离子色谱仪的原理及应用.PPT

1、 Ion Chromtatography 溶液中离子型化合物如何测定？溶液中离子型化合物如何测定？ 阳离子：阳离子：? AAS, AES, 原子荧光法原子荧光法 既快速又灵敏既快速又灵敏 阴离子阴离子: ? 化学滴定，分光光度法化学滴定，分光光度法 灵敏度低，费时费力，不能同时测多离子灵敏度低，费时费力，不能同时测多离子 1975年，美国年，美国Dow化学公司的化学公司的H. Small, T.S. Steven&W.C. Bauman ： 离子交换分离、抑制电导检测离子交换分离、抑制电导检测真正意义的真正意义的 离子色谱法。离子色谱法。 离子色谱法的诞生使离子色谱法的诞生使阴离子阴离

2、子检测发生了革命性的变化检测发生了革命性的变化 许多国家将离子色谱法作为标准方法许多国家将离子色谱法作为标准方法 中国：饮用天然矿泉水检试方法中国：饮用天然矿泉水检试方法 工业循环冷却水中阴、阳离子的测试方法工业循环冷却水中阴、阳离子的测试方法第一节第一节 离子色谱法的基本原理离子色谱法的基本原理一一. 离子色谱法的发展历史离子色谱法的发展历史a 1975年，美国年，美国Dow Chemical公司的公司的 H. Small, T.S. Steven &W.C. Bauman首次提出首次提出 抑制型离子色谱抑制型离子色谱。a1979年，美国年，美国 的的 J.S. Fritz 提出提出

3、 非抑制型离子色谱非抑制型离子色谱。a1998年，年，H. Small 将电解淋洗液在线发生器和自动再生抑制将电解淋洗液在线发生器和自动再生抑制 器结合，使得器结合，使得IC只用水，不需用化学试剂。只用水，不需用化学试剂。a2003年，美国年，美国Dionex推出了商品仪器推出了商品仪器RFIC(Reagent Free Ion Chromatography)。二二. .离子色谱离子色谱法的特点：法的特点：速度快、灵敏度高速度快、灵敏度高 不同的操作者都可得到好的重现性不同的操作者都可得到好的重现性可单独测定某种离子，也可同时测定多离子。可单独测定某种离子，也可同时测定多离子。不同价态离子也可

4、检测：不同价态离子也可检测： Fe3+ & Fe2+,Cr3+ & Cr6+ ，NO2- & NO3-7种常见阴离子种常见阴离子（F-、Cl-、Br-、NO3-、NO2-、SO42-、PO43-）6种常见阳离子种常见阳离子（Li+ 、Na+、K+ 、NH4+ 、Ca2+、Mg2+ ） 分析时间小于分析时间小于10min, 采用高效分离柱只需采用高效分离柱只需3min。 当进样量为当进样量为50L时，检出限小于时，检出限小于10g/L。 增加进样量或浓缩时，检出限可达增加进样量或浓缩时，检出限可达10-12g/L。三三. 离子色谱法的分析对象与应用领域离子色谱法的分析对象

5、与应用领域 无机阴离子：卤素及简单阴离子、酸根、阳离子的无机阴离子：卤素及简单阴离子、酸根、阳离子的 配阴离子配阴离子 无机阳离子：碱金属、碱土金属、过渡金属、稀土无机阳离子：碱金属、碱土金属、过渡金属、稀土 无素无素 有机阴离子：有机酸、烷基硫酸、烷基磺酸、磷酸有机阴离子：有机酸、烷基硫酸、烷基磺酸、磷酸 多聚磷酸多聚磷酸 有机阳离子：胺、醇胺、铵盐、吡啶、生物碱有机阳离子：胺、醇胺、铵盐、吡啶、生物碱 天然有机物：糖、醇、酚、醛、维生素天然有机物：糖、醇、酚、醛、维生素 生物物质：生物物质： 有机磷化合物、氨基酸、肽、核酸、有机磷化合物、氨基酸、肽、核酸、 核苷酸、蛋白质、碱基、抗生素核苷

6、酸、蛋白质、碱基、抗生素 固定相：固定相：离子交换树脂离子交换树脂(阴离子型阴离子型/阳离子型阳离子型) 流动相：流动相：酸性或碱性酸性或碱性水溶液水溶液 基本原理：基本原理：利用不同待测离子对固定相的离子交换利用不同待测离子对固定相的离子交换能力的差别来实现分离。能力的差别来实现分离。三三. 分离原理分离原理 典型的离子交换树脂是由苯乙烯和二乙烯苯交联典型的离子交换树脂是由苯乙烯和二乙烯苯交联共聚而成，在基体上引入各种不同共聚而成，在基体上引入各种不同酸碱基团酸碱基团作为可交作为可交换的离子基团。换的离子基团。 阳离子交换树脂上具有阳离子交换树脂上具有与阳离子交换与阳离子交换的基团的基团,

7、如如SO3-H+ ，其中，其中 SO3- 和有机聚合物和有机聚合物牢固牢固结合形成固结合形成固定部分，而定部分，而H+是可流动的，能为其它阳离子所交换是可流动的，能为其它阳离子所交换: RSO3-H+ + M+ = RSO3- M+ + H+ 阴离子交换：阴离子交换： RNR4+OH- + X- = RNR4+X- + OH- Na+、Ca2+: 谁先被洗出？为什么？谁先被洗出？为什么？ 组分与离子交换剂之间亲和力的大小与组分与离子交换剂之间亲和力的大小与离子半径、离子半径、电荷、存在形式电荷、存在形式等有关。等有关。亲和力大，保留时间长亲和力大，保留时间长： 对阳离子，滞留顺序为：对阳离子，

8、滞留顺序为： Fe3+, Ba2+, Pb2+, Sr2+, Ca2+, Ni2+, Cd2+, Cu2+, Co2+, Zn2+, Mg2+, UO22+, Tl+, Ag+, Cs+, Rb+, K+, NH4+, Na+, H+, Li+ 对阴离子，滞留顺序为：对阴离子，滞留顺序为：柠檬酸根柠檬酸根, SO42-, C2O42-, I -, HSO4-, NO3-, CrO42-, Br -, SCN-, Cl-, HCOO-, CH3COO-, OH-, F- 02468101214Retention time (min)01234Na+NH4+K+Mg2+Ca2+0246810121

9、416Retention time(min)08mSF-NO3-SO42-Cl-NO2-Br-HPO42-第二节第二节 离子色谱仪的组成离子色谱仪的组成14保护柱保护柱分析柱分析柱抑制柱抑制柱 电导池电导池 流路中为高压力工作状态，流路中为高压力工作状态， 通常使用耐高压的通常使用耐高压的六通阀六通阀进样装置：进样装置：一一. . 进样系统进样系统二二. 分离系统分离系统三三. 检测检测系统：系统：w 电导检测器电导检测器 检测具有电导性化合物的通用型检测器检测具有电导性化合物的通用型检测器 离子色谱最常用的检测器离子色谱最常用的检测器w紫外可见光度检测器紫外可见光度检测器 紫外直接吸收或可见

10、光光度法测定选择性强紫外直接吸收或可见光光度法测定选择性强w荧光法检测器荧光法检测器电导检测器电导检测器w 测定溶液流过电导池时的电导率测定溶液流过电导池时的电导率 w 可检测大部分离子型化合物可检测大部分离子型化合物溶液的电导率与其浓度成正比。溶液的电导率与其浓度成正比。G=1/R= KC:溶液总电导溶液总电导 （unit：S / mol） 阳离子阳离子 阴离子阴离子 非抑制型离子色谱仪（单柱型）抑制型离子色谱仪（双柱型）四四. 抑制柱的原理抑制柱的原理21保护柱保护柱分析柱分析柱抑制柱抑制柱电导池电导池1. 单柱离子色谱法单柱离子色谱法 直接用电导检测器检测。直接用电导检测器检测。 淋洗液

11、：淋洗液：低浓度低浓度, ,低电导率的弱电解质低电导率的弱电解质( (有机有机弱酸或有机弱碱）。弱酸或有机弱碱）。苯甲酸，柠檬酸苯甲酸，柠檬酸 能否用强电解质的淋洗液？能否用强电解质的淋洗液？ C、本底。本底。 单柱离子色谱法比双柱离子色谱法灵敏度低单柱离子色谱法比双柱离子色谱法灵敏度低, ,但仪器操作方便但仪器操作方便, ,对泵和检测器的腐蚀性弱对泵和检测器的腐蚀性弱, ,所所以应用较广。以应用较广。2. 双柱离子色谱法双柱离子色谱法 离子色谱通用的检测器是电导检测器离子色谱通用的检测器是电导检测器, , 淋淋洗液为强电解质的酸碱溶液时，由于淋洗液的洗液为强电解质的酸碱溶液时，由于淋洗液的电

12、导本底值高电导本底值高, ,而被测物的浓度又大大小于流而被测物的浓度又大大小于流动相电解质的浓度动相电解质的浓度, ,这样就难以测量由于样品这样就难以测量由于样品离子的存在而产生微弱电导的变化。？离子的存在而产生微弱电导的变化。？ 24 Back Ground： Na2CO3(700S)NaF,NaCl,NaNO3Na2HPO4,Na2SO4Retention timeConductivityNaFNaClNaNO3Na2HPO4Na2SO4Back Ground： Na2CO3 (700S)Retention timeConductivityHFHClHNO3H3PO4H2SO4Retent

13、ion timeBack Ground： H2CO3 (15S)Conductivity 抑制柱抑制柱（H H+ + 型型阳阳离子交换柱）离子交换柱） 分离分离 X-, Na2CO3 淋洗淋洗R- H+ + Na+ R-Na+ + H+H+ + CO32- H2CO3阴阴离子交换柱离子交换柱:溶液总电导溶液总电导 （unit：S / mol） 阳离子阳离子 阴离子阴离子 26NaOH , H2H+废液废液废液废液阳极阳极检测器检测器H+ + O2H2 + OH -H2OH2ONa+H+ + OH-H2OH+, X -H+ , X- in H2O H2OH2OH2O, O2阳离子交换膜阳离子交换

14、膜Na+, X- 在在 NaOH 淋洗液中淋洗液中阴极阴极用用NaHCO3-Na2CO3为淋洗液时？为淋洗液时？电渗析离子膜抑制器电渗析离子膜抑制器 抑制柱抑制柱(器）的作用：器）的作用： 提高待测离子的电导率：提高待测离子的电导率： Na+,Cl-H+,Cl- 提高灵敏度提高灵敏度 降低淋洗液的背景电导降低淋洗液的背景电导 : Na+,CO32-H2CO3 降低本底电导降低本底电导Na+,OH- H2O第三节第三节 离子色谱法的应用离子色谱法的应用电力电力 冷却水冷却水 / HPW 锅炉蒸汽中的杂质锅炉蒸汽中的杂质食品食品 / 饮料饮料 酒酒 / 饮料饮料/ 糖果糖果 饮料中有机酸饮料中有机酸造纸造纸 /纸浆纸浆 纸浆纸浆液液 处理水处理水 纸张和液体中的离子纸张和液体中的离子农业农业 肥料肥料 /土壤土壤 / 植物植物 /等等 土壤中离子土壤中离子医学医学 血液血液 / 尿尿 尿中草酸尿中草酸化妆品化妆品 化妆品化妆品 / 清洁剂清洁剂/ 洗发液洗发液 化妆品液体中的阴离子化妆品液体中的阴离子制药制药 化学化学 / 液体液体 化学品中的重金属化学品中的重金属领域领域环境环境 / 污污染染 雨水雨水/