离子色谱法的基本原理

离子色谱法1离子色谱法的基本原理2离子色谱仪3离子色谱的应用1.离子色谱法的基本原理离子色谱法(ionchromatography,IC)，是高效液相色谱法的一种，是分析离子的一种液相色谱法。根据分离机理可分为高效离子交换色谱(HPIC)离子对色谱(MPIC)离子排斥色谱(HPIEC)1.离子色谱法的基本原理1975由H.Small等人首次提出根据是否含有抑制器抑制型离子色谱非抑制型离子色谱(HPIEC)1.离子色谱法的基本原理分离原理离子色谱主要是利用离子交换基团之间的交换，即利用离子之间对离子交换树脂的亲和力差异而进行分离。Temporalcourse淋洗液慢中等快离子电荷：离子的价数越高，对离子交换树脂的亲和力越大。离子半径：电荷数相同的离子，离子半径越大（越易极化），对离子交换树脂的亲和力也越大。ＳＯＳＯ４４２２－－ＣＯ３２－ＣＯ３２－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－ＨＣＯＨＣＯ３３－－＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋ＳＯＳＯ４４２２－－ＣＯ３２－ＳＯ４２－ＣＯ３２－ＣＯ３２－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－ＣｌＣｌ－－＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋ＣｌＣｌ－－ＨＣＯ３－ＣＯＣＯ３３２２－－ＣＯ３２－ＣＯ３２－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－ＨＣＯＨＣＯ３３－－ＨＣＯ３－＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋ＣＯＣＯ３３２２－－ＳＯ４２－ＨＣＯＨＣＯ３３－－Ｃｌ－ＳＯ４２－Ｃｌ－ＨＣＯＨＣＯ３３－－ＣＯＣＯ３３２２－－ＣＯ３２－ＨＣＯ３－ＨＣＯＨＣＯ３３－－ＣＯＣＯ３３２２－－ＣＯ３２－ＣＯ３２－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－TemporalcourseＣＯ３２－ＨＣＯ３－ＣＯ３２－ＨＣＯ３－ＣＯ３２－ＨＣＯ３－ＨＣＯＨＣＯ３３－－ＣＯ３２－ＨＣＯ３－ＣＯ３２－＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋ＨＣＯ３－ＳＯ４２－ＣＯ３２－ＣＯ３２－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－Ｃｌ－＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋ＳＯＳＯ４４２２－－ＣＯ３２－ＣＯ３２－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－ＨＣＯＨＣＯ３３－－＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋ＳＯＳＯ４４２２－－ＣＯ３２－ＣＯ３２－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－ＨＣＯＨＣＯ３３－－＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋ＳＯＳＯ４４２２－－ＳＯＳＯ４４２２－－ＣＯ３２－ＳＯ４２－ＣＯ３２－ＣＯ３２－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－ＣｌＣｌ－－＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋ＳＯ４２－ＣＯ３２－ＣＯ３２－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－ＣｌＣｌ－－＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋ＣｌＣｌ－－ＣｌＣｌ－－ＨＣＯ３－ＣＯＣＯ３３２２－－ＣＯ３２－ＣＯ３２－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－ＨＣＯＨＣＯ３３－－ＨＣＯ３－＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋ＣＯＣＯ３３２２－－ＣＯ３２－ＣＯ３２－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－ＨＣＯＨＣＯ３３－－ＨＣＯ３－＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋ＣＯＣＯ３３２２－－ＣＯＣＯ３３２２－－ＳＯ４２－ＨＣＯＨＣＯ３３－－ＨＣＯＨＣＯ３３－－Ｃｌ－ＳＯ４２－ＳＯ４２－Ｃｌ－Ｃｌ－ＨＣＯＨＣＯ３３－－ＣＯＣＯ３３２２－－ＣＯ３２－ＨＣＯ３－ＨＣＯＨＣＯ３３－－ＣＯＣＯ３３２２－－ＣＯ３２－ＨＣＯ３－ＨＣＯＨＣＯ３３－－ＣＯＣＯ３３２２－－ＣＯ３２－ＣＯ３２－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－TemporalcourseＣＯ３２－ＨＣＯ３－ＣＯ３２－ＣＯ３２－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－ＣＯ３２－ＣＯ３２－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－ＣＯ３２－ＣＯ３２－ＨＣＯ３－ＨＣＯＨＣＯ３３－－ＨＣＯ３－ＨＣＯＨＣＯ３３－－ＣＯ３２－ＨＣＯ３－ＣＯ３２－ＨＣＯ３－ＣＯ３２－ＣＯ３２－＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋ＨＣＯ３－ＳＯ４２－ＣＯ３２－ＣＯ３２－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－Ｃｌ－＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋ＨＣＯ３－ＳＯ４２－ＣＯ３２－ＣＯ３２－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－Ｃｌ－＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋ＨＣＯ３－ＳＯ４２－ＣＯ３２－ＣＯ３２－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－Ｃｌ－＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋1.离子色谱法的基本原理分离原理Column：IonPacAG12A/AS12AEluent：2.7mMNa2CO30.3mMNaHCO3Flowrate：1.2mL/minDetection：Conductivity(ASRSRecyclemode)0246810121416Retentiontime(min)08mSF-NO3-SO42-Cl-NO2-Br-HPO42-例1：分离阴离子1.离子色谱法的基本原理Column:IonPacCS12A,CG12AEluent:20mMMethanesulfonicacidFlowrate:1.0mL/minDetection:Conductivity（CSRSRecyclemode)02468101214Retentiontime(min)01234Na+NH4+K+Mg2+Ca2+µS1.离子色谱法的基本原理例2：分离阳离子1.离子色谱法的基本原理离子交换色谱法的特点•快速方便•灵敏度高•选择性好•可同时分析多种离子化合物2.离子色谱仪2.离子色谱仪输液泵进样系统—六通阀分离系统—色谱柱抑制器检测系统记录系统组成离子色谱仪的基本构成进样系统--六通阀2.离子色谱仪离子交换色谱柱的填料是阴、阳离子交换树脂，是在有机高聚物或硅胶上接枝有机季铵或磺酸基团。1.离子色谱法的基本原理色谱柱的填料阴离子交换树脂(乳胶型）ＳＯ３－ＳＯ３－ＳＯ３－ＳＯ３－Ｎ＋Ｒ３Ｎ＋Ｒ３Ｎ＋Ｒ３Ｎ＋Ｒ３Ｎ＋Ｒ３Ｎ＋Ｒ３Ｎ＋Ｒ３Ｎ＋Ｒ３Ｎ＋Ｒ３Ｎ＋Ｒ３Ｎ＋Ｒ３Ｎ＋Ｒ３５μm＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋ＳＯ３－ＳＯ３－ＳＯ３－ＳＯ３－Ｎ＋Ｒ３Ｎ＋Ｒ３Ｎ＋Ｒ３Ｎ＋Ｒ３Ｎ＋Ｒ３Ｎ＋Ｒ３Ｎ＋Ｒ３Ｎ＋Ｒ３Ｎ＋Ｒ３Ｎ＋Ｒ３Ｎ＋Ｒ３Ｎ＋Ｒ３５μm＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋阳离子交换树脂(接枝型)ＣＯＯ－ＣＯＯ－ＣＯＯ－ＣＯＯ－ＣＯＯ－ＣＯＯ－ＣＯＯ－ＣＯＯ－ＣＯＯ－ＨＰＯ３－ＨＰＯ３－ＨＰＯ３－ＨＰＯ３－ＨＰＯ３－ＨＰＯ３－ＨＰＯ３－ＣＯＯ－ＣＯＯ－ＣＯＯ－ＣＯＯ－ＣＯＯ－ＣＯＯ－ＣＯＯ－ＣＯＯ－ＣＯＯ－ＨＰＯ３－ＨＰＯ３－ＨＰＯ３－ＨＰＯ３－ＨＰＯ３－ＨＰＯ３－ＨＰＯ３－安装在电导池之前提高待测离子的电导率：提高灵敏度Na+,Cl-H+,Cl-降低背景电导(淋洗液):减少噪音Na+,HCO3-H2CO3Na+,OH-H2O抑制器2.离子色谱仪电极－电极＋+离子交换膜离子交换膜淋洗液格网再生液格网再生液格网至分离柱至检测池排放检测池或再生液瓶抑制器的结构2.离子色谱仪Y+Na+X-:样品中的阴离子Y+:样品中的阳离子H2OH2OOH-Na+Y+H2ONa+Y+X-Na+CO32-(样品,淋洗液)H+H++CO32-H++X-H++O2H2OH2+OH-H2ONa+OH-,H2H2O,O2电极（－）电极（＋）纯水或来自检测器的流体H+H+H+H+阳离子交换膜阳离子交换膜抑制器的工作原理(阴离子)至检测器H2CO3H+X-废液废液2.离子色谱仪抑制器的作用废液BackGround：Na2CO3/NaHCO3(700μS)NaF,NaCl,NaNO3Na2HPO4,Na2SO4～～RetentiontimeConductivityNaFNaClNaNO3Na2HPO4Na2SO4BackGround：Na2CO3/NaHCO3(700μS)～～RetentiontimeConductivityHFHClHNO3H3PO4H2SO4RetentiontimeBackGround：H2CO3(15μS)Conductivity2.离子色谱仪H2OH2OH++O2H2OH2+OH-H2O废液/气体废液H2OSO42-Y+X-H+MSA-(样品，淋洗液）OH-OH-MSA-SO42-X-OH-MSA-SO42-X-H+MSA-,O2H2O,H2H++OH-Y++OH-H+至检测器H2OY+OH-X-:样品中的阴离子Y+:样品中的阳离子电极（＋）电极（－）阴离子交换膜阴离子交换膜纯水或来自检测器的液体抑制器的工作原理(阳离子)2.离子色谱仪电导检测器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检测系统--检测方式2.离子色谱仪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溶液至检测池电极检测池2.离子色谱仪电导检测器电力冷却水/HPW锅炉蒸汽中的杂质食品/饮料酒/饮料/糖果饮料中有机酸造纸./纸浆纸浆液・处理水张纸和液体中的离子农业肥料/土壤/植物/等土壤中离子医学血液/尿尿中草酸化妆品化妆品/清洁剂/洗发液化妆品液体中的阴离子制药化学/液体化学品中的重金属应用领域举例领域环境./污染雨水/河水/大气/污水雨水中离子城市用水自来水/水源自来水中消毒副产物样品应用化学品设备提取物/聚合物环氧类粘合剂中的阴离子电子/半导体高纯水・晶片冲洗水高纯水中的离子型杂质金属/钢材表面处理液・镀槽・冷却水电镀槽中的抗坏血酸3.离子色谱的应用3.离子色谱的应用例1：自来水中无机阴离子的检测12345C色谱条件；1mMNaHCO3/3.2mMNa2CO3；0.7mL/min;20µL1Cl－-2NO3－6233SO42－135g/kg例2：肥料中无机阴离子的检测色谱条件：Na2CO3/NaOH,2.0/15.0;1.5µL单位：ppm1Cl－-2n.d.-3NO3/CO32－-4SO42－-5n.d.-6PO43－3627柠檬酸52例3：可乐中无机阴离子的检测1Cl－741.02SP3n.d.4NO3－8.85PO43－504.36SO42－238.57草酸9.0ppm例4：尿样中无机阴离子的检测1Na10.02K998.83Mg75.54Ca75.95腐胺14.96尸胺4.27组胺4.1ppm标准溶液例5：生物有机胺中阳离子及胺类物质的检测1柠檬酸63.42酒石酸48.13苹果酸7281.34n.d-5乳酸29.96System-ppm例6：苹果汁中柠檬酸等离子的检测1.葡萄糖190822.果糖185173.蔗糖67584ppm例7：可口可乐中糖类物质的检测•保留时间定