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1、离子色谱基本原理,.,1,IC,IC,IC,IC,IC,内容：,什么是离子色谱？ 色谱基本概念 离子色谱分类及原理 离子色谱检测器 抑制型电导检测 Compact IC 部件介绍,2,什么是离子色谱？,利用被测物质的离子性进行分离和检测的液相色谱方法 色谱：指待分离的成份在固定相和流动相之间进行物理化学分离过程。用于分离化学性质相似但又难于分离的物质 离子性：在水溶液中能够电离，生成带、电荷的物质： 阴离子：F-, Cl-, NO3-, SO42-, 阳离子: Li+, Na+, K+, Ca2+,离子色谱法的创立,色谱是某种颜色的混合物分离为不同颜色的成份, 希腊语 chromatograp
2、hy chroma = 颜色 graphein = 记录,液相色谱法（1903年，俄国植物学家Tswett ） 纸色谱法（1944年） 气相色谱法（1952年） 薄层色谱法（1956年） 离子色谱法（1975年， Small H ） Small H, Stevens T S, Baumann W C. Anal. Chem., 1975, 47: 1801,离子色谱法的创立,色谱:从简单的颜色变化分离到专业的分析方法 离子色谱是色谱的一种,IC与HPLC的关系,洗脱液,泵,注射阀,分离柱,检测器,分离柱,材料,检测器,正相柱，反相柱,离子交换树脂,电导，配抑制器,UV,PEEK,耐酸碱腐蚀，避
3、免金属污染,不锈钢,抑制器,IC与HPLC的关系,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,离子色谱分析的对象物质,IC与HPLC的关系,离子色谱分析的应用领域,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、
4、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,IC与HPLC的关系,无机阴离子分析的绝对优势。 分析速度快。通常几分钟至十几分钟。 检测灵敏度高。10-8-10-12。 选择性好。非离子性物质无保留。 多离子同时分析。 离子色谱柱的稳定性高，使用寿命长。,离子色谱分析的
5、优点,tM死时间(dead time） 不被固定相滞留的组分，从进样到出现峰最大值所需的时间 tR.2保留时间(rention time) 组分从进样到出现峰最大值所需时间 tS.2净保留时间(net rention time) 减去死时间的保留时间 tS.2 tR.2tM K tS/tM 保留因子(retention factor) K越小，越接近死时间洗脱，分离效果差； K越大，分离越好，峰形展宽。 K 2 5 最佳。,色谱基本概念,RtR/w 分离度(resolution) 如果两个峰的保留时间的差值大于其基线宽度或半峰宽度，表示分离效果好。 R = 0.5，两个组分仍可区分开。 R =
6、 1(相当4分离)，可以定性分离。 R = 1.2 1.5，定量最佳。 避免分离度 R 2 (相当8分离)的情况， 因为分析时间过长。 T B/A 不对称因子(asymmetry factor) 10%峰高处前半峰的宽度B与同高度处后半 峰宽度B的比值。,色谱基本概念,离子色谱分类及原理,离子色谱分类及原理,离子交换色谱,离子色谱分类及原理,离子排斥色谱,固定相,TBA+OH-,(TBA+X-),(TBA+X-),(TBA+X-),TBA+OH-,ACN,ACN,ACN,ACN,ACN,疏水,亲水,离子色谱分类及原理,离子对色谱,离子色谱流程图,抑制器,电导检测 紫外 安培。,淋洗液,泵,进样
7、阀,色谱柱,抑制器,检测器,Theory of IC,抑制电导检测离子交换色谱法流动相,离子色谱分类及原理,稳定，配置容易，使用灵活，可通过调节浓度来调节洗脱能力,离子色谱分类及原理,可有效降低单活塞泵引起的 机械脉冲，确保了基线的稳定性。 保证了在测定低含量(ppb-ppt级)离子时的准确性。 流量稳定性： 0.5% 流量重现性(精度): 0.1%,名 称 恒流或恒压 脉冲 更换流动相 梯度洗脱 价格,单柱塞往复泵 恒流 有 方便 可 较低 双柱塞往复泵 恒流 小 方便 可 高,泵/泵头,Inlet valve 6.2824.090,Outlet valve 6.2824.080,Main
8、piston,进样阀,样品,淋洗液,测量,样品环 (固定体积） “Fill“ “Inject“,进样阀的作用是把样品引入系统.阀有两个位置. “Fill” 用来将样品引入定量环； “Inject” 用于将定量环中的样品带到系统中去,6.5904.0X0 Rotor,废液,色谱柱,色谱图,样品的分离在色谱柱内部即“固定相”中进行。通过固定相时，每一个组分根据流动相的流速和组成都有一个固定和专一的时间。 这个时间叫做保留时间。 通过保留时间，我们可以确认组分的存在。,Theory of IC,就固定相而言 . 阳离子需要阳离子交换剂 . 阴离子需要阴离子交换剂。 固定相结构: 基质(聚苯乙烯-二乙
9、烯基苯树脂)、功能基团（SO3，NR3),24,苯乙烯,二乙烯基苯,苯乙烯-二乙烯基苯树脂,离子色谱分类及原理,阳离子交换树脂,阴离子交换树脂,离子色谱分类及原理,26,在阴离子色谱中，抑制器采用阳离子交换剂 所有阳离子被H+取代 例如：,离子色谱分类及原理,化学抑制器：抑制降低背景电导率。抑制改变样品中的反荷离子。提高离子色谱检测灵敏度,R-SO3 H+ + Na+ + HCO3 R-SO3 Na+ + H2O + CO2,R-SO3 H+ + Na+ + Cl R-SO3 Na+ + H+ + Cl,洗脱液基线(背景),样品信号( 以NaCl为例),MSM抑制器 柱抑制,三根高容量、长寿命
10、和易操作的微填充抑制柱： 一根在流路 一根用硫酸再生 一根用去离子水冲洗,离子色谱分类及原理,MSM抑制器再生,离子色谱分类及原理,MSM抑制器 特点, 分析流路外的再生 100 % 有机溶剂兼容性，允许含有机溶剂的再生( 例如 ：25 % 丙酮) 允许含强酸的再生 100 % 反向压力稳定性，反相压力可达 2 MPa ，不影响分析 不因压力受损 使用寿命长 噪音最低 0.2 nS,离子色谱分类及原理,离子色谱分类及原理,CO2抑制器,峰面积增大2050 无进样峰 无碳酸根峰 即使碳酸根浓度很高的情况下也无干扰 使用碳酸根洗脱时校正曲线线性极佳 小于0.5uS/cm的极低背景电导率 使用MSM
11、合MCS顺序抑制时，基线噪音小于0.2nS/cm,原理：基于气体在Teflon AFTM上的渗透性。,离子色谱分类及原理,Sequential suppression,Metrohm CO2 Suppressor MCS,离子色谱分类及原理,检测器选择原则： 检测灵敏度高，保留时间短 检测信号与待测成份浓度成正比（大的线性范围） 基线变化小（漂移） 背景噪音低 体积尽量小，以便减小峰形变宽,检测器的种类： 电导检测器 安培检测器 UV/VIS 检测器 RI 检测器 电子捕获质谱法,样品中的组份在分离柱分离后，通过检测器检测和定量 .,离子色谱分类及原理,电导检测 电导检测器测量溶液中离子的电导
12、率。 测量双铂电极两端间的电导。离子在该双铂电极两端间迁移。阴离子向阳极迁移，阳离子向阴极迁移，从而测量溶液的电阻。电导与电阻成反比。为了避免改变组份和电极表面形成双电层，采用交流电。,R = 电阻 Kc = 电导池常数 1/cm = 电导 1/ or S,34,电导 离子的电导与离子i的浓度c及其与浓度有关的当量电导率i有关。当量电导率 i 为单位浓度的电导。Zi 为相应离子的电荷。,i = 当量电导率 Scm2/mol zi = 电荷 ci = 浓度 mol/L = 电导 1/ or S = 所有离子 阳离子和阴离子之和,离子色谱分类及原理,35,测量值的影响因素,相应离子的当量电导率 相
13、应离子的电荷 电导池常数 常数,温度 常数,浓度 实际浓度, T 2 %/C,离子色谱分类及原理,电导检测器温度稳定性：恒温精度 +/- 0.01 C,温度“绝对”稳定的好处: 有利于ppb级离子的检测 无须经常做标准曲线,温度补偿 属于补救措施，在低含量测定时，仍需配置温度稳定器,离子色谱分类及原理, 非抑制电导率 ,37,背景电导率 = 洗脱液 色谱峰的电导率 = 洗脱液 样品 测量值 = 样品 减去洗脱液,离子色谱分类及原理, 抑制后的电导率 ,38,背景电导率 = 水 = 0 色谱峰电导率 = 水 样品 测量值 = （水 + 样品） 背景,离子色谱分类及原理,861 Compact I
14、C结构介绍,861 Compact IC结构介绍,IC 泵,在线过滤,进样阀,排气阀,串连式双活塞往复泵，低脉冲，流量精度可达0.1%以下，最大可操作压力为35MPa，保证了流动相具有最佳的稳定性。,MSM抑制器,蠕动泵,检测器,分离柱,41,861 Compact IC结构介绍,恒温范围 25 . 45C，温度稳定 +/- 0.01C，测量范围 50, 250, 1000 S/cm，可调的电导池常数，可选择极性积分信号可预放大检测器量程05000uS/cm,分辨率可达0.028ns/cm。,CO2抑制器,792 标准型,790 通用型,761 卓越型,其他离子色谱,MIC离子色谱仪,其他离子色谱,其他离子色谱,821 Online IC,811 Online IC,45,IC,IC,IC,IC,IC,Thank You!,
