化学发光检测与离子色谱联用技术的应用研究.doc

化学发光检测与离子色谱联用技术的应用研究摘要：化学发光检测不需要外加光源，其分析灵敏度高，仪器简单而且分析速度快，将其与色谱分离系统联用，是一种具有广阔应用空间的分离分析方法。本文着重介绍了化学发光与离子色谱联用技术的一些应用研究。 关键词：化学发光；离子色谱；应用研究 化学发光是指在某些化学反应中产生能量，这些能量可以被反应物或者反应中间体或其他荧光物质吸收，从而使其由基态跃迁至激发态；由于激发态不稳定，其跃迁回基态时再以光的形式释放出能量的现象。由于化学发光不需要外部光源，避免了由于光源的不稳定所造成的影响，因此化学发光具有较高的检测灵敏度，另外其检测线性范围宽，仪器简单，分析速度快，易于实现自动化等优点使其越来越受到分析工作者的重视，虽然其发展不过三、四十年，但目前已经广泛应用于工业分析、环境科学、食品检验、生命科学以及临床医学等许多领域。 但是由于化学发光不具有选择性，因此也限制了其实际应用。近年来，随着与高分辨能力的毛细管电泳、液相色谱、离子色谱以及微流控芯片等分离手段的联用【1-3】，化学发光检测得到了很好的应用发展，成为了一种理想的痕量分析方法。其中相对而言，化学发光与离子色谱联用的实际应用较少，本文着重介绍了其与离子色谱联用的一些应用研究。 1 化学发光与离子色谱联用在阳离子检测中的应用 离子色谱是高效液相色谱的一种模式，主要应用于常见阴阳离子以及有机酸和有机胺类等组分的分析。自从1975年问世以来，因其具有选择性好，灵敏、快速、方便，可以同时测定多种组分等优点，在环境科学，食品卫生检疫检验，半导体工业，医疗卫生，石油化工，地质等领域得到了广泛的应用。离子色谱可以和多种检测手段联用，其中和化学发光联用是最成功的应用例子之一。特别是对于一些阳离子的分析测定是离子色谱和化学发光结合研究比较成熟的方法，这主要是利用这些阳离子在以鲁米诺-双氧水为代表的一些化学发光体系中能起到很好的催化作用，其方法检测限比柱后衍生光度法测量要低2-3个数量级。 早在1987年，Boyle【2】等人就首次利用离子色谱分离Co2+,Cu2+,Fe2+以及V4+等金属阳离子，然后利用这些金属阳离子对鲁米诺-双氧水体系发光的增强作用对其进行测定。其分离系统使用的是Dionex HPIC-CG2保护柱和Dionex HPIC-CS2分离柱，流动相使用的是0.1M草酸-0.075M柠檬酸-0.1M LiOH (pH=4.1)混合溶液，虽然流动相中的配位剂会与待测金属离子形成稳定性较弱的络合物，从而降低其对鲁米诺发光体系的催化作用，影响测定，但是对于Co2+,Cu2+,Fe2+以及V4+测定的灵敏度仍然可以分别达到0.04nM/L, 0.3 nM/L,0.3 nM/L, 0.15 nM/L。Yan【3】等人改进了流动相组成，使用5mM草酸(pH=4.2)作为流动相，利用一根低容量的阳离子交换柱分离Co2+,Cu2+,Fe2+，同样利用柱后鲁米诺化学发光检测，其中Co2+,Cu2+的检测限分别达到0.01 and 5 ng ml.1。中国色谱网同种元素不同价态和形态的分析是离子色谱的常规分析项目，化学发光-离子色谱联用技术也可以应用其中。对于Cr3+和Cr6+的分离分析，Gammelgaard【4】等人用K2SO4(pH=3.0)作为淋洗液，然后将分离出的Cr6+经过一个K2SO3柱还原为Cr3+，再催化柱后的鲁米诺化学发光从而进行定量检测，此方法可以同时实现分离和高灵敏检测的目的。 除了鲁米诺发光体系，还有一些其他的发光体系也被应用于离子色谱-化学发光联用测定阳离子。胡双修【5】等利用低压离子色谱分离Ca2+,然后使其加入Luminol-H2O2-Ni2+的预混合溶液，可以使本已衰减到基线的发光再次增强，基于此建立起测定Ca2+的新方法。其线性范围为8.010-86.410-6g/mL，相关系数r=0.9998，检出限为5.410-8g/mL，相对标准偏差为1.33%(n=11)，应用于测定牛奶中的Ca2+离子，与原子吸收光度法对照，结果令人满意。Sato6等人利用金属离子与8-羟基喹啉可以形成荧光性配合物，在过氧化氢草酸酯化学发光体系中测定经离子色谱柱分离后的Al、Zn、Cd、In， 3+2+2+2+灵敏度可达0.2-3ng。 2化学发光与离子色谱联用在阴离子检测中的应用 离子色谱早期发展的主要推动力就是对阴离子的分析，一次进样在短短8分钟内就可以测定从g/L-mg/L数量级的F-、Cl-、Br-、NO2-、NO3-等多种阴离子。因此，只要可以找到合适匹配的化学发光体系，就可以将二者结合成为一种高选择性、高灵敏度的阴离子分析测定方法。 SAKAI【7】等人发现将酸化的硅酸盐溶液与鲁米诺双氧水体系混合会极大增强化学发光信号，据此建立了一种利用离子排斥色谱法分离后化学发光测定硅酸盐的新方法。用高氯酸为洗脱剂，用低容量的阳离子交换柱作为分离系统，可以将待测硅酸根与其它阴离子如PO43-、NO2-、CO32-、S2-等很好的分离，而且在此分离条件下，一些会干扰发光的金属阳离子也可以得到很好的分离。方法检测限可以达到50 ng /cm3，并且成功应用于自来水和河水样品的测定。 亚硝酸根广泛存在于水体、食品添加剂及环境当中，由于其对人体健康具有很大的潜在危害，因此必须严格控制其含量。利用离子色谱对NO2-进行分析已经是成熟的方法，一般可以用电导法或者紫外分光光度法进行检测，张磊【8】等人建立了一种以化学发光作为检测手段的新方法。实验采用低压阴离子色谱柱作为分离系统，将一定体积的NO-2 标准溶液或样品溶液通过进样阀注入色谱分离系统, 用1 mmol/ L碳酸钠溶液作洗脱液, 柱后与高碘酸钾溶液反应, 随后再通过三通与鲁米诺溶液混合产生化学发光，通过计算机自动采集光信号的改变，进行定量分析。由于低压离子色谱柱对阳离子不保留，所以在此条件下可以同时消除阴阳离子的干扰，在最佳实验条件下, NO-2 在0.810.0 mg/ L 范围内与发光强度呈良好线性关系， 线性回归方程y = 375. 02 x + 547.54 , R = 0.997 4。 对4.0 mg/ L NO-2 平行测定11 次, 相对标准偏差为3.1 %, 检测限为0.2 mg/ L。 还有【9】利用离子色谱分离后得到的SO32-对次黄嘌呤-高锰酸钾-鲁米诺发光体系的抑制作用，来测定白糖、蜜枣、话梅等食品中的SO32-含量，方法仪器简单，操作方便，检测快速。 3化学发光与离子色谱联用在药物检测方面的应用 目前化学发光与高效液相联用测定药物的研究得到了广泛的关注，但是利用离子色谱分离药物并进行化学发光检测的文章尚不多见。Juan【10】等人利用离子色谱分离，化学发光检测成功的测定了环境水样中多种氨基糖苷类抗生素。通常氨基糖苷类抗生素的测定要进行柱前或者柱后衍生，以改善其在色谱柱上的保留和光度检测要求，但本文利用Hamilton PRP-X200强阳离子交换柱作为分离手段，5.010-3mol/L醋酸钠和0.65mol/L氯化钠作为流动相，化学发光作为检测方法，避免了复杂的衍生过程。实验首先用一个自制的固相萃取装置将50mL环境水样富集在1mL流动相中，然后将其注入离子色谱分离系统分离后进行化学发光检测。发光体系由Cu2+-鲁米诺-双氧水构成，由于药物可以与Cu2+形成配合物，从而导致发光信号的降低，据此进行定量检测。方法成功应用于检测环境水样中硫酸巴龙霉素、硫酸卡那霉素、硫酸阿米卡金、链霉素和新霉素等药物。 4展望 离子色谱由于其固定相的种类繁多，因此在分析时具有很好的选择性。而化学发光具有很高的检测灵敏度，二者的结合会成为一种理想的分离方法。其主要存在的问题是分离系统的流动相会对发光强度产生一定的影响，因此要选择合适的流动相，而种类繁多的离子色谱柱为此提供了可能。 参考文献 1 Dane W. Percy, Jacqui L. Adcock, Xavier A. Conlan，et al. Determination of Citrus aurantium protoalkaloids using HPLC with acidic potassium permanganate chemiluminescence detectionJ.Talanta,2010,80:2191 2 Edward A. Boyle, Brent Handy, Alexander Van Geen, Cobalt determination in natural waters using cation-exchange liquid chromatography with luminol chemiluminescence detectionJ.Analytical Chemistry,1987,59:1499 3 Yan BL, Worsfold PJ, Determination of Cobalt(II), Copper(II) and Iron(II) by ion chromatography with chemiluminescence detectionJ Analytica chimica acta, 1990,236:287 4 Bente Gammelgaard, Ole J.ns and Bent Nielsen, Simultaneous determination of chromium(III) and chromium(VI) in aqueous solutions by ion chromatography and chemiluminescence detectionJ. Analyst, 1992, 117, 637 5 胡双修，周光明，杨光明.低压离子色谱一化学发光联用检侧痕量钙.西南师范大学学报，2004，29(2):255 6 Sato.K,Tanaka,S, Determination of metal ions by flow injection analysis with peroxyoxalate chemiluminescence detectionJ.Microchemical Journal ,1996,53:93 7 Sakai H, Fujiwara T, Kumamaru T, Determination of silicate by ion-exclusion chromatography with luminol chemiluminescence detectionJ, Bulletin of the chemical society of Japan,1993,66:3401 8 张磊, 周光明, 沈祥, 游水英, 高智席, 黎司. 低压离子色谱分离化学发光检测水中痕量亚硝酸根. 西南师范大学学报，2007,29:22 9 沈 祥，周光明 ，游水英，黄 成，王 莉，高智席. 低压离子色谱分离-次黄嘌呤增敏化学发光联用检测亚硫酸盐.食品科学，2006,27：185 10 Juan Manuel Serrano,