离子色谱的定性定量分析

离子色谱的定性定量分析第一页，共四十五页，编辑于2023年，星期一实验目的：了解离子交换色谱的原理以及离子色谱仪的构造；学习离子色谱仪的基本操作；掌握利用离子色谱仪进行定量分析的方法。第二页，共四十五页，编辑于2023年，星期一离子色谱的相关介绍（五个方面）实验内容第三页，共四十五页，编辑于2023年，星期一一.离子色谱简介

包括：定义、分析对象、分离方式、检测方式第四页，共四十五页，编辑于2023年，星期一定义利用色谱技术测定离子态物质的方法

色谱:用于分析的一种分离技术

气相色谱(气－固分离，流动相为载气)液相色谱(液－固分离，流动相为液体)ＨＰＬＣ(主要分离非极性的有机化合物)ＩＣ(主要分离极性和部分弱极性的化合物)离子态物质:在水溶液中电离，具有+或–电荷的元素阴离子：Ｃｌ－，ＮＯ2－，ＳＯ４２－，ＣｒＯ４２－阳离子：Ｎａ＋，ＮＨ４＋，Ｃａ２＋，Ｆｅ３＋有机化合物：有机酸、有机碱等第五页，共四十五页，编辑于2023年，星期一离子色谱分析的对象物质离子类别主要离子种类无机阴离子卤素及简单阴离子、酸根阴离子、阳离子的配阴离子无机阳离子碱金属、铵离子、碱土金属、过渡金属、稀土元素有机阴离子有机酸、烷基硫酸、烷基磺酸、磷酸、多聚磷酸有机阳离子胺、醇胺、铵盐、吡啶、生物碱、锍盐天然有机物糖、醇、酚、醛、维生素生物物质有机磷化合物、氨基酸、肽、核酸、核甙酸、蛋白质、碱基、抗生素第六页，共四十五页，编辑于2023年，星期一离子交换：离子价态和离子半径离子交换色谱（HPLC）—基于流动相和固定相上的离子交换基团之间发生的离子交换过程。离子排斥——离子排斥色谱（Donnan排斥、空间排阻和吸附）离子对——离子对色谱（吸附）其他分离方式：离子抑制、反相离子色谱的分离方式第七页，共四十五页，编辑于2023年，星期一离子色谱的检测方式电导（电导法）

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电化学(安培法)

在特定的条件下可对某些化合物直接进行氧化还原反应紫外－可见光度法

紫外直接吸收或可见光光度法测定选择性强

可进行柱后衍生荧光法

HPLC第八页，共四十五页，编辑于2023年，星期一二、离子色谱仪结构介绍第九页，共四十五页，编辑于2023年，星期一离子色谱系统构成淋洗淮贮存罐泵保护柱分析柱抑制器装置电导池色谱工作站淋洗液输送离子交换分离抑制电导检测数据采集和仪器控制样品注射11811-02第十页，共四十五页，编辑于2023年，星期一淋洗液阀泄漏传感器泵头压力传感器进样阀柱温箱(可选件)抑制器电导池第二抑制器安装架屏幕亮度调节旋钮管路卡槽ICS2000内部结构图第十一页，共四十五页，编辑于2023年，星期一ICS-2000流路图第十二页，共四十五页，编辑于2023年，星期一离子色谱的基本构成样品进样：样品环进样分离：离子交换分离检测：电导检测（抑制型）

第十三页，共四十五页，编辑于2023年，星期一开始分析废液样品

淋洗液至分离柱进样阀样品装样废液

淋洗液至分离柱定量环进样（ＬＯＡＤ）（ＩＮＪＥＣＴ）样品环第十四页，共四十五页，编辑于2023年，星期一抑制器安装在电导池之前提高待测离子的电导率：

提高灵敏度Na+,Cl-H+,Cl-

降低背景电导(淋洗液):

减少噪音Na+,HCO3-H2CO3Na+,OH-H2O第十五页，共四十五页，编辑于2023年，星期一抑制器的作用废液BackGround：Na2CO3/NaHCO3

(700μS)NaF,NaCl,NaNO3Na2HPO4,Na2SO4～～RetentiontimeConductivityNaFNaClNaNO3Na2HPO4Na2SO4BackGround：Na2CO3/NaHCO3

(700μS)～～RetentiontimeConductivityHFHClHNO3H3PO4H2SO4RetentiontimeBackGround：H2CO3(15μS)Conductivity第十六页，共四十五页，编辑于2023年，星期一电导检测器

测定溶液流过电导池电极时的电导率可检测大部分离子型化合物溶液至检测池电极

检测池第十七页，共四十五页，编辑于2023年，星期一三、离子交换色谱分离机理色谱分离离子交换分离机理抑制器工作原理第十八页，共四十五页，编辑于2023年，星期一慢中等快色谱分离临时性过程淋洗液第十九页，共四十五页，编辑于2023年，星期一ＳＯ４２－ＣＯ３２－ＣＯ３２－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋ＳＯ４２－ＣＯ３２－ＳＯ４２－ＣＯ３２－ＣＯ３２－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－Ｃｌ－＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋Ｃｌ－ＨＣＯ３－ＣＯ３２－ＣＯ３２－ＣＯ３２－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋ＣＯ３２－ＳＯ４２－ＨＣＯ３－Ｃｌ－ＳＯ４２－Ｃｌ－ＨＣＯ３－ＣＯ３２－ＣＯ３２－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－ＣＯ３２－ＣＯ３２－ＣＯ３２－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－临时过程离子交换分离机理ＣＯ３２－ＨＣＯ３－ＣＯ３２－ＨＣＯ３－ＣＯ３２－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－ＣＯ３２－ＨＣＯ３－ＣＯ３２－＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋ＨＣＯ３－ＳＯ４２－ＣＯ３２－ＣＯ３２－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－Ｃｌ－＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋第二十页，共四十五页，编辑于2023年，星期一Y+Na+

抑制器的工作原理(阴离子)X-:

样品中的阴离子Y+:

样品中的阳离子H2OH2OOH-K+Y+K+Y+

X-

OH-(样品,淋洗液)H++OH-H++X-

至检测器H2OH+X-H+

+O2H2OH2

+OH-H2OK+OH-,H2H2O,O2废液废液电极（－）电极（＋）纯水或来自检测器的流体

H+H+H+H+阳离子交换膜阳离子交换膜第二十一页，共四十五页，编辑于2023年，星期一H2OH2OH+

+O2H2OH2

+OH-H2O废液/气体废液H2OSO42-Y+

X-H+MSA-(样品e,淋洗液）OH-OH-MSA-SO42-X-OH-MSA-SO42-X-H+MSA-,O2H2O,H2H++OH-Y++OH-

H+

抑制器的工作原理(阳离子)

至检测器H2OY+OH-X-:

样品中的阴离子Y+:样品中的阳离子电极（＋）电极（－）阴离子交换膜阴离子交换膜纯水或来自检测器的液体

第二十二页，共四十五页，编辑于2023年，星期一

四、离子色谱分析条件的选择1.影响保留时间的参数：离子的性质2.流动相的选择3.检测条件的选择第二十三页，共四十五页，编辑于2023年，星期一一、影响保留的参数：离子的性质价态（Valency）尺寸（Size）极化程度（Polarisability）第二十四页，共四十五页，编辑于2023年，星期一参数（1）：价态待测离子的价态越高，保留越强；例子：tms(NO3-)<tms(SO42-)例外：多价离子的保留如正磷酸盐与淋洗剂的pH有关第二十五页，共四十五页，编辑于2023年，星期一参数（2）：离子半径离子半径越大，保留越强；保留时间tms:F–<Cl–<Br–<<I–第二十六页，共四十五页，编辑于2023年，星期一参数（3）：极化程度极化程度越强，保留时间越强tms(硫酸根)<tms(硫代硫酸根)原因：离子交换＋吸附第二十七页，共四十五页，编辑于2023年，星期一二、流动相的选择淋洗离子的种类和浓度淋洗液的pH值有机改进剂温度第二十八页，共四十五页，编辑于2023年，星期一淋洗液选择的条件有一定的洗脱能力；化学、物理性质稳定；与被测离子有一定的性质差异，电导检测为电导差异；抑制电导检测为抑制后电导的差异；紫外检测为紫外吸收的差异；安培检测为氧化还原能力的差异对检测器响应值尽可能小如果被测物对检测器没有响应，则可以采用间接检测法第二十九页，共四十五页，编辑于2023年，星期一抑制型阴离子色谱的典型淋洗液四硼酸钠(Na2B4O7)硼酸 (H3BO3)氢氧根 (NaOH)碳酸氢根(NaHCO3)碳酸根 (Na2CO3)

通常，作为淋洗剂使用的化合物在水溶液中的pH大于8时为阴离子，pH在5-8之间为中性分子，其阴离子对固定相亲合力.与待测离子相近，这类化合物可作阴离子分析的淋洗液。

淋洗剂强度第三十页，共四十五页，编辑于2023年，星期一一般淋洗液的选择情况价态越高，洗脱能力越强；离子半径越大，洗脱能力越强；电离越强，洗脱能力越强；极化度越大，洗脱能力越强；对常规淋洗液硼酸根＜氢氧根＜碳酸氢根＜碳酸根第三十一页，共四十五页，编辑于2023年，星期一淋洗液浓度对保留的影响淋洗液浓度与保留值呈对数线性关系；不同价态的被测离子，对数线性斜率不同；不同极化度和亲脂性，淋洗液浓度对保留影响比较小。第三十二页，共四十五页，编辑于2023年，星期一

pH值对被保留的影响pH值提高，氢氧根浓度增加，一般情况保留减小（与淋洗液浓度对保留值影响一致）；对于弱酸、多元酸pH值提高，电离增加，保留时间反而增加。第三十三页，共四十五页，编辑于2023年，星期一有机改进剂对保留的影响缩短保留时间，对疏水性离子影响更大；增加样品的溶解度；改善疏水性和极化离子的色谱峰形；清洗被污染的色谱柱第三十四页，共四十五页，编辑于2023年，星期一阳离子交换淋洗液的选择淋洗液有足够的电离，以提供阳离子的脱离；多价阳离子有更大的洗脱能力；洗脱离子半径越大，洗脱能力越强；与被测离子有足够大的电导差异；对抑制电导法，抑制后淋洗液背景电导足够小淋洗液的背景较小较理想；酸或对应的弱碱对于有机胺类，加入有机改进剂，会减少保留时间并且改善峰形第三十五页，共四十五页，编辑于2023年，星期一阳离子交换所用的淋洗液盐酸硝酸硫酸甲磺酸吡啶－2,6－二羧酸第三十六页，共四十五页，编辑于2023年，星期一检测的条件电导检测直接电导要求淋洗液与被测离子电导有差异抑制电导要求被测离子对应的酸或碱有一定的电离安培检测易氧化还原，在淋洗液还没有电解条件下，被测物施加电位下电解紫外可见淋洗液与被测离子电导有光学差异，或通过柱后衍生达到这个差异荧光检测与紫外可见的差异第三十七页，共四十五页，编辑于2023年，星期一抑制电导检测条件抑制电导检测灵敏度和检测限取决于抑制器的好坏（而不是检测器）；背景电导是影响检测灵敏度和检测限的最主要因素；检测器恒温和温度补偿有利于提高灵敏度和检测限；第三十八页，共四十五页，编辑于2023年，星期一提高检测灵敏度的方法增大进样量；但进样量的增加需要不影响分辨、水负峰不影响和基线不干扰采用微孔型柱可以提高灵敏度内径缩小一半，同样的进样量灵敏度增加4倍提高柱效，缩短保留时间，可以灵敏度第三十九页，共四十五页，编辑于2023年，星期一五、离子色谱的应用第四十页，共四十五页，编辑于2023年，星期一离子色谱的应用

应用领域主要应用对象

环境大气成分（粉尘、颗粒物、雾、酸气）、酸雨、水质分析、空气水质自动检测食品生鲜、果菜、酒、饮料、纯净水分析、酿造过程监控农业农药、肥料、土壤、饲料、粮食、植物分析生物医学血液、尿、输液成分、临床检查、人体微量元素分析制药植物药材、矿物药成分、制剂成分分析材料金属材料、半导体材料、表面处理、超纯水分析工业原料分析、产品质量控制、电解电镀液解析、造纸化工原料和产品分析、反应过程监控日化化妆品、洗涤剂、清洁剂、原料和产品成分分析第四十一页，共四十五页，编辑于2023年，星期一实验内容标准溶液的配置样品的准备（0.22um或0.45um滤膜）仪器的操作练习及数据处理实验报告的书写第四十二页，共四十五页，编辑于2023年，星期一标准储备液(混标)的配置:

选择试剂、烘干、计算、称量、溶解定容、储存标准溶液的配置：根据需要稀释标准储备液，配置6-8个浓度梯度的标准溶液第四十三页，共四十五页，编辑于2023年，星期一样品的准备：0.22um或0.45um滤膜第四十四页，共四十五页，编辑于2023年，星期一仪器的操作练习开机步骤：1．打开氮气总阀，将分压表调至0.2Mpa。再调节淋洗液瓶上分压表的分压至5~6psi。2．接通ICS2000主机电源，开启电脑，双