離子色譜分離測定水中陰離子

1、離子色譜分離測定水中常見無機陰離子 實驗目的實驗原理儀器設備及流程實驗步驟數據處理問題及討論1實驗目的掌握離子交換色譜的基本原理；掌握離子色譜儀的組成及基本操作技術；利用離子色譜分離測定水中常見無機陰離子。2實驗原理不同離子對某一給定離子交換柱中功能基存在親合力的差異。使用適宜的淋洗劑，水樣中待測的陰離子隨淋洗液進入離子交換系統中(由保護柱和分離柱組成)時，則在樹脂功能基位置發(fā)生淋洗劑陰離子與樣品陰離子的離子交換平衡，不同樣品離子因與固定相的作用力不同而在色譜柱中的保留時間不等，通過柱后可得到分離。 離子色譜基本原理如下:3離子色譜概述及基本原理利用色譜技術測定離子型物質的方法 色譜 : 用于

2、分析的一種分離技術 離子型物質 : 在水溶液中電離，具有 + 或 電荷的元素陰離子: Cl，NO2，SO4，CrO4陽離子: Na，NH，Ca，Fe1975 由H.Small 等人.（Dow chemical)首次提出 用于測定氯離子和硫酸根4 離子色譜的特點 不同的操作者都可得到好的樣品分析重現性 經過稀釋、過濾后可以測定多種樣品 多價態(tài)可氧化元素（NO2- & NO3-, SO32-&SO42- etc.）, 不同價態(tài)離子（Fe3+ & Fe2+,Cr3+ & Cr6+ etc.） 可單獨測定某種離子.（通常為同時測定)5電力 冷卻水 / HPW 鍋爐蒸汽中的雜質食品 / 飲料 酒 / 飲

3、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金屬 / 鋼材 表面處理液鍍 槽 冷卻水 電鍍 槽中的抗壞血酸 6離子色譜的基本流程圖淋洗液 泵色譜柱檢測器 泵液分離 檢測

4、 記錄F-NO3-SO42-Cl-NO2-Br-HPO42-進樣閥抑制器檢測池進樣7離子色譜的基本構成 進樣 - 樣品環(huán)進樣 分離 - 離子交換分離 檢測 - 電導檢測 (抑制型) 8 進樣 廢液樣品 淋洗液 至分離柱進樣閥 樣品 裝樣 廢液 淋洗液至分離柱 樣品環(huán)進樣（）（） 樣品環(huán)9分離的方式離子排斥 ： 離解常數 和疏水性 離子對 (RP) ： 對離子對試劑的親和力 離子對化合物的疏水性離子抑制 (RP)： 在特定 pH下的疏水性反相 ： 疏水性 離子交換 ： 離子價態(tài)和離子半徑10色譜分離慢中等快Temporal course淋洗液11離子交換分離機理12 陰離子交換樹脂 (乳膠型）m

5、13 陽離子交換樹脂 (接枝型)14分離陰離子0246810121416Retention time(min)08mSF-NO3-SO42-Cl-NO2-Br-HPO42-15分離陽離子02468101214Retention time (min)01234Na+NH4+K+Mg2+Ca2+S16檢測方式電導 檢測具有電導性化合物的通用型檢測器 離子色譜最常用的檢測器電化學(安培法) 在特定的條件下可對某些化合物直接進行氧化還原反應 紫外可見光度法 紫外直接吸收或可見光光度法測定選擇性強 可進行柱后衍生 熒光法 HPLC17電導檢測器 測定溶液流過電導池電極時的電導率 可檢測大部分離子型化合物

6、溶液至檢測池電極 檢測池18抑制器 安裝在電導池之前 提高待測離子的電導率： 提高靈敏度 Na+,Cl-H+,Cl- 降低背景電導 (淋洗液) : 減少噪音 Na+,HCO3-H2CO3Na+,OH- H2O19抑制器的作用廢液Back Ground： Na2CO3 / NaHCO3(700S)NaF,NaCl,NaNO3Na2HPO4,Na2SO4Retention timeConductivityNaFNaClNaNO3Na2HPO4Na2SO4Back Ground： Na2CO3 / NaHCO3(700S)Retention timeConductivityHFHClHNO3H3PO

7、4H2SO4Retention timeBack Ground： H2CO3 (15S)Conductivity20極限摩爾電導值 Cation Anion Total conductivity （ ） （ ） （unit：S/m equivalent）21 離子交換膜 離子交換膜 淋洗液格網 再生液格網 再生液格網抑制器的結構 自分離 柱 至檢 測 池排放 檢測池或再生液 瓶22232H+ + SO42-Y+Na+ 化學再生微膜抑制器的工作原理 (陰離子)X-: 樣品中的陰離子Y+: 樣品中的陽離子H2SO4H2SO4H2O Na+Y+ X- Na+ CO32-(樣品, 淋洗液)H+ H+

8、+ CO32-H+ + X- 至檢測器H2CO3H+X-H2SO42H+ + SO42-H2SO4Na2SO4Na2SO4 廢液廢液化學再生液 H+H+H+H+陽離子交換膜陽離子交換膜H+H+24化學再生模式流程圖 溶離液泵柱廢液廢液 再生液 加壓進樣閥 抑制器 檢測池2505.0010.0015.00Retention time(min)05.010.015.020.0uS電導檢測 （ 樣品：飲用水）F-Cl-NO3-SO4-26離子色譜系統示意圖流動相儲罐泵保護柱分析柱抑制器色譜工作站流路離子交換分離抑制電導檢測器數據采集和儀器控制進樣器電導池2728離子色譜的使用要點29離子色譜的使用要

9、點 啟動儀器與儀器的穩(wěn)定 提供一定壓力的氮氣并檢查壓力是否合適 系統中有淋洗液流出，并進入了抑制器 淋洗泵中無氣泡 確認系統中無液體/氣體泄漏 確認系統有穩(wěn)定的壓力與背景電導 開始測定 用注射器注入標準或者樣品30Conc. of standard標準響應值定量計算根據標樣制作校正曲線. 以此為標準計算樣品中的待測離子0.005.0010.015.020.0 濃度（ppm)0.005.00e+51.00e+61.50e+62.00e+62.50e+6 響應樣品響應值Conc. of sample31如何獲得可靠的分析結果 了解可能影響色譜分析結果的各種干擾因素 配制淋洗液、標準液所使用水和試劑

10、的純度 了解所使用的預處理方法的優(yōu)/缺點 儀器應進行例行保養(yǎng)32色譜柱、淋洗液的溫度淋洗液的濃度與組成淋洗液的流速淋洗液中的雜質影響色譜分析的各種條件33樣品處理過濾樣品中除去顆粒物用0.45m 或0.22m 濾膜用高純水沖洗濾膜 ，以減少沾污稀釋待測物濃度較高時，應預先稀釋.降低干擾物的濃度.去除干擾物預處理柱，超濾固相萃取液相萃取離心鹽析在線柱處理34儀器設備及流程DIONEX ICS-90 型離子色譜儀，IonPac AS14分離柱，IonPac AG14保護柱，AMMS 微膜抑制器，DS5 電導檢測器, Chromeleon色譜控制分析軟件。 色譜條件：淋洗液 3.5 mM Na2CO

11、3/1.0 mM NaHCO3；泵流速：1.2 mL/min；抑制器再生液 50 mN H2SO4；進樣量：50ml。35ICS903637實驗步驟標準曲線的繪制：分別量取標準離子貯備溶液(1.0mg/mL)各5.0mL混合，并用去離子水稀釋至100mL得濃度H標準液，逐級稀釋，配制以下濃度：38實驗步驟樣品前處理：為了防止保護柱和分離柱系統堵塞，水樣必需先經中速定性濾紙除去不溶性顆粒物，適當稀釋(根據總礦化度而定，一般稀釋10 100 倍)，定容。若樣品中含有原油，須靜置，待油水分層后取其下部水樣進行分析。飲用水樣經0. 45m微孔濾膜除去懸浮微粒后直接進樣。高硬度水在碳酸鹽淋洗液中會產生沉淀，必要時要將水樣先經過強酸性陽離子交換柱。39實驗步驟測定：分別將混合標準溶液與水樣經0.45mm的微孔濾膜過濾注入離子色譜儀中，根據保留時間定性，用峰面積或峰高外標法定量。 40數據處理儀器本身帶有色譜控制及數據分析軟件，可對數據進行自