离子色谱仪测定水中痕量阴离子.

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1、离子色谱仪测定阴离子含量 张海 鸥 l实验目的： 了解离子交换色谱的原理，学习离子色谱 仪的基本操作； 掌握利用离子色谱仪进行定性定量分析的 方法。 离子色谱简介 离子色谱仪结构、流程、分离机理介绍 离子色谱的应用 离子色谱分析条件的选择 u离子色谱的相关介绍（五个方面） u实验内容 一、离子色谱简介 包括：定义、分析对象、分离方式、包括：定义、分析对象、分离方式、 检测方式检测方式 定义 l l 利用色利用色谱谱技技术测术测定离子定离子态态物物质质的方法的方法 狭狭义义定定义义：以低交：以低交换换容量离子交容量离子交换剂换剂（ （树树脂）脂）为为固定相分离离子性物固定相分离离子性物质质，以，

2、以 电导检测电导检测器器连续检测连续检测柱流出物柱流出物电导变电导变化的一种液相色化的一种液相色谱谱方法。方法。 广广义义定定义义：利用被：利用被测测物物质质离子性离子性进进行分离和采用适当行分离和采用适当检测检测技技术术的一种液的一种液 相色相色谱谱方法方法 色色谱谱谱谱 : : 用于分析的一种分离技用于分析的一种分离技术术术术 l 气相色气相色谱谱谱谱 ( (气固分离，流气固分离，流动动动动相相为载为载为载为载气气) ) l l 液相色液相色谱谱谱谱 ( (液固分离，流液固分离，流动动动动相相为为为为液体液体) ) (主要分离非极性的有机化合物) ( (主要分离极性和部分弱极性的化合物主要

3、分离极性和部分弱极性的化合物) ) 离子离子态态态态物物质质质质 : : 在水溶液中在水溶液中电电电电离，具有离，具有 + + 或或 电电电电荷的荷的 元素元素 l阴离子 ： ，2， l阳离子 ： ， l有机化合物：有机酸、有机碱等 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

4、 质、 碱基、抗生素 uu离子交离子交换换换换 ： 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。 u离子排斥离子排斥色谱（Donnan排斥、空间排 阻和吸附） u离子对对 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 离子色谱的离子色谱的检测方式检测方式 w w 电导电导（电导法）（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 w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 w 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 w 荧光法 HP

5、LC 二、离子色谱仪结构介绍及主要 部件工作机理 离子色谱系统构成离子色谱系统构成 淋洗淮贮淋洗淮贮 存罐存罐 泵泵 保护柱保护柱 分析柱分析柱 抑制器装置抑制器装置 电导池电导池 色谱工作站色谱工作站 淋洗液输淋洗液输 送送 离子交换离子交换 分离分离 抑制电导抑制电导 检测检测 数据采集和仪数据采集和仪 器控制器控制 样品注射样品注射 11811-0211811-02 1.1.淋洗液阀淋洗液阀 2.2.泄漏传感器泄漏传感器 3.3.泵头泵头 4.4.压力传感器压力传感器 5.5.进样阀进样阀 6.6.柱温箱柱温箱( (可选件可选件) ) 7.7.抑制器抑制器 8.8.电导池电导池 9.9.

6、第二抑制器安装架第二抑制器安装架 10.10. 屏幕亮度调节旋钮屏幕亮度调节旋钮 11.11. 管路卡槽管路卡槽 ICS2000内部结构图 ICS-2000流路图 离子色离子色谱谱谱谱的基本构成的基本构成 t t 样样样样品品进样进样进样进样 ： ： 样样样样品品环进样环进样环进样环进样 t t 分离分离 ： ： 离子交离子交换换换换分离分离 t t 检测检测检测检测 ： ： 电导检测电导检测电导检测电导检测（抑制型）抑制型） 开始分析开始分析 废废液 样样品 淋洗液 至分离柱 进样阀进样阀 样样品 装装样样样样 废废液 淋洗液 至分离柱 定量定量环进样环进样环进样环进样 （）（） 样样品环环

7、 慢 中等 快 色谱分离色谱分离 临时性 过程 淋洗液 临时过程 离子交离子交换换换换分离机理分离机理 抑制器抑制器 w 安装在电导电导池之前 w 提高待测测离子的电导电导率： 提高灵敏度 Na+, Cl- H+, Cl- w 降低背景电导电导 (淋洗液) : 减少噪音 Na+, HCO3- H2CO3 Na+, OH- H2O 抑制器的作用抑制器的作用 废液 Back Ground： Na2CO3 / NaHCO3 (700S) NaF,NaCl,NaNO3 Na2HPO4,Na2SO4 Retention time Conductivity NaFNaClNaNO3 Na2HPO4 Na2

8、SO4 Back Ground： Na2CO3 / NaHCO3 (700S) Retention time Conductivity HF HCl HNO3 H3PO4 H2SO4 Retention time Back Ground： H2CO3 (15S) Conductivity Y Y+ + NaNa + + 抑制器的工作原理抑制器的工作原理 ( (阴离子阴离子) ) X X- - : 样品中的阴离子 Y Y+ + : 样品中的阳离子 H H2 2O O H H2 2O O OHOH - - K K+ + Y Y+ + K K+ + Y Y + + X X - - OHOH - -

9、( (样样品品, , 淋洗液淋洗液) ) H H+ + + + OHOH - - H H+ + + + X X - - 至至检测检测器器 H2O H H+ +X X - - H H+ + + O+ O 2 2 H H2 2O O H H2 2 + OH+ OH - - H H2 2O O K K+ + OHOH - - , H , H 2 2 H H2 2 O , OO , O 2 2 废废液液 废废液液 电电电电极极 （）（） 电电电电极极 （）（） 纯纯水或来自水或来自检检 测测器的流体器的流体 H H+ + H H+ + H H+ + H H+ + 阳离子交阳离子交换换膜膜 阳离子交阳离

10、子交换换膜膜 H H2 2O O H H2 2O O H H+ + + O+ O 2 2 H H2 2O O H H2 2 + OH+ OH - - H H2 2O O 废废液液 / / 气体气体 废废液液 H H2 2 O SOO SO 4 4 2- 2- Y Y + + X X - - H H + + MSA MSA - - ( (样样样样品品e, e, 淋洗液）淋洗液） OHOH - - OHOH - - MSAMSA - - SOSO 4 4 2- 2- X X - - OHOH - - MSAMSA - - SOSO 4 4 2- 2- X X - - H H+ + MSAMSA -

11、 - , O , O 2 2 H H2 2 O, HO, H 2 2 H H+ + + OH + OH - - Y Y+ + + OH + OH - - H H+ + 抑制器的工作原理抑制器的工作原理 ( (阳离子阳离子) ) 至至检测检测器器 H2O Y Y+ + OHOH - - X X- - : 样品中的阴离子 Y Y+ + : 样品中的阳离子 电电电电极极 （）（） 电电电电极极 （）（） 阴离子交阴离子交换换膜膜 阴离子交阴离子交换换膜膜 纯纯水或来自水或来自检测检测 器的液体器的液体 电导检测器电导检测器 w 测测定溶液流过电导过电导池电电极时时的电导电导率 w 可检测检测大部分离

12、子型化合物 溶液 至检测池 电电 极 检测池 三、离子色谱的应用 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 四 离子色谱分析条

13、件的选择 l影响保留时间的参数 l流动相的选择 l电导检测条件 一、影响保留的参数：离子的 性质 l价态（Valency） l离子半径（Size） l极化程度（Polarisability） 参数（1）：价态 l待测离子的价态越高，保留越强； l例子：tms(NO3-) tms(SO42-) l例外：多价离子的保留如正磷酸盐与 淋洗剂的pH有关 参数（2）：离子半径 l离子半径越大，保留越强； l保留时间 tms : F Cl Br I 参数（3）：极化程度 l极化程度越强，保留时间越强 tms (硫酸根) tms (硫代硫酸根) l原因：离子交换吸附 二、流动相的选择 l淋洗离子的种类和浓度 l淋洗液的pH值 l有机改进剂 l温度 淋洗液选择的条件 l有一定的洗脱能力； l化学、物理性质稳定； l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 l对检测器响应值尽可能小 l如果被测物对检测器没有响应，则可以采用 间接检测法 抑制型阴离子色谱的典型淋洗液 l四硼酸钠 (Na2B4O7) l硼酸 (H3BO3)