离子色谱实验技术与应用课件

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1、010-62797087010-62797087现代离子色谱分析技术及进展二、实验技术与应用二、实验技术与应用 离子色谱实验技术与应用课件离子色谱实验技术离子色谱实验技术样品导入部分样品导入部分：在线样品预处理技术(in-line，英蓝)、自动进样、在线预浓缩分离部分分离部分：固定相制备技术、梯度洗脱技术、阴阳离子同时分析技术、柱切换技术（多维色谱）检测部分检测部分：抑制技术、衍生化技术、间接检测数据处理数据处理：自动控制、远程控制、智能色谱离子色谱实验技术与应用课件离子色谱固定相离子色谱固定相分离的核心不同分离模式所采用的固定相不同；不同分离模式所采用的固定相不同；最常用固定相是离子交换剂（

2、树酯）；最常用固定相是离子交换剂（树酯）；离子交换树酯与离子交换剂的区别；离子交换树酯与离子交换剂的区别；阴离子交换剂与阳离子交换剂；阴离子交换剂与阳离子交换剂；载体（基质）与功能基团；载体（基质）与功能基团；固定离子与可交换离子。固定离子与可交换离子。离子色谱实验技术与应用课件阴、阳离子交换剂阴、阳离子交换剂阴离子交换剂阴离子交换剂 强碱型：强碱型： 季胺基（季胺基（-N-N+ +(CH(CH3 3) )3 3OHOH- -） 弱碱型：弱碱型： 伯、仲、叔胺基伯、仲、叔胺基 阳离子交换剂阳离子交换剂 强酸型：强酸型： 磺酸基（磺酸基（-SO-SO3 3H H） 中强酸型：中强酸型： -PO(

3、OH) -PO(OH)2 2 弱酸型：弱酸型： -COOH -COOH离子色谱实验技术与应用课件其它类型固定相其它类型固定相两性离子交换剂两性离子交换剂螯合树酯螯合树酯氧化还原树酯氧化还原树酯离子色谱实验技术与应用课件固定相制备技术固定相制备技术球形、均匀的基质颗粒；球形、均匀的基质颗粒；分析填料：分析填料：3 37um7um；制备填料：；制备填料：202040um40um功能修饰：键合与包覆（附聚）功能修饰：键合与包覆（附聚）柱尺寸：微柱柱尺寸：微柱(1mm(1mm）、半微柱）、半微柱(1-3mm)(1-3mm)新技术：整体柱新技术：整体柱柱填充技术：高压、匀降柱填充技术：高压、匀降离子色谱

4、实验技术与应用课件 阴离子交换剂阴离子交换剂（附聚型附聚型）m离子色谱实验技术与应用课件 阳离子交换树酯阳离子交换树酯（接枝型）（接枝型）离子色谱实验技术与应用课件抑制型电导检测阴离子交换色谱常用流动相抑制型电导检测阴离子交换色谱常用流动相淋洗剂淋洗剂Na2B4O7NaOHNaHCO3NaHCO3 + Na2CO3H2NCH(R)COOH + NaOHRNHCH(R )SO3H + NaOHNa2CO3抑制产物抑制产物H3BO3H2OCO2 + H2OCO2 + H2OH3N+CH(R)COORNH2+CH(R )SO3CO2 + H2O 淋洗强度淋洗强度很弱很弱弱弱弱弱中等强度中等强度中等强

5、度中等强度中等强度中等强度强强 淋洗剂淋洗剂离子色谱实验技术与应用课件淋洗剂淋洗剂非抑制型电导检测阴离子交换色谱常用流动相非抑制型电导检测阴离子交换色谱常用流动相 羧羧 酸酸烟烟 酸酸苯甲酸苯甲酸丁二酸丁二酸柠檬酸柠檬酸富马酸富马酸水杨酸水杨酸 pK14.874.194.163.143.032.97 离解度离解度(%)(%)1111222225255858626263 63 淋洗强度淋洗强度弱弱强强弱弱弱弱弱弱强强 离子色谱实验技术与应用课件混合淋洗剂混合淋洗剂淋洗液中添加有机溶剂淋洗液中添加有机溶剂（疏水性离子的吸附、分配）（疏水性离子的吸附、分配）强淋洗剂弱淋洗剂强淋洗剂弱淋洗剂（淋洗强度

6、的准确调节）（淋洗强度的准确调节）淋洗剂中有目的地添加特殊试剂淋洗剂中有目的地添加特殊试剂（如：酒石酸冠醚，（如：酒石酸冠醚，用于钾钠分离）用于钾钠分离）调节淋洗液强度和极性调节淋洗液强度和极性离子色谱实验技术与应用课件梯度洗脱梯度洗脱为什么要进行梯度洗脱为什么要进行梯度洗脱常用流动相强度（组成）梯度常用流动相强度（组成）梯度高压梯度与低压梯度高压梯度与低压梯度线性梯度、阶梯梯度线性梯度、阶梯梯度常规分析中不必采用梯度洗脱常规分析中不必采用梯度洗脱离子色谱实验技术与应用课件抑制技术抑制技术目的目的（提高灵敏度）效果效果（灵敏度提高12个数量级）原理原理（后述）（后述）抑制器类型抑制器类型（柱抑

7、制器、微膜抑制器）抑制剂抑制剂（再生液）再生液）的提供的提供（外加、在线电解）离子色谱实验技术与应用课件抑抑制制器器的的作作用用废液废液背景电导背景电导： ： Na2CO3 / NaHCO3(700S)NaF ,NaCl, NaNO3Na2HPO4, Na2SO4ConductivityNaFNaCl NaNO3Na2HPO4Na2SO4背景背景电导： ： Na2CO3 / NaHCO3(700S)ConductivityHFHClHNO3H3PO4H2SO4Retention time背景电导背景电导： H2CO3 (15S)Conductivity离子色谱实验技术与应用课件抑制反应抑制反应

8、w溶质电导增强（溶质电导增强（H H的电导率最大）的电导率最大）Na+, Cl- H+, Cl-w降低流动相背景电导降低流动相背景电导Na+, HCO3- H2CO3Na+,OH-H2O离子色谱实验技术与应用课件常见离子的当量电导率常见离子的当量电导率 Cation Anion Total conductivity （ （ ） ） （ （ ） ） （unit：S/m equivalent）离子色谱实验技术与应用课件电极电极电极电极 离子交换膜离子交换膜离子交换膜离子交换膜流流动相屏相屏再生液屏再生液屏再生液屏再生液屏微膜抑制器微膜抑制器结构构柱流出物柱流出物至检测池至检测池废液废液 再生液再生

9、液离子色谱实验技术与应用课件Y Y+ +NaNa+ +抑制原理抑制原理 (阴离子分析阴离子分析)X X X X- - - -: :AnioninthesampleAnioninthesampleY Y Y Y+ + + +: :CationinthesampleCationinthesampleH H2 2OOH H2 2OOOHOH- - - -NaNa+ +Y Y+ +H H2 2O NaO Na+ +Y Y+ + X X- - Na Na+ + CO CO3 32 2- -(sample, eluent)(sample, eluent)H H+ + H H+ + + + COCO3 32

10、-2-H H+ + + + X X- - To To detectodetector rH2CO3H H+ +X X- -H H+ + + O+ O2 2H H2 2OOH H2 2 + OH+ OH- - - -H H2 2OONaNa+ +OHOH- - - - , H , H2 2H H2 2O , O , OO2 2wastewastewastewasteElectrode Electrode （ （ （ （） ） ） ）ElectrodeElectrode（ （ （ （） ） ） ）Pure water Pure water ororFluid from Fluid from Det

11、ector Detector H H+ +H H+ +H H+ +H H+ +Cation exchange Cation exchange membranemembraneCation exchange Cation exchange membranemembrane离子色谱实验技术与应用课件H H2 2OOH H2 2OOH H+ + + O+ O2 2H H2 2OOH H2 2 + OH+ OH- - - -H H2 2OOWaste / Waste / ExhausExhaust tWasteWasteH H2 2O SOO SO4 42-2-Y Y+ + X X- - H H+ +

12、 MSA MSA- -(sample, eluent(sample, eluent） ） ） ）OHOH- - - -OHOH- - - -MSAMSA- -SOSO4 42-2-X X- -OHOH- - - -MSAMSA- -SOSO4 42-2-X X- -H H+ + MSAMSA- - , O , O2 2H H2 2O, HO, H2 2H H+ + + OH + OH- -Y Y+ + + OH + OH- - H H+ +抑制原理抑制原理 ( (阳离子分析阳离子分析) )To To detectdetectororH2OY Y+ +OHOH- -X X X X- - - -:

13、 :AnioninthesampleAnioninthesampleY Y Y Y+ + + +: :CationinthesampleCationinthesampleElectrodeElectrode（ （ （ （） ） ） ）ElectrodeElectrode（ （ （ （） ） ） ）Anion exchange membraneAnion exchange membraneAnion exchange membraneAnion exchange membranePure water Pure water ororFluid from Fluid from Detector De

14、tector 离子色谱实验技术与应用课件微膜抑制器的优缺点微膜抑制器的优缺点优点：优点：可以连续再生可以连续再生交换容量高交换容量高死体积小（死体积小（5050 L L以下）以下） 缺点：缺点：基体物质和溶剂对膜可能带来损害基体物质和溶剂对膜可能带来损害工作曲线线性范围受离子交换膜的影响工作曲线线性范围受离子交换膜的影响 离子色谱实验技术与应用课件柱抑制器柱抑制器填充带相反电荷离子交换剂的柱管状抑制器柱抑制器的优点：交换容量高、制备容易早期柱抑制器的缺点： 不能连续再生 死体积大（色谱峰展宽）新型连续自动再生柱抑制器克服了上述缺点离子色谱实验技术与应用课件新型连续自动再生柱抑制器新型连续自动再

15、生柱抑制器 三根高容量、长寿命和易操作的微填充抑制柱。 一根在流路工作 一根用硫酸再生 一根用水冲洗离子色谱实验技术与应用课件Na+ H+H2SO4 H2O 工作工作再生再生待用（待用（清洗）清洗）新型连续自动再生柱抑制器新型连续自动再生柱抑制器离子色谱实验技术与应用课件 洗脱液洗脱液 泵柱废液废液外加水电解产生抑制剂的抑制器外加水电解产生抑制剂的抑制器纯水电源加加压压 进样阀进样阀 抑制器抑制器 检测池反压管离子色谱实验技术与应用课件 洗脱液洗脱液泵柱废液废液 再生液外加外加化学抑制剂连续再生模式流程图化学抑制剂连续再生模式流程图 加压进样阀 抑制器抑制器 检测池离子色谱实验技术与应用课件

16、洗脱液洗脱液泵柱废液废液 再生液外加化学抑制剂再生模式流程图进样阀 抑制器 检测池蠕动泵 高纯水离子色谱实验技术与应用课件 淋洗液 泵 进样阀 柱 抑制器 检测池废液 反压管 电源流出物循环在线流出物循环在线再生模式流程图再生模式流程图离子色谱实验技术与应用课件衍生化将被测物转变为易于检测的形式柱前衍生、柱后衍生紫外衍生、荧光衍生、光度衍生衍生化是不得已而为之离子色谱实验技术与应用课件含柱后衍生装置的分析系统含柱后衍生装置的分析系统输输液液分离分离检测检测 进样进样泵泵进样阀色色谱谱柱柱流流动动相相衍生衍生试剂试剂反应环废废液液加加压压FeFe3+3+CuCu2+2+NiNi2+2+ZnZn2

17、+2+CoCo2+2+MnMn2+2+FeFe2+2+CdCd2+2+UV/VIS检测器记录记录离子色谱实验技术与应用课件阴阳离子同时分离技术阴阳离子同时分离技术采用双流路系统阳离子转变成配阴离子后与无机阴离子一起分析采用两性离子交换剂做固定相采用阴阳离子混合床固定相采用含阴阳离子基团的有机分子包覆固定相柱切换技术（阴阳离子交换柱并联）阴阳离子交换柱串联离子色谱实验技术与应用课件1. 环境领域2. 食品领域3. 其他领域离子色谱的应用离子色谱的应用离子色谱实验技术与应用课件ICIC在环境领域的应用在环境领域的应用主要物质：主要物质：无机阴阳离子、小分子羧酸主要分离模式：主要分离模式：离子交换、

18、离子排斥主要样品：主要样品：水样（江、河、湖泊、饮用水、地下水、 废水、雨水、电厂循环水）大气、大气颗粒物土壤、植物电子制造环境离子色谱实验技术与应用课件饮用水和废水分析标准饮用水和废水分析标准EPAEPA方法方法EPA 218.6EPA 218.6 CrCr6 6的测定EPA 300.0EPA 300.0Method A: 标准阴离子 (F-, Cl-, NO2-, Br-, NO3-, HPO42- or PO43-, SO42-)Method B: 阴离子副产物或卤素氧化物(ClO2-, BrO3-, ClO3-)离子色谱实验技术与应用课件饮用水和废水分析标准EPA 300.1Metho

19、d A: 常见阴离子测定 (F-, Cl-, NO2-, Br-, NO3-, HPO42- or PO43-, SO42-)Method B: 消毒副产物测定 (Br-, ClO2-, BrO3-, ClO3-)EPA 314ppb级ClO4-测定 （致癌、损伤甲状腺功能）离子色谱实验技术与应用课件无机阴离子分析：EPA Method 300.0 A离子色谱实验技术与应用课件无机阴离子分析： EPA Method 300.1 A离子色谱实验技术与应用课件消毒副产物：EPA Method 300.0 B离子色谱实验技术与应用课件消毒副产物：EPA Method 300.1 B(1 ppm)离子

20、色谱实验技术与应用课件0.004.008.0012.0016.00Retention Time (min.)0.0050.00100.00150.00200.00Signal (m V)ClO4ClO4的测定：EPA Method 314.025 g/L in Reagent Water离子色谱实验技术与应用课件Cr+6的测定：EPA 218.6Instrument: Metrohm Modular IC with753 Suppressor Module for Post Column DeliveryBischoff Lambda 1010 UV/Vis DetectorEluent: 2

21、50mM Ammonium Sulfate 100mM Ammonium HydroxidePump Flow: 1.5 mL/minColumn: Cetac ICSep AN1 Column with Guard-Disc TechnologyPCR: 2mM DPC*, 10% Methanol, 1 N Sulfuric Acid * (DPC 1,5 Diphenylcarbazide)Cr+61.89 ppb离子色谱实验技术与应用课件离子色谱实验技术与应用课件离子色谱实验技术与应用课件离子色谱实验技术与应用课件离子色谱实验技术与应用课件离子色谱实验技术与应用课件离子色谱实验技术与应

22、用课件离子色谱实验技术与应用课件离子色谱实验技术与应用课件离子色谱实验技术与应用课件离子色谱实验技术与应用课件离子色谱在食品领域的应用主要物质主要物质无机阴、阳离子有机酸、氨基酸、糖、有机胺食品添加剂主要分离模式：主要分离模式：离子交换、离子排斥、反相主要样品主要样品饮料、粮食、酒、水果、蔬菜、生鲜食品离子色谱实验技术与应用课件牛奶中阴离子牛奶中阴离子IonnConc. Measured(mg/L)RSD(%)Recovery(%)Cl-39230.28106HPO42-317580.28100SO42-31560.5390离子色谱实验技术与应用课件离子色谱实验技术与应用课件离子色谱实验技术与

23、应用课件牛奶中阳离子牛奶中阳离子IonnConc. Measured(mg/L)RSD(%)Recovery(%)Na+43900.67893K+514810.55798Ca2+59110.989104Mg2+41101.0287离子色谱实验技术与应用课件果汁中阳离子果汁中阳离子IonnConc. Measured(mg/L)RSD(%)Recovery(%)Na+534.80.7093K+58800.7499Ca2+585.60.7295Mg2+549.40.9695离子色谱实验技术与应用课件离子色谱实验技术与应用课件离子色谱实验技术与应用课件离子色谱实验技术与应用课件离子色谱实验技术与应用

24、课件离子色谱实验技术与应用课件离子色谱实验技术与应用课件离子色谱实验技术与应用课件离子色谱实验技术与应用课件离子色谱实验技术与应用课件麦芽糖麦芽三糖离子色谱实验技术与应用课件离子色谱实验技术与应用课件离子色谱实验技术与应用课件甜菜蜜中的蔗糖离子色谱实验技术与应用课件离子色谱实验技术与应用课件离子色谱实验技术与应用课件离子色谱实验技术与应用课件离子色谱在其他领域的应用离子色谱在其他领域的应用 农业、化工、石油、电子、地质、医药、生物、能源离子色谱实验技术与应用课件肥料中肥料中Cr+6 （农业）（农业）离子色谱实验技术与应用课件热稳定性盐类（化工）Eluent: 3.5 mM Na2CO3/ 1

25、mM NaHCO3/ 10% Acetone/ 1 mM p-cyanophenol无机阴离子离子色谱实验技术与应用课件无机盐与有机酸Eluent: 4.0 mM Carb/ 1.0 mM Bicarb/ 1.3 mM p-cyanophenol离子色谱实验技术与应用课件Cations (ppm)Eluent: 2 mM HNO3/ 3% Acetone离子色谱实验技术与应用课件水样中水样中ppt级阴离子测定：级阴离子测定：预浓缩技术预浓缩技术 标准溶液标准溶液: F, Cl, NO2, Br, NO3, SO42 1 g/L each水样水样: 300 ng/L Cl, 7 ng/L NO3

26、, 80 ng/L SO4水样体积：水样体积：10 mL10 mL离子色谱实验技术与应用课件离子排斥柱上阴阳离子同时分析 柱柱: TSKgel OAPak-A: TSKgel OAPak-A流动相流动相：1515mM mM 酒石酸酒石酸/2.5mM 18-/2.5mM 18-冠冠-6-6峰峰: 1=SO: 1=SO4 42-2-, 2=Cl, 2=Cl- -, , 3=NO3=NO3 3- -, 4=, 4=系统峰系统峰, , 5=Na5=Na+ +, 6=NH, 6=NH4 4+ +, 7=K, 7=K+ +, , 8=Mg8=Mg2+2+, 9=Ca, 9=Ca2+2+系统峰系统峰离子色谱实验技术与应用课件脂肪酸在离子排斥柱上的反色谱离子色谱实验技术与应用课件离子排斥测水中碳酸离子排斥测水中碳酸样品样品A:自来水B:河水C:池塘水色谱柱：色谱柱： TSKgel OApak-A 流动相：去离子水流动相：去离子水CO32-离子色谱实验技术与应用课件发动机冷却液中阴离子发动机冷却液中阴离子IonnConc. Measured(mg/L)RSD(%)Recovery(%)NO3-413781.23102HPO42-4110270.45399离子色谱实验技术与应用课件请提问请提问离子色谱实验技术与应用课件