰離子色譜柱陰離子色譜柱 抑制型陰離子色譜及非抑制陰

13、離子色抑制型陰離子色譜及非抑制陰離子色譜柱譜柱2. 2. 陽離子色譜柱陽離子色譜柱3. 3. 有機酸離子色譜柱有機酸離子色譜柱4. 4. 糖類離子色譜柱糖類離子色譜柱（二）（二）淋洗液溫度淋洗液溫度對分離的影響對分離的影響0 02 24 46 68 8101012121414202025253030353540404545溫度(）保留時間(min)F F- -ClCl- -NONO2 2- -BrBr- -NONO3 3- -HPOHPO4 42-2-SOSO4 42-2-（三）（三）淋洗液組成淋洗液組成和和濃度濃度對分離的影響對分離的影響1 1）提高淋洗液濃度，縮短保留時間）提高淋洗液濃度，

14、縮短保留時間 例如例如:NaOH:NaOH與與NaNa2 2COCO3 3/NaHCO/NaHCO3 3, ,NaOH的的pH値在値在12以上，用以上，用NaOH作淋洗液時，磷酸以作淋洗液時，磷酸以PO43-存在，在存在，在SO42-后出峰。常用后出峰。常用Na2CO3/NaHCO3的的pH値在値在9-10，磷酸以，磷酸以HPO42-存在，在存在，在SO42-前出峰。前出峰。2）改變淋洗液組成比例，改變組分保留時間）改變淋洗液組成比例，改變組分保留時間3)不同的淋洗液有不同的選擇性。不同的淋洗液有不同的選擇性。5）淋洗液加入適當有機溶劑，改變組分保留時間）淋洗液加入適當有機溶劑，改變組分保留時

15、間4 4）水和試劑的純度對分析結果影響）水和試劑的純度對分析結果影響 3）加入適當絡合物，對一些特定離子有較好分離效果）加入適當絡合物，對一些特定離子有較好分離效果加入適量丙酮加入適量丙酮：（四）（四）淋洗液的流速淋洗液的流速對分離的影響對分離的影響 流速的影響（4.0 mM NaHCO3 /1.4 mM Na2CO3） 七、離子色譜的樣品前處理七、離子色譜的樣品前處理 樣品預處理目的：保護分離柱，改善譜圖。樣品預處理目的：保護分離柱，改善譜圖。處理目標：使待測組分在溶液中呈離子形態(tài)；處理目標：使待測組分在溶液中呈離子形態(tài)；消除干擾組分。常用處理方法：消除干擾組分。常用處理方法： 1 1、 稀

16、稀 釋釋 2 2、 過過 濾濾 3 3、 固固 相相 萃萃 取取 4 4、 消消 解解 5 5、 燃燃 燒燒 6 6、 萃萃 取?。ㄒ唬悠废♂專ㄒ唬悠废♂岅庪x子分析陰離子分析：l l 稀釋劑：水、淋洗液稀釋劑：水、淋洗液l l 淋洗液稀釋的優(yōu)點：可以減小系統(tǒng)峰淋洗液稀釋的優(yōu)點：可以減小系統(tǒng)峰l l 對于低含量分析（對于低含量分析（ 0.5 0.5 mg/L)mg/L)，建議用淋洗液稀釋建議用淋洗液稀釋通常，也可以用水加濃淋洗液進行稀釋通常，也可以用水加濃淋洗液進行稀釋陽離子分析陽離子分析：l l 稀釋劑：稀釋劑：c c（HNO3HNO3）=1 mmol/L=1 mmol/Ll l 稀釋后應

17、當稀釋后應當pH=3pH=3左右（可以用左右（可以用pHpH計檢查）計檢查）樣品的處理應當在塑料容器中進行（玻璃中的樣品的處理應當在塑料容器中進行（玻璃中的NaNa離子會被硝酸溶離子會被硝酸溶出）出）何時需要稀釋？何時需要稀釋？1、當待測離子濃度大于、當待測離子濃度大于100mg/L時要進行稀釋；時要進行稀釋；2、理想的直接進樣范圍：、理想的直接進樣范圍：0.550 mg/L;3、當陰陽離子總濃度大于、當陰陽離子總濃度大于1000 ppm時要稀釋時要稀釋;4、含量未知的樣品、含量未知的樣品:首先高度稀釋首先高度稀釋（二）（二）過過 濾濾l l 使用使用 0.45 0.45u um m過濾膜。可

18、能的話，用過濾膜?？赡艿脑挘?.20.2u um m過過濾膜濾膜; ;l l 為保護分離柱，所有樣品過濾為保護分離柱，所有樣品過濾（三）去除樣品中的有機物（三）去除樣品中的有機物 離子色譜最適合測定水溶液中的離子，若樣品中含有離子色譜最適合測定水溶液中的離子，若樣品中含有有機物，即使微量的有機物，在柱子上不斷積累，也會使有機物，即使微量的有機物，在柱子上不斷積累，也會使柱子的性能逐漸變壞，分離度下降。一般是采取填充適當柱子的性能逐漸變壞，分離度下降。一般是采取填充適當吸附劑的吸附柱選擇性地吸附有機物，用流經吸附柱的液吸附劑的吸附柱選擇性地吸附有機物，用流經吸附柱的液體進行離子色譜測定。體進行

19、離子色譜測定。 C18柱柱:對非極性、弱極性以及中等極性化合物具有廣對非極性、弱極性以及中等極性化合物具有廣泛保留，是目前固相萃取中應用最廣的吸附劑。將含有目泛保留，是目前固相萃取中應用最廣的吸附劑。將含有目標離子的水溶液通過標離子的水溶液通過C18柱，溶液中的弱極性干擾物（比柱，溶液中的弱極性干擾物（比如脂肪、多環(huán)芳烴、鄰苯二甲酸酯等）被吸附劑保留，從如脂肪、多環(huán)芳烴、鄰苯二甲酸酯等）被吸附劑保留，從而得到純凈的離子溶液。而得到純凈的離子溶液。 離子色譜已成功地應用于許多領域的不同離子色譜已成功地應用于許多領域的不同類型的樣品離子分析，包括有機和無機離子。類型的樣品離子分析，包括有機和無機離

20、子。對于簡單基質中的離子，如江水、雨水等經過對于簡單基質中的離子，如江水、雨水等經過過濾可直接測定。離子色譜涉及的領域有環(huán)境過濾可直接測定。離子色譜涉及的領域有環(huán)境監(jiān)測（大氣、水）石油化工（產品中雜質的分監(jiān)測（大氣、水）石油化工（產品中雜質的分析）、能源（電器用水中金屬腐蝕）、食品析）、能源（電器用水中金屬腐蝕）、食品（飲料、添加劑）等許多學科領域發(fā)揮著越來（飲料、添加劑）等許多學科領域發(fā)揮著越來越重要的作用，已經成為許多常見離子分析的越重要的作用，已經成為許多常見離子分析的標準方法。但最常用的還是無機陰離子的分析。標準方法。但最常用的還是無機陰離子的分析。八、用八、用 途途案例一：人的尿液中

21、草酸根和檸檬酸案例一：人的尿液中草酸根和檸檬酸根的測定根的測定用陰離子色譜法、電導檢測器、化學抑制的方法用陰離子色譜法、電導檢測器、化學抑制的方法測定人的尿液中的草酸根和檸檬酸根。測定人的尿液中的草酸根和檸檬酸根。柱子：柱子：6.1006.430 Metrosep A Supp 4-250淋洗液：淋洗液：5.0mmol/L的碳酸鈉，的碳酸鈉，1.0mmol/L的碳酸的碳酸 氫鈉氫鈉抑制器：抑制器：Metrohm Suppressor Module(MSM, 50mmol/L 硫酸硫酸)流速：流速：1.0mL/min進樣量：進樣量：20L結果草酸根mg/L檸檬酸根mg/L17.6452案例二：測定礦泉水中案例二：測定礦泉水中F-、Cl-、NO2-、Br-、NO3-、PO43-、SO42-、I-使用陰離子色譜