离子色谱法测污染物中的有机阳离子

1、离子色谱法测污染物中的有机阳离子王璞玉和（ 1992- ），男，汉，甘肃省兰州市，学生，本科， 兰州理工大学，研究方向：金属材料。张一迪（ 1995- ），女，汉，甘肃省平凉市，学生，本科， 安康学院，研究方向：艺术设计。一、离子色谱法简介（一）离子色谱法的概念、发展、研究方向及应用 离子色谱（以下简称IC）法就是基于离子化合物与固定相 表面离子性功能团之间的电荷相互作用实现离子性物质分离和 分析的色谱方法。离子色谱是高效液相色谱（简称HPLC的一种，是一种液相色谱方法来分析离子的 1。早在1975年，H. 斯莫尔等人创造了使用连续电导检测器的现代离子色谱法， 是通 过将经典的高效液相色谱和离

2、子交换色谱技术相结合， 使用低交 换容量和小粒度的树脂以及小柱径的分离柱是现代离子色谱法 的主要特征。首先是进样阀进样，然后泵输送洗脱液，可以进行 连续的检测，因而具有连续、迅速、灵敏、高效等这些优点。而 J?S?弗里茨、D?T耶尔德和G.施穆克尔斯他们三人在 1979年介 绍了从分离柱流出的液体直接进入检测器而不用抑制柱的单柱 法，这种方法可以直接使用常规的液相色谱仪器， 正是由于单柱 法的这些优势，所以目前单柱法的发展最为迅速。目前离子色谱的新进展主要用于新型电化学技术在离子色 谱中的应用、 新型离子色谱柱研制和应用、 新型分离方法以及新 的检测手段的应用等几个方面。 2 更有研究人员将离

3、子色谱的 分离优势和其他检测方式的优势完美结合发展成新的技术， 比如 离子色谱 - 质谱连用技术已经广泛应用于复杂基体中痕量、超痕 量有害离子的检测。由于离子色谱法它的以下优点： 前处理简单、 分析时间较短、 灵敏度高、检测限低、选择性好、多种离子可同时分离、容易自 动化操作，所以在食品分析、环境监测、医学临床检验、药物分 析等这些领域都有较好的发展情景。（二）离子色谱法的原理 离子色谱法是通过离子交换的原理， 对共存多种阴离子或阳 离子进行连续的分离后， 这样当被分析物离开进入电导池时就有 较大的可准确测量的电导信号，从而进行定量和定性地的分析。3 分离阳离子样品是通过阳离子交换柱，分离阴离

4、子样品是通 过阴离子交换柱。 分离是基于离子交换树脂上可离解的离子与流 动相中具有相同电荷的溶质离子之间进行的可逆交换和分析物 溶质对交换剂亲和力的差别而被分离。比如用NaOH乍淋洗液分析样品中的F-、Cl-和SO42-，保留在柱上的阴离子即被淋洗液 中的OH基置换并从柱上被洗脱因为样品中F-、Cl-和SO42-的浓度大于NaOH浓度，随着柱顶端的总离子浓度的增加从而产生 了一个脉动， 这个脉动继续沿着柱移动然后通过电导检测器时就 显示一个正峰； 在相反的情况下就获得负峰。 洗脱液离子在进样 品之后，经泵继续输入色谱柱，因为对树脂亲和力的强弱，所以 对可交换部位与样品离子洗脱速度不同，样品继续

5、沿着柱体移 动，最后就完成连分离，这就是离子色谱分离过程。（三）离子色谱仪器组成 离子色谱仪组成包括流动相容器、 流动相输液泵、 进样系统、 保护柱、色谱柱、电导检测器、数据处理工作站、废液瓶、再生 液容器、再生液输液泵、抑制器等。二、离子色谱法测有机阳离子研究 当前主要有离子色谱法、 反相液相色谱法、 离子对色谱法和 亲水相互作用液相色谱法这几种方法来分离测定离子液体阳离 子。而离子色谱法是采用弱酸性阳离子交换柱或者强酸性阳离子 交换柱， 分离测定离子液体阳离子， 虽然这种方法对烷基侧链较 长的离子液体阳离子的保留较强但是它也有自身的缺点， 就是会 产生色谱峰拖尾。 其中反相液相色谱法分析离

6、子液体阳离子的方 法应用到的较多， 它主要包括了固定相的特性和极性， 还有就是 研究流动相中添加盐等， 但是这种方法它的缺陷就是， 对烷基侧 链碳原子数小于 4 的离子液体阳离子的保留和选择性较弱。最 后，通过使用恒定流动相对具有不同烷基侧链碳原子数的咪唑阳 离子进行分离的方法就是亲水相互作用液相色谱法。 Markowska 等在 2008 年研究了离子液体阴、阳离子在同等条件下的同时分 离，以及分离咪唑阳离子的离子色谱法。近年来Yu 等分离测定了 5 种咪唑离子液体阳离子， 而他们采用的是离子交换色谱和直 接电导检测的方法。 Orentiene 等分离测定 6 种咪唑离子液体阳 离子采用的超

7、高效液相色谱法。 4 本论文为了研究离子色谱分 离测定吡啶离子液体阳离子的方法， 并且要用于实验室配制的离 子液体的测定， 为了分析污染物中吡啶离子液体阳离子以及考察 影响吡啶阳离子保留的因素， 采用离子色谱和直接电导检测， 优 化分离多种吡啶阳离子的条件，最终得到一种较好的实验方案。5三、实验部分（一）仪器与设备Agilent 1100 高效液相色谱仪（安捷伦公司），电子流控阀（EFC控制的毛细液相泵系统，精度高、流速范围广柱流速 范围：1-20ul/min 、 10- 100ul/min 、 0.001 -2.5m1/min （EFC关 闭状态）；高压制备泵系统：流速范围： 0.001-1

8、00m1/min ；标 准自动进样器，样品瓶容量：可达 100个（ 2 m lx1 00 ）；超纯水 系统（Milli QBiocel公司）；真空泵（上海真空泵 XX公司）； 0.122卩m的过滤膜（上海兴纳生物科技 XX公司）；PHS-3C型 pH计（上海雷磁仪器厂）。（二）试剂和药品1、离子液体（上海思域化工科技 XX公司）；乙二胺（分析 纯）；柠檬酸（优级纯）；乙腈（色谱纯）；超纯水（电阻率为 18.2MQ .CM）。2、配制和处理淋洗液：使用超纯水根据具体的实验需要配制所需浓度的淋洗液。 在0.122卩m滤膜下过滤淋洗液体，然后在真空条件下，脱气15min 后才可以使用。3、配制标准溶

9、液待测离子标准液（500mg/L,用超纯水配置）保存于 4C下， 使用时的浓度可根据实验需求稀释。（三）色谱条件设置色谱的条件：将柱温设置为 45C，流速设置为110mL/min0.12mmol/L 乙二胺-0.13mmol/L 柠檬酸-3% （体积分 数）乙腈作为流动相。 在此条件下可基线分离污染物中离子液体 阳离子。四、实验结果及分析（一）水样采集及预处理样品采集后在4C下保存，尽快处理测定。用 0.45林m滤 膜过滤，除去颗粒，然后据水样中各阳离子的含量，直接进样或 适当稀释后进样。（二）结果和讨论1、色谱柱温度对离子保留的影响实验采用0.12mmol/L乙二胺-0.13mmol/L柠檬

10、酸-3%乙腈 （pH=4.14）作为淋洗液，流速110mL/mi n,考察色谱柱温度度 （如25C、30C、35C、40C、45C时）变化对离子保留时间 的影响 .2、离子保留在不同淋洗液下的影响（1）阳离子在乙二胺淋洗下的影响 用乙二胺设制不同的浓度梯度作为淋洗液， 设定色谱柱温度 为40C，流速为110mL/min,以此来考察其对阳离子的保留。（2）乙二胺 - 络合有机酸淋洗液对离子保留的影响分别用 0.12mmol/L 乙二胺（ pH=3.9）、0.12mmol/L 乙二胺 -0.13mmol/L 草酸（pH=4.12）和 0.12mmol/L 乙二胺-0.13mmol/L 柠檬酸（ pH=4.14） 3种淋洗液对阳离子分离。流速 110mL/min， 柱温40 C（3）阳离子在不同含量的有机改性剂乙腈的条件下对其保 留的影响：离子色谱法分离中常用的有机改进剂有乙腈、 甲醇和 异丙醇等