离子色谱的定性定量分析

张海鸥

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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。

离子色谱的相关介绍(五个方

面) 实验内容

一.离子色谱简介包括：定义、分析对象、分离方式、 检测方式

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

离子色谱分析的对象物质离子类别无机阴离子 无机阳离子 有机阴离子 有机阳离子 天然有机物

主要离子种类卤素及简单阴离子、酸根阴离子、阳离子的配阴离子 碱金属、铵离子、碱土金属、过渡金属、稀土元素 有机酸、烷基硫酸、烷基磺酸、磷酸、多聚磷酸 胺、醇胺、铵盐、吡啶、生物碱、锍盐 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

离子色谱的分离方式 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

二、离子色谱仪结构介绍

离子色谱系统构成淋洗淮贮 存罐 淋洗液输 送 泵

抑制器装置

抑制电导 检测 电导池

样品注射

保护柱 离子交换 分离 色谱工作站 分析柱

数据采集和仪 器控制

11811-02

ICS2000内部结构图1. 淋洗液阀 2. 泄漏传感器 3. 泵头 4. 压力传感器 5. 进样阀 6. 柱温箱(可选件) 7. 抑制器

8. 电导池9. 第二抑制器安装架 10. 屏幕亮度调节旋钮 11. 管路卡槽

ICS-2000流路图

离子色谱的基本构成 样品进样 ： 样品环进样 分离 检测: : 离子交换分离 电导检测(抑制型)

定量环进

样装样(LOAD)

开始分析进样阀淋洗液(INJECT)

淋洗液

废液 废液 样品

样品

至分离柱 样品环

至分离柱

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+, ClH+, Cl减少噪音 Na+, HCO3H2CO3

降低背景电导 (淋洗液) :

Na+,

OH-

H2O

抑制器的作用NaF,NaCl,NaNO3 Na2HPO4,Na2SO4Back Ground: Na2CO3 / NaHCO3

Conductivity Conductivity

~ ~

(700μS)

Retention time

NaF

NaCl

NaNO3 Na2HPO4

Na2SO4

~ ~

Back Ground: Na2CO3 / NaHCO3

(700μS)

Retention time

废液HF HCl HNO3 H3PO4 H2SO4Conductivity

Back Ground: H2CO3 (15μS) Retention time

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

至检测池 电 极

溶液

检测池

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

色谱分离淋洗液

慢 中等

快

临时性 过程

离子交换分离机理CO32- SO42-

+ HCO3 + CO32- 临时过程 + + HCO3- + CO32- + + HCO3- + HCO3- + HCO3- + + CO32--

CO32- HCO3-

HCO3-

+ HCO3 + CO32- SO4 - + + HCO3- +CO 2- 3 + + HCO3- Cl- + HCO3- + HCO3- + + CO32--

CO32- Cl-

HCO3-

+ HCO3 + SO42- + + HCO3- + CO 2- 3 + + HCO3- + Cl- + HCO3- + + CO32--

CO32-

CO32- HCO3-

HCO3-

+ HCO3- + SO42- + + HCO3- + CO 2- 3 + + HCO3- Cl- + HCO3- + HCO3- + + CO32-

CO32- CO32- HCO3-

Cl-

+ HCO3- + CO32- SO4 + + HCO3- + CO32- + + HCO3- + HCO3- + HCO3- + + CO32-

CO32-

SO42- HCO3-

HCO3-

抑制器的工作原理 (阴离子)废液

X-: 样品中的阴离子 Y+: 样品中的阳离子

纯水或来自检 测器的流体

电极 (+)H2O , O2 H+

H

+

H + O2

+

H2O

H2O

阳离子交换膜K+ Y+ X- OH(样品, 淋洗液) H+ Na Y + +

H

+

H+ + OHH+ + X-

H2OH+X-

至检测器

阳离子交换膜废液 K OH , H2+ -

Y++ K

OH

-

H2 + OH

-

H2O

H2 O

电极 (-)