药物仪器分析技术第九章 离子色谱法

离子色谱法第九章

目录CONTENTS01基础知识02离子色谱仪的组成与部件03基本操作及日常维护04实训十六离子色谱法测定水样中常见阴离子含量案例导入

某医药生产公司新买了一套纯化水设备，用于制备制药用水，此设备已安装完成，现需要工作人员对其进行调试，以检测所制备的纯化水是否符合药品生产要求。已知制药用水容易受到Cl-、F-、I-、NO2-、NO3-等离子的污染，请问工作人员应采用何种分析方法，能较准确地分析出这些成分在水中的含量？基础知识第一节011.能写出离子色谱的定义、特点和应用领域。2.能根据分离原理区分抑制型和非抑制型离子色谱。学习目标离子色谱法是对溶液中解离出的阴离子或阳离子进行分离并定性或定量分析的一种液相色谱方法。最常见的就是离子交换色谱法。离子交换色谱法主要分为抑制型离子色谱法和非抑制型离子色谱法两种。1975年，斯莫尔等人提出了将离子交换色谱与电导检测器相结合来分析各种离子的方法，这是最早的抑制型离子色谱法。到1979年，格尔德等人采用弱电解质作流动相(也就是洗脱剂)，由于流动相自身的电导较低，不必使用抑制柱，这就产生了非抑制型离子色谱法。概述011.离子色谱法的概念概述012.离子色谱法的特点(1)分析速度快(2)灵敏度高(3)选择性好(4)可同时分析多种化合物(5)分离柱的稳定性好、容量高定性能力差优点缺点用于阴离子的分析，定性或定量测定有机阴离子、碱金属、有机酸、胺和铵盐等物质。（1）环境：多用于水质分析，如饮用水水质分析、高纯水的离子分析、各种废水和电厂水的分析等；（2）食品：检测食品中的硝酸、亚硝酸、亚硫酸、碘化物等；（3）生物医药：分析氨基酸、糖类、蛋白质等物质。概述013.离子色谱法的应用离子自身都具有一定特性，在特殊的条件下，溶液中的离子与固定相之间可以主动交换。在交换后，容易洗脱的离子先分离出来，再经过检测器检测，便可以得到色谱峰，检测人员就可以根据色谱峰分析所检测的物质。常用离子色谱的分离原理02原理利用吸附和离子对的形成，其特点是采用中性的S－DVB树脂进行离子分离。

利用离子排斥原理进行分离，其特点是采用高交换容量的S－DVB树脂进行离子分离。离子排斥色谱法高效离子交换色谱法离子交换，其特点是用低交换容量、薄膜型、具有各种选择性的苯乙烯－二乙烯基苯(S－DVB)离子交换树脂进行离子分离。离子对色谱法常用离子色谱的分离原理02类型

抑制型离子色谱法在分离柱后面增加了一个抑制柱，可使流动相转变成低电导组分，以降低来自流动相的背景电导，同时可将样品离子转变成相应的酸或碱，以增加其电导。①抑制型离子色谱法抑制型离子色谱示意图常用离子色谱的分离原理02

使用抑制型离子色谱法分析阴离子X-，流动相为NaOH溶液，使用两根离子交换柱，一根是分离柱，填料为低交换容量的阴离子交换剂，另一根是填有高交换容量的阳离子交换剂的抑制柱，两者串联，流动相先进入分离柱，再经过抑制柱，反应如下： (1)分离柱交换反应：R＋－OH+NaX→R＋－X-+NaOH洗脱反应：R＋－X-+NaOH→R＋－OH+NaX (2)抑制柱与组分反应：R-－H＋+NaX→R-Na＋+XH与流动相反应：R-－H＋+NaOH→R-Na＋+H2O①抑制型离子色谱法常用离子色谱的分离原理02电导检测单柱色谱法，与抑制型离子色谱法相比，它只有一根分离柱，少了一个抑制柱，从分离柱流出的流动相直接进入电导检测器进行检测。非抑制型离子色谱减小了抑制柱带来的死体积，分离效率高，所用仪器也可用高效液相色谱仪改装。②非抑制型离子色谱法非抑制型离子色谱示意图常用离子色谱的分离原理02离子色谱仪的组成与部件第一节021.能认识离子色谱仪的各个构成系统。2.能根据检测需要选择合适的抑制器和检测器。学习目标离子色谱仪的基本构成与高效液相色谱仪相同，由输液系统、进样系统、分离系统(色谱柱)、抑制系统和检测系统等部分组成，其中最重要的是分离系统，对离子的分离和检测起到了重要作用。同时，对于抑制型离子色谱来说，抑制器也是关键部件。离子色谱仪离子色谱仪输液系统01（1）储液瓶（2）高压输液泵（3）梯度淋洗装置

离子色谱法中经常用到强酸性或强碱性物质作流动相，所以离子色谱仪输液系统中的管道、阀门、泵、柱子以及接头等不仅要求耐压，而且要耐酸碱腐蚀。常用聚醚醚酮（ＰＥＥＫ）。输液系统作用：将待分析的样品引入柱中（1）注射器进样（2）阀进样（3）自动进样进样系统02进样系统手动用阀门喷射装置程序控制器或计算机的控制作用：实现样品中各组分的分离，以便于检测器检测分析溶液中的各种离子（1）预柱（2）保护柱（3）分析柱分离系统03分离系统去除溶液中的颗粒杂质消除样品中可能损坏分析柱填料的杂质有效分离样品组分临床应用抑制型离子色谱特有结构，其作用是降低流动相的背景电导、增强被测离子的电导值以及消退反离子峰对弱保留离子的影响04树脂填充抑制器第一代抑制器优

：制作简单、价格低廉缺：

无法连续工作抑制系统纤维膜抑制器采用阳离子交换的中空纤维作为抑制器，外通再生液，使得膜内外的流动相和再生液始终保持动态平衡优

：可连续工作缺：

抑制容量不高，机械强度也较差临床应用04电解抑制器自身再生抑制器优

：平衡快，背景噪声低，坚固耐用，工作温度可以高至４０℃，并可在高达４０％的有机溶剂存在下正常工作，应用较为广泛抑制系统平板微膜抑制器由两层极薄的半透性离子交换膜组成，中间通过流动相，外两侧通过再生液，亦可实现连续工作优

：交换容量较高，可以进行梯度洗脱缺：

需再生液临床应用将色谱柱分离的化学物质转化为电信号，并将信号放大输出、记录，再通过工作站处理得出分析数据05检测系统电导检测器①非抑制型电导检测器

单柱离子色谱法

一般采用五电极电导测量技术，能有效地消除双电层电容和电解效应的影响。②抑制型电导检测器

双柱离子色谱法

采用可变频率双极脉冲化学抑制型电导检测，该方式能有效地抑制电导池等效电容和流动相本底电导的影响，测定灵敏度高、线性范围宽、稳定性好。临床应用05紫外检测器基于朗伯－比尔定律优

：选择性好、应用面广、灵敏度高，很容易进行μｇ／Ｌ级的测定检测系统安培检测器用于测量电活性分子在工作电极表面氧化或还原反应时所产生电流变化，由恒电位器和三种电极组成①直流安培检测器②脉冲安培检测器③积分脉冲安培检测器基本操作及日常维护第一节031.能使用离子色谱法进行样品分析。2.能对离子色谱仪进行维护保养。学习目标水溶液，一般经稀释和0.45μm滤膜过滤后直接使用复杂成分通过紫外线降解、固相萃取等方法消除干扰物干扰配制溶液基本操作01（1）制备去离子水和配制溶液制备去离子水重蒸馏法反渗透法使用精密去离子水制备装置纯化处理，电阻率一般大于18.2ΩM·cm现配现用基本操作01（2）选择流动相分离阴离子常采用稀碱溶液、碳酸盐缓冲液等洗脱液，分离阳离子则采用稀甲烷磺酸溶液等洗脱液;通过增加或减少洗脱液中酸碱溶液的浓度，可以提高或降低流动相的洗脱能力;在流动相中加入一定量的甲醇、乙腈等有机溶剂也可以改善色谱峰的峰形。

需脱气处理基本操作01（3）样品预处理传统的样品预处理方法是采样、稀释、过滤，即可直接进样分析。有些样品必须转变为溶液；样品中的待测组分应以离子形式存在；样品的浓度在标准曲线线性范围内，不宜过高或过低；样品中的颗粒物质应过滤除去，避免堵塞柱系统，使得柱压升高等;在流动相中加入一定量的甲醇、乙腈等有机溶剂也可以改善色谱峰的峰形。

处理方法：0.22μm微膜过滤、固相萃取、渗透和渗析技术分析样品中离子的具体含量，根据色谱峰的峰高或峰面积来确定定量方法基本操作01（4）定性或定量方法选择定性方法判断该样品中的离子是什么，通常根据保留时间确定。内标法、外标法、面积归一法基本操作01标准曲线确定

精密称取适量对照品，配制成储备溶液，稀释成不同浓度的对照品溶液，检测，以峰高或峰面积为纵坐标，浓度为横坐标，制作标准曲线，并得到标准曲线公式：Ar=acr+b

式中，Ar为对照品溶液的峰高或峰面积，c为对照品溶液的浓度，a为标准曲线的斜率，b为标准曲线的截距。

得到标准曲线后，将待测样品注入离子色谱进行检测，得到相应的色谱图，按照保留时间确定组分，并根据标准曲线进行计算，计算方法如下：cs＝（As-b）/a

式中，As为样品溶液的峰高或峰面积，cs

为样品溶液的浓度。基本操作01（5）使用离子色谱仪分析样品①开机前准备配制流动相和再生液，确认其储量满足需要。②开机打开打印机、计算机进入操作系统；打开氮气钢瓶总阀，调节钢瓶减压阀分压表指针为0.2MPa，再调节主机减压表指针为5psi(34.47kPa)；确认离子色谱仪与计算机数据线连接正常，打开主机电源，进入工作站程序连接，使软件与离子色谱仪联动起来；打开泵头废液阀排除泵和管路里的气泡，关闭泵头废液阀；开泵启动仪器，查看基线，待基线稳定后方可进样分析。基本操作01（5）使用离子色谱仪分析样品③样品分析建立程序文件、方法文件、样品表文件；加样品到自动进样器或手动进样，启动样品表；若是手动进样，则按系统提示逐个进样分析。④数据处理建立标准曲线、打印标准曲线；打印待测样品分析报告。⑤关机关闭泵，关闭操作软件；关闭离子色谱主机电源；关闭氮气钢瓶总阀并将减压表卸压；关闭计算机、显示器和打印机电源。1.仪器各组件和设备维护（１）离子色谱仪是比较复杂和精密的仪器，未经培训不能私自上机操作。（２）检查各组件连接处有无泄漏并及时清洗，检查泵头和泵体连接处有无泄漏，正常操作造成的磨损也会导致柱塞密封圈的泄漏，严重时可能会污染泵内部，影响正常操作。（３）保持泵头无气泡，每周至少开一次机，若长时间未开机，在开泵之前排除泵头气泡，先逆时针旋松泵头废液阀排气泡，观察管路，无气泡后拧紧泵头废液阀，但不要过紧。日常维护021.仪器各组件和设备维护（４）仪器至少每隔３天通一次去离子水，隔７天通一次流动相。平流泵需用去离子水冲洗干净。（５）对于污染较为严重的废水等，若要使用离子色谱进行分析，必须严格按照样品的预处理方法对样品进行处理，使用的过程中注意避免气体、金属离子及有机物进入色谱柱，影响色谱柱的使用寿命。（６）流动相不能隔天使用，以免滋生细菌。（７）废液桶及时检查并倒空。日常维护022.色谱柱的保养为保护色谱柱不受外来物质侵害，应对流动相、样品用0.45μm的微孔滤膜过滤，并通过吸液过滤头吸取流动相。色谱柱接入系统时，需要先冲洗10分钟以上再接检测器，冲洗时出口向上，便于将气泡赶出。离子色谱柱每使用两个月，需用0.2mol/L的碳酸钠溶液及1%酒石酸溶液洗涤，以维持色谱柱的性能。短时间不使用，可直接将柱子两端盖上塞子，放在盒中保存。若长时间不使用，则需要通入3%的硼酸密封连同抑制器低温保存易逆性抗胆碱酯酶药一实训十六

离子色谱法测定水样中常见阴离子含量第一节041.能根据操作规范熟练操作离子色谱仪。2.能利用离子色谱仪测定水中的阴离子。01实训目的１.器材离子色谱仪、色谱工作站、超声波发生器、抽滤泵、容量瓶、移液管、烧杯、样品瓶、微孔滤膜。２.试剂与试药NaF、KCl、NaBr、K2SO4、NaNO3、NaH2PO4、NaNO2、Na2CO3、NaHCO3、H3BO3等均为优级纯；去离子水、优级纯浓硫酸。实训准备021.测定条件采用YSA8型分离柱、微膜抑制器，抑制电流为50mA；流动相为NaHCO3－Na2CO3,流量为1.5mL／min；柱温30℃，进样量100μL。2.溶液配制(1)流动相储备液的配制分别称取26.04gNaHCO3和25.44gNa2CO3(105℃下烘干2h，并保存在干燥器内)溶于水中，并转移到1000mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀，该流动相储备液中NaHCO3的浓度为0.31mol／L，Na2CO3的浓度为0.24mol／L。03实训内容与步骤(2)流动相的配制吸取上述流动相储备液10.00mL于1000mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀，并用0.45μm的微孔滤膜过滤，即得0.0031mol/LNaHCO3和0.0024mol/LNa2CO3流动相备用。03实训内容与步骤(3)七种阴离子标准储备液的配制分别称取适量的NaF、KCl、NaBr、K2SO4(105℃下烘干2小时，保存在干燥器内)、NaNO3、NaH2PO4、NaNO2(干燥器内干燥24小时以上)溶于水中，分别转移到1000mL容量瓶中，然后各加入10.00mL流动相储备液，并用水稀释至刻度，摇匀备用。七种标准储备液中各阴离子的浓度均为1.00mg／mL。03实训内容与步骤(4)七种阴离子的标准混合使用液的配制分别吸取一定量上述七种标准储备液，置于同一个500mL容量瓶中，再加入5.00mL流动相储备液，然后用水稀释至刻度，摇匀。各储备液的使用量和标准混合中各阴离子浓度见表9－1及表9－2。03实训内容与步骤03实训内容与步骤(5)抑制液的配制抑制液为0.1mol／LK2SO4和0.1mol／LH3BO3混合液，称取6.2gH3BO3于1000mL烧杯中，加入约800mL去离子水溶解，缓慢加入5.6mL浓硫酸，并转移至1000mL容量瓶中，稀释至刻度，摇匀。(6)保护柱液的配制保护柱液为3%H3BO3溶液，称取15gH3BO3，溶解于500mL去离子水中即得。03实训内容与步骤3.样品测定步骤(1)开机打开电源，开启平流泵电源，流量调至1.5mL／min。测压调零，按下色谱仪电导按钮，用量程选择使数字表显