4、5-离子色谱分析技术(王艳红)

离子色谱分析技术实验指导农业部参茸产品质量监督检验测试中心王艳红2013年4月7日1内容简介1、IC-761型离子色谱仪的基本操作及应用（主要包括离子色谱分析仪的基本结构及简单的工作原理；离子色谱分析仪的基本操作步骤及定性、定量分析方法。）2、离子色谱法测定土壤中氟离子的含量（主要包括离子色谱分析中样品的前处理方法及采用外标法对土壤中氟离子的含量进行定量分析）2实验一IC-761型离子色谱仪的基本操作及应用一、实验目的1.了解离子色谱分析仪的分析对象及应用领域。2.了解离子色谱分析仪的基本结构及简单的工作原理。3.掌握离子色谱分析仪的基本操作步骤及定性、定量分析方法。二、离子色谱分析的对象及应用领域1.分析对象无机的阴、阳离子：如卤素及简单的酸根等阴离子；碱金属、过渡金属等阳离子。有机的阴、阳离子：如有机酸、烷基磺酸、磷酸；铵盐、生物碱等。天然有机物和生物物质：如糖、醇、酚；氨基酸、肽、蛋白质等。2.应用领域环境领域：大气成分（粉尘、颗粒物、雾、酸气）、酸雨、水质分析等。食品领域：生鲜、果菜、酒、饮料、纯净水分析、酿造过程监控等。农业领域：农药、肥料、土壤、饲料、粮食、植物分析等。生物医学领域：血液、尿、输液成分、临床检查、人体微量元素分析等其它如制药、工业及化工方面也有应用。三、基本原理1．分离原理：离子色谱按原理主要分为离子交换色谱、离子排斥色谱、离子对色谱及静电离子色谱等。其中最常用的是离子交换色谱，其原理是以离子交换树脂作为固定相，树脂上具有固定离子基团及可交换的离子基团。当流动相带着组分电离生成的离子通过固定相时，组分离子与树脂上可交换的离子基团进行可逆变换。根据组分离子对树脂亲合力不同而得到分离。主要应用于无机和有机阴、阳离子的分析。2．检测原理：样品中的组分离子在分离柱分离后，随着流动相进入检测器，检测器连续地将不同组分的浓度变化情况记录下来并转变为电信号输入记录仪，得到一个随时间变化的分离组分的色谱图。在一定的色谱条件下组分离子的色谱峰的流出时间即保留时间是固定的，以此作为组分离子的定性依据；在一定的浓度范围内组分离子的峰面积（或3峰高）正比于组分的浓度，仪器拾得此信号给出组分离子的定量结果。离子色谱的检测器主要有电导检测器、安培检测器及紫外检测器等。其中最常用的是电导检测器，而且电导检测器也是通用型的检测器。电导检测器是利用每种离子的摩尔电导率不同，进而形成的电导不同，进行检测。主要作用原理是用两个相对电极测量水溶液中离子型溶质的电导率，由电导率的变化测定溶液中离子的浓度。四、离子色谱仪的基本构成离子色谱仪一般由流动相输运系统、进样系统、分离系统、抑制或衍生系统、检测系统及数据处理系统等几部分组成；对应的结构主要有淋洗液、高压泵、进样阀、阴、阳离子色谱柱、抑制器、电导检测器等。五、仪器、试剂和实验用品1．仪器仪器型号：瑞士万通IC-761型离子色谱仪，自动进样器色谱柱：MetrosepASupp4250型阴离子分析柱（250×4.0mm），MetrosepASupp4/5Guard保护柱（50×4mm）。2．分析条件流动相：1.8mmol/L碳酸钠+1.7mmol/L碳酸氢钠淋洗液，50mM硫酸抑制器再生液，进样体积：20μL，流速：0.8mL/min。3．试剂标准溶液：氟离子1000mg/L标准储备液（离子色谱专用）。碳酸钠、碳酸氢钠及浓硫酸，甲醇（色谱醇），去离子水，溶液均用电阻率大于18MΩ超纯水配制。所有试剂均为分析纯或优级纯。4．实验用品针孔式滤膜（水膜）、5ml注射器、0.5ml、1ml、5ml移液管，10ml具塞刻度试管，100ml容量瓶等。六、操作步骤1．开机前首先检查一下是否有淋洗液、再生液和冲洗液。2．接通电源，启动计算机，打开IC-761型离子色谱仪的主机及相关配置的电源。双击电脑桌面上的离子色谱仪IC软件图标，输入用户名（metrohm），则出现一个窗口。43．在窗口内依次点击“文件”“打开”“系统”，出现选择系统的窗口，选定“阴离子进样”系统，打开这个系统。4．出现选定系统的画面。依次点击画面上的“控制”“连接到工作平台”，则左下角出现：on-line761compactIC，则证明计算机与761型离子色谱仪的主机已连接上。5．双击系统画面上的显示器图标。出现“Watchwindow”图标，显示压力和电导值双击系统画面上的离子色谱主机图标，出现程序条件设定窗口，可设定流速等相关检测条件。6．将主机内的排气阀打开，即逆时针旋转1/2圈，在程序条件设定窗口调节流速为2.0ml/min，点击“发送到仪器”和“保存”，将5ml注射器插入主机下面的排气孔，然后只打开IC泵，用注射器抽气5min，将管路内的气泡全部排出后，关上IC泵和排气阀，流速调成0.7ml/min。7．在系统的画面上点击“控制”“启动硬件（测量基线）”在测量基线过程中必须20min切换一次抑制器，即点击程序条件设定窗口的“切换”。8．将待测的标液及样品溶液分别按顺序放于自动进样器上，将自动进样器电源打开，按“start”键，灯开始闪烁，等待进样。9．色谱图基线平稳后（至少30min以上）点击工具栏中的“method”“passport”在passport窗口设置色谱运行的详细信息（包括样品标识、分离柱、洗脱液及有关色谱图日期时间等信息，这些信息将显示在结果报告上）。10．建立方法，点击工具栏中的“method”“methodsetup”在methodsetup窗口设置数据采集和方法评估的一些参数，（包括分析时间、色谱图处理程序及方法贮存的路径等重要信息），在程序条件设定窗口设置相应的流速“文件”“保存方法”11．在系统的画面上的“控制”“开始测定”输入样品信息，记录色谱图依上方法逐一测定标液及样品溶液样品分析结束后，色谱图自动保存。七、校正过程（定性、定量分析过程）1．如果分析谱图结果积分不满意，进行手动积分，即对色谱图进行手动处理。从分析结果色谱图文件的窗口打开要处理的谱图结果，选择工具栏上“峰编辑”图标可进行手动积分（较少使用）。2．如果积分结果满意（或者手动积分后），对分析结果进行单点校正或多点校正，建5立标准曲线。根据标液保留时间可对样品进行定性分析；根据标准曲线，可对样品进行定量分析。打开第一个浓度标液的色谱图“方法”“校正”“组分”在组分表中点击‘添加“，并在名字（name）下输入相应的离子名称选择“浓度”在弹出对话框中选择相应的单位，并且确定以峰面积或峰高来定量，然后选择“添加”点击确定在level1下面输入第一组相应离子标液的浓度值依次添加在level2、level3等不同浓度的标液值，添加完毕，选择校正确定退出组分菜单点击“Appearance设置外观”标签选组分名称确定保存Yes关闭色谱图“文件”“打开”色谱图按ctrl同时选择多个色谱图（所有标样的色谱图，包括样品图）点击“到批次”在弹出对话框中输入一个名称确定出现重新处理窗口点击编辑样品表，在弹出的对话框中找到校准水平确认编号点击（checkmarkbutton）选择”重新校正”后点击”重新处理”处理完毕后自动关闭对话框则数据处理完毕。打开任一标准谱图，可查看标准曲线。样品也已根据这个校准曲线定量。打开样品色谱图点击“制作报告”，打印出来即可得结果报告八、关闭仪器1．分析结束后，要用流动相冲洗流路及色谱柱30min以上，将流路及残留在色谱柱中的样品冲洗干净，然后再关机。2．依次点击系统画面上的“控制”“关闭硬件”从工作平台断开。3．依次点击系统画面上的“系统”“关闭”，关闭系统。4．关闭软件。5．关闭计算机。6．关闭电源。九、注意事项1．开机前要检查是否有淋洗液；2．运行前首先应进行排气；3．走基线时，应保证20min切换一次抑制器；4．所有淋洗液、再生液及上机液均应用0.45μm的滤膜过滤；5．淋洗液和再生液应定期更换；6．如果离子色谱长期（1周)不用，应当将分离柱卸下，用甲醇：水=1：4冲洗管路。6实验二离子色谱法测定土壤中氟离子的含量一、实验目的1．了解样品的前处理方法。2.采用外标法对土壤中氟离子的含量进行定量分析。3.了解保留时间定性和峰面积定量。二、实验原理用淋洗液或直接用去离子水提取土壤样品中的氟离子（F-），用水稀释到合适的浓度，经净化后，采用阴离子色谱柱和电导检测器分离检测，外标法定量。三、仪器、试剂和实验用品1．仪器仪器型号：瑞士万通IC-761型离子色谱仪色谱柱：MetrosepASupp4250型阴离子分析柱（250×4.0mm），MetrosepASupp4/5Guard保护柱（50×4mm）。2．分析条件流动相：1.8mmol/L碳酸钠+1.7mmol/L碳酸氢钠淋洗液，50mM硫酸抑制器再生液，进样体积：20μL，流速：1.0mL/min。3．试剂氟化钠（优级）、碳酸钠、碳酸氢钠及浓硫酸，甲醇（色谱醇），去离子水，溶液均用电阻率大于18MΩ超纯水配制。所有试剂均为分析纯或优级纯。4．实验用品土壤：过40目（0.38mm）筛的土壤粉末样品；离子色谱用固相萃取柱（IC-RP小柱），针孔式滤膜（水膜）、5ml注射器、0.5ml、1ml、5ml移液管，150ml三角瓶，滤纸，聚乙烯瓶、漏斗、10ml具塞刻度试管，100ml容量瓶等。四、操作步骤1．样品处理用电子分析天平称取土壤样品2g（精确到0.0001g）于150mL聚乙烯瓶中，加入100ml7去离子水（或淋洗液），塞紧瓶塞，振荡器上振荡10min，振荡后，再超声25min，静止30min后过滤液或离心，取8ml滤液（或上清液）用0.45μm的滤膜过滤，备用。再将上述处理的滤液经过固相萃取柱（IC-RP小柱）处理，以除去少量水溶性腐殖酸和蛋白质及其它有机物，减少干扰组分，并保护分离柱，延长其使用寿命。在使用IC-RP小柱前，需按以下步骤对其进行活化后方可处理样品：（1）用5mL甲醇活化RP小柱，推动速度每分钟不超过3mL；（2）用10mL去离子水冲洗RP小柱，推动速度每分钟不超过3mL；（3）将小柱放置20分钟；（4）将8mL上述处理的样品滤液缓慢推入小柱，推动速度每分钟不超过3mL，弃去前2mL；收集5mL经IC-RP预处理后的样品直接上机进样（如果样品浓度过高可稀释，样品浓度应在标准曲线范围内）。2．标液的配制（1）氟离子标准储备液（1000μg/mL）：精密称取氟化钠0.221g，用去离子水定容100ml，摇匀，备用。（2）氟离子标准工作液（10μg/mL）：准确吸取1000μg/mL的氟离子标准储备液1mL，用去离子水稀释定容100ml，备用。（3）标准曲线配制：取浓度为10μg/mL的氟离子标准工作液，分别配制浓度为2.0μg/mL，4.0μg/mL，6.0μg/mL，8.0μg/mL，10.0μg/mL的标液，过0.45μm的微孔滤膜。准备做标准曲线。也可同学自己设计标准系列浓度，标准溶液点数不少于5个，最高浓度不超过10ug/mL。3．上机操作：将处理的标液及样品液（先放标液，再放样品液）按顺序放入自动进样器上，余下操作部分同“实验一”的上机操作步骤。五、数据处理：打开标液及样品的色谱图，按“实验一”“校正”操作步骤进行数据处理，可以单点校正或多点校正，最后得到的是样品中氟离子浓度（μg/mL）。六结果计算计算试样土壤中氟离子含量的公式：试样土壤中氟离子的含量（mg/kg）=c×v×f／m式中：c——试样中氟离子的浓度，μg/mL；8m——试样的称样量，g；f——试样溶液的稀释倍数；v——试样的定容体积，ml；七、注意事项1．开机前要检查是否有淋洗液；2．运行前首先应进行排气；3．处理样品时必须是水或淋洗液为基质的；4．所有淋洗液、再生液及样品上机液均应用0.45μm的滤膜过滤；5．未知样品溶液浓度应先稀释再上机，浓度最好在0.5-50μg/mL。学生要求1、在上课前，对实验必须进行预习。请同学找一下《色谱分析》类相关的教材，熟悉一下关于色谱