课件-第六章-离子色谱分析法.ppt

1、2022-12-26一、基本原理一、基本原理二、离子色谱仪二、离子色谱仪三、离子色谱分析技术三、离子色谱分析技术四、离子色谱在环境分四、离子色谱在环境分析中的应用析中的应用第六章第六章第六章第六章第六章第六章 离子色离子色离子色离子色离子色离子色谱分析法谱分析法谱分析法谱分析法谱分析法谱分析法2022-12-26(Ion Chromatography,Ion Chromatography,Ion Chromatography,简称简称简称IC)IC)IC)利用色谱技术测定离子型物质的方法 色谱色谱:用于分析的一种分离技术用于分析的一种分离技术 离子型物质离子型物质:在水溶液中电离，具有在水溶液

2、中电离，具有 +或或 电荷的电荷的 元素元素 阴离子：阴离子：，2，阳离子：阳离子：，传统离子交换色谱存在着两个难于解决的问题：传统离子交换色谱存在着两个难于解决的问题：(1)(1)需要高浓度淋洗液洗脱且洗脱时间很长；需要高浓度淋洗液洗脱且洗脱时间很长；(2)(2)洗脱后的组分缺乏灵敏、快速的在线检测方法。洗脱后的组分缺乏灵敏、快速的在线检测方法。气相色谱气相色谱 (气固分离，流动相为载气气固分离，流动相为载气)液相色谱液相色谱 (液固分离，流动相为液体液固分离，流动相为液体)(主要分离非极性的有机化合物主要分离非极性的有机化合物)色色谱谱2022-12-26解决措施：解决措施：采用交换容量非

3、常低的特制离子交换树脂为固定相；细颗粒柱填料，高柱效；采用高压输液泵；低浓度淋洗液；在分离柱后，用另外一支抑制柱来消除淋洗液的高本底电导；采用电导检测器检测流出组分。快速分离分析微量无机离子混合物；各种抑制装置及无抑制方法的出现，发展迅速。2022-12-26（1 1）分析速度快）分析速度快 可在数分钟内完成一个试样的分析；（2 2）分离能力高）分离能力高 在适宜的条件下，可使常见的各种阴离子混合物分离；例：使用双柱法，在十几分钟内，可使七种阴离子完全分离。（3）分离混合阴离子的最有效方法）分离混合阴离子的最有效方法（4）仪器流路采用全塑件，玻璃柱，耐腐蚀）仪器流路采用全塑件，玻璃柱，耐腐蚀离

4、子色谱法的特点离子色谱法的特点离子色谱法的特点离子色谱法的特点离子色谱法的特点离子色谱法的特点2022-12-26离子色谱法的类型离子色谱法的类型离子色谱法的类型离子色谱法的类型离子色谱法的类型离子色谱法的类型（一）离子交换色谱法（一）离子交换色谱法 树脂上可电离离子与流动相中具有相同电荷的离子及被测组分的离子进行可逆交换而分离。应用最广泛的离子色谱方法，主要用于分析阴阳离子，凡是在溶剂中能够电离的物质通常都可以用离子交换色谱法来进行分离。无机离子、有机酸、氨基酸、多肽及核酸。2022-12-262022-12-26慢慢中等中等快快淋洗液淋洗液2022-12-26分离阴离子分离阴离子分离阴离子

5、0246810121416Retention time(min)08mSF-NO3-SO42-Cl-NO2-Br-HPO42-2022-12-26分离阳离子分离阳离子分离阳离子02468101214Retention time(min)01234Na+NH4+K+Mg2+Ca2+S2022-12-26离子色谱法的类型离子色谱法的类型离子色谱法的类型离子色谱法的类型离子色谱法的类型离子色谱法的类型（二）离子排斥色谱法（二）离子排斥色谱法 基于溶质和固定相之间的Donnan排斥作用的离子色谱法。在固定相与流动相的界面存在一个假想的Donnan膜，游离状态的离子因受固定相表面同种电荷的排斥作用而无法

6、穿过Donnan膜进入固定相，在空体积（排斥体积）处最先流出色谱柱。而弱离解性物质可以部分穿过Donnan膜进入固定相，离解度越低的物质越容易进入固定相，其保留值也就越大。于是，不同离解度的物质就可以通过离子排斥色谱法得以分离。分离过程中，流动相的作用是改变溶液的pH值，如HCl、H2SO4、HNO3等。适用于从强酸中分离弱酸，以及弱酸的相互分离。2022-12-26离子色谱法的类型离子色谱法的类型离子色谱法的类型离子色谱法的类型离子色谱法的类型离子色谱法的类型（三）离子抑制色谱法（三）离子抑制色谱法 通过控制流动相pH值，使弱酸性或弱碱性溶质的离解得到抑制，以未离解的分子状态在固定相上分配或

7、吸附，从而达到保留与分离的液相色谱方法。分离过程中，流动相的作用是改变溶液的pH值，如HCl、H2SO4、HNO3等。适用于从强酸中分离弱酸，以及弱酸的相互分离。2022-12-26离子色谱法的类型离子色谱法的类型离子色谱法的类型离子色谱法的类型离子色谱法的类型离子色谱法的类型（四）离子对色谱法（四）离子对色谱法 是将与被分析离子带相反电荷的离子(配对离子或反离子)加到流动相中，与溶质离子结合形成弱极性离子对，此离子对在流动相中不易离解而迅速转移到键合相中，进而在固定相和流动相间进行分配，最终实现分离的一种色谱模式。适于分析表面活性剂离子等。分离的方式分离的方式w离子排斥离子排斥 ：离解常数

8、和疏水性 w离子对离子对 (RP)(RP)：对离子对试剂的亲和力 离子对化合物的疏水性w离子抑制离子抑制 (RP)(RP)：在特定 pH下的疏水性w离子交换离子交换 ：离子价态和离子半径2022-12-26二二二二二二 离子色谱仪离子色谱仪离子色谱仪离子色谱仪离子色谱仪离子色谱仪2022-12-26流动相储罐流动相储罐泵泵保护柱保护柱分析柱分析柱抑制器抑制器色谱工作站色谱工作站流路流路离子交换离子交换分离分离抑制电导抑制电导检测器检测器数据采集和仪数据采集和仪器控制器控制进样器进样器电导池电导池2022-12-262022-12-26w色谱柱、淋洗液的温度色谱柱、淋洗液的温度w淋洗液的浓度与组

9、成淋洗液的浓度与组成w淋洗液的流速淋洗液的流速w淋洗液中的杂质淋洗液中的杂质影响色谱分析的各种条件影响色谱分析的各种条件影响色谱分析的各种条件影响色谱分析的各种条件影响色谱分析的各种条件影响色谱分析的各种条件淋洗液 泵色谱柱检测器 泵液分离 检测 记录F-NO3-SO42-Cl-NO2-Br-HPO42-进样阀抑制器检测池进样u 进样进样-样品环进样样品环进样u 分离分离-离子交换分离离子交换分离u 检测检测-电导检测电导检测(抑制型抑制型)2022-12-26检测方式检测方式w电导电导w电化学(安培法)w 紫外可见光度法w 荧光法2022-12-26抑制器抑制器w 安装在电导池之前安装在电导

10、池之前w 提高待测离子的电导率：提高待测离子的电导率：提高灵敏度提高灵敏度w 降低背景电导降低背景电导 (淋洗液淋洗液):):减少噪音减少噪音Na+,OH-H2OY Y+NaNa+X X-:样品中的阴离子Y Y+:样品中的阳离子H H2 2O OH H2 2O OOHOH-NaNa+Y Y+H H2 2O NaO Na+Y Y+X X-Na Na+CO CO3 32 2-(样品,淋洗液)H H+H H+CO+CO3 32-2-H H+X X-至检测器H H2 2COCO3 3H H+X X-H H2 2O OH H2 2 +OH+OH-H H2 2O ONaNa+OHOH-,H,H2 2H H

11、2 2O,O,O O2 2 废液废液电极电极 （）（）电极电极 （）（）纯水或来自检测器的流体 H H+H H+H H+H H+阳离子交换膜阳离子交换膜电化学自再生抑制器的工作原理（阴离子）电化学自再生抑制器的工作原理（阴离子）电化学自再生抑制器的工作原理（阴离子）电化学自再生抑制器的工作原理（阴离子）电化学自再生抑制器的工作原理（阴离子）电化学自再生抑制器的工作原理（阴离子）抑制器的作用抑制器的作用废液Back Ground：Na2CO3/NaHCO3(700S)NaF,NaCl,NaNO3Na2HPO4,Na2SO4Retention timeConductivityNaFNaClNaNO

12、3Na2HPO4Na2SO4Back Ground：Na2CO3/NaHCO3(700S)Retention timeConductivityHFHClHNO3H3PO4H2SO4Retention timeBack Ground：H2CO3(15S)Conductivity2022-12-26三三三三三三 离子色谱分析技术离子色谱分析技术离子色谱分析技术离子色谱分析技术离子色谱分析技术离子色谱分析技术1 1 去离子水制备技术去离子水制备技术2 2 分离方式及检测方式的选择分离方式及检测方式的选择 3 定量方法定量方法纯度尽可能高2022-12-26样品处理样品处理样品处理样品处理样品处理样品

13、处理过滤过滤样样品中除去品中除去颗颗粒物粒物用用0.45m 0.45m 或或0.22m 0.22m 滤滤膜膜用高用高纯纯水冲洗水冲洗滤滤膜膜 ，以减少沾，以减少沾污污稀稀释释待待测测物物浓浓度度较较高高时时，应预应预先稀先稀释释.降低干降低干扰扰物的物的浓浓度度.去除干扰物去除干扰物预处理柱，超滤预处理柱，超滤固相萃取固相萃取 液相萃取液相萃取 离心离心 盐析盐析在线柱处理在线柱处理Conc.of standard标准响应值定量计算定量计算定量计算根据标样制作校正曲线根据标样制作校正曲线.以此为标准计算样品中的待测离子以此为标准计算样品中的待测离子0.005.0010.015.020.0 浓度（ppm)0.005.00e+51.00e+61.50e+62.00e+62.50e+6 响应样品响应值Conc.of sample