离子色谱仪的原理及应用课件
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Conductivity
Back Ground： H2CO3 (15μS) Retention time
双柱离子色谱法
在分离柱后接上一个抑制柱,它的作用是降低 淋洗液本身的电导,相应地提高被测离子的检 测灵敏度。
抑制器的作用
淋洗液 (Na2CO3) - , SO - 2 样品 F , CI 4 F分析柱 mS CI SO42 -
至分离柱
4 色谱柱
• 因为流动相是强酸 强碱，故柱子不能 是金属柱。包括泵 、管道、阀、色谱 柱和接头都要用 PEEK制成。 • IC能否是正相色谱 ？
5 检测器
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
紫外－可见光度检测器
紫外直接吸收或可见光光度法测定选择性 强 荧光法检测器 电化学检测器 在特定的条件下可对某些化合物直接进行 氧化还原反应
其中-SO3-和有机聚合物牢固结合形成固定部分，而H+是可流
动的，能为其它阳离子所交换:
R—SO3H
+ M+ = R—SO3 M + H +
强酸性 －SO3- H+
阳离子交换树脂 弱酸性 －COO- H+
Na+、Ca2+: 谁先被洗出？为什么？
分离阳离子
4 Na+ 3 µS NH4+
K+
Mg2+ 2 1 0 0 2 4 6 8 10 Retention time (min)
双柱离子色谱法
离子色谱通用的检测器是电导检测器,离子 色谱淋洗液为强电解质的酸碱溶液时，由于淋 洗液的电导本底值高,而被测物的浓度又大大 小于流动相电解质的浓度,这样难以测量由于 样品离子的存在而产生微弱电导的变化。
抑制器的作用
NaF,NaCl,NaNO3 Na2HPO4,Na2SO4
Back Ground： Na2CO3 / NaHCO3
不经过抑制：
废液 阴离子抑制 H2O 器
H+
Na+ OH-
NaF, NaCl, Na2SO4 in Na2CO3 废液 H2 O mS
时间
经过抑制：
FCI-
SO42 -
正极
负极
HF, HCI, H2SO4 in H2CO3
时间
12943
抑制器
提高待测离子的电导率：
提高灵敏度
Na+, Cl-
H+, Cl减少噪音
降低背景电导 (淋洗液) :
Na+, HCO3Na+, OHH2CO3 H2O
阳极 废液
Na+, X-
在 NaOH 淋洗液中
废液
阴极
H2O, O2
H+
H + + O2 H2 O
H+ + OH-
H+, X -
H2 O Na+ NaOH , H2 H2 + OH -
H+ , X- in H2O
H2 O
Ca2+
12
14
阴离子交换树脂具有与样品中阴离子交换的基团。
阴离子交换树脂也可分为强碱性和弱碱性树脂。
强碱性 N (CH3)3X 阴离子交换树脂 弱碱性
N (CH3)2X C2H4OH
NR2
NHR
NH2
R—NR4OH + X-
= R—NR4 X
+ OH-
分离阴离子
8
F-
NO2ClNO3BrHPO42SO42-
阳离子交换：R—SO3H + M+ = R—SO3 M + H + = R—NR4 X + OH阴离子交换：R—NR4OH + X-
应用：离子及可离解的化合物，氨基酸、核酸等。
典型的离子交换树脂是由苯乙烯和二乙烯苯交联共聚而成， 在基体上引入各种不同酸碱基团作为可交换的离子基团。 阳离子交换树脂上具有与阳离子交换的基团, 如-SO3-H+ ，
mS
0
0 2 4 6 8 10 12 14 16
Retention time(min)
二.离子色谱的特点
（1）分析速度快 可在数分钟内完成一个试样的分析； （2）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 （4）耐腐蚀，仪器流路采用全塑件，玻璃 柱
FCl
-
Detection： Conductivity (ASRS Recycle Mode)
SO4-
uS
NO3-
0 0 5.00 10.00 Retention time(min) 15.00
离 子 色 谱 仪
非抑制型离子色谱仪（单柱型 ）
抑制型离子色谱仪（双柱型）
单柱离子色谱法
直接用电导检测器检测。 淋洗液：低浓度,低电导率的弱电解质(有机弱 酸或有机弱碱）。苯甲酸，柠檬酸 能否用强电解质的淋洗液？ 单柱离子色谱法比双柱离子色谱法灵敏度低, 但仪器操作方便,对泵和检测膜
自动连续再生阴离子抑制器中 电化学反应和离子移动
第三节 离子色谱的应用
阴离子分析: 双柱；薄壳型阴离子交换树脂分离柱(3×250mm), 流 动 相 ： 0 . 0 0 3 mol· L-1 NaHCO3 / 0.0024 mol· L-1 Na2CO3，流量138 mL/hr。 七种阴离子在 20 分钟内基本上得到完全分离，各组 分含量在3～50 ppm。
根据分离机理，离子色谱可分为：
离子交换色谱（重点）
离子排斥色谱
离子对色谱
…
一. 离子交换色谱法的原理
固定相：离子交换树脂，阴离子型，阳离子型 流动相：酸性或碱性水溶液 基本原理：利用不同待测离子对固定相的离子交换能力的差 别来实现分离。 待测离子与离子交换树脂固定相上的带电荷基团发生可逆
交换反应：
Conductivity Conductivity
～ ～
(700μS)
Retention time
NaF
NaCl
NaNO3 Na2HPO4
Na2SO4
～ ～
Back Ground： Na2CO3 / NaHCO3
(700μS)
Retention time
废液
HF HCl HNO3 H3PO4 H2SO4
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
电导检测
（ 样品：饮用水）
Column Eluent ： IonPac AG12A / AS12A ： 2.7mM Na2CO3 0.3mM NaHCO3 Flow rate： 1.2mL/min
20.0 15.0 10.0 5.0
第二节 离子色谱仪的组成
ICS90
离子色谱仪流程图
1 液体贮罐
• 聚乙烯瓶或桶，使液体与大气隔离，洗 脱液应过滤、脱气。
2泵
• 与HPLC泵相同，对泵的材料、流速范围 和对压力要求不同。
3 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
Back Ground： H2CO3 (15μS) Retention time
双柱离子色谱法
在分离柱后接上一个抑制柱,它的作用是降低 淋洗液本身的电导,相应地提高被测离子的检 测灵敏度。
抑制器的作用
淋洗液 (Na2CO3) - , SO - 2 样品 F , CI 4 F分析柱 mS CI SO42 -
至分离柱
4 色谱柱
• 因为流动相是强酸 强碱，故柱子不能 是金属柱。包括泵 、管道、阀、色谱 柱和接头都要用 PEEK制成。 • IC能否是正相色谱 ？
5 检测器
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
紫外－可见光度检测器
紫外直接吸收或可见光光度法测定选择性 强 荧光法检测器 电化学检测器 在特定的条件下可对某些化合物直接进行 氧化还原反应
其中-SO3-和有机聚合物牢固结合形成固定部分，而H+是可流
动的，能为其它阳离子所交换:
R—SO3H
+ M+ = R—SO3 M + H +
强酸性 －SO3- H+
阳离子交换树脂 弱酸性 －COO- H+
Na+、Ca2+: 谁先被洗出？为什么？
分离阳离子
4 Na+ 3 µS NH4+
K+
Mg2+ 2 1 0 0 2 4 6 8 10 Retention time (min)
双柱离子色谱法
离子色谱通用的检测器是电导检测器,离子 色谱淋洗液为强电解质的酸碱溶液时，由于淋 洗液的电导本底值高,而被测物的浓度又大大 小于流动相电解质的浓度,这样难以测量由于 样品离子的存在而产生微弱电导的变化。
抑制器的作用
NaF,NaCl,NaNO3 Na2HPO4,Na2SO4
Back Ground： Na2CO3 / NaHCO3
不经过抑制：
废液 阴离子抑制 H2O 器
H+
Na+ OH-
NaF, NaCl, Na2SO4 in Na2CO3 废液 H2 O mS
时间
经过抑制：
FCI-
SO42 -
正极
负极
HF, HCI, H2SO4 in H2CO3
时间
12943
抑制器
提高待测离子的电导率：
提高灵敏度
Na+, Cl-
H+, Cl减少噪音
降低背景电导 (淋洗液) :
Na+, HCO3Na+, OHH2CO3 H2O
阳极 废液
Na+, X-
在 NaOH 淋洗液中
废液
阴极
H2O, O2
H+
H + + O2 H2 O
H+ + OH-
H+, X -
H2 O Na+ NaOH , H2 H2 + OH -
H+ , X- in H2O
H2 O
Ca2+
12
14
阴离子交换树脂具有与样品中阴离子交换的基团。
阴离子交换树脂也可分为强碱性和弱碱性树脂。
强碱性 N (CH3)3X 阴离子交换树脂 弱碱性
N (CH3)2X C2H4OH
NR2
NHR
NH2
R—NR4OH + X-
= R—NR4 X
+ OH-
分离阴离子
8
F-
NO2ClNO3BrHPO42SO42-
阳离子交换：R—SO3H + M+ = R—SO3 M + H + = R—NR4 X + OH阴离子交换：R—NR4OH + X-
应用：离子及可离解的化合物，氨基酸、核酸等。
典型的离子交换树脂是由苯乙烯和二乙烯苯交联共聚而成， 在基体上引入各种不同酸碱基团作为可交换的离子基团。 阳离子交换树脂上具有与阳离子交换的基团, 如-SO3-H+ ，
mS
0
0 2 4 6 8 10 12 14 16
Retention time(min)
二.离子色谱的特点
（1）分析速度快 可在数分钟内完成一个试样的分析； （2）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 （4）耐腐蚀，仪器流路采用全塑件，玻璃 柱
FCl
-
Detection： Conductivity (ASRS Recycle Mode)
SO4-
uS
NO3-
0 0 5.00 10.00 Retention time(min) 15.00
离 子 色 谱 仪
非抑制型离子色谱仪（单柱型 ）
抑制型离子色谱仪（双柱型）
单柱离子色谱法
直接用电导检测器检测。 淋洗液：低浓度,低电导率的弱电解质(有机弱 酸或有机弱碱）。苯甲酸，柠檬酸 能否用强电解质的淋洗液？ 单柱离子色谱法比双柱离子色谱法灵敏度低, 但仪器操作方便,对泵和检测膜
自动连续再生阴离子抑制器中 电化学反应和离子移动
第三节 离子色谱的应用
阴离子分析: 双柱；薄壳型阴离子交换树脂分离柱(3×250mm), 流 动 相 ： 0 . 0 0 3 mol· L-1 NaHCO3 / 0.0024 mol· L-1 Na2CO3，流量138 mL/hr。 七种阴离子在 20 分钟内基本上得到完全分离，各组 分含量在3～50 ppm。
根据分离机理，离子色谱可分为：
离子交换色谱（重点）
离子排斥色谱
离子对色谱
…
一. 离子交换色谱法的原理
固定相：离子交换树脂，阴离子型，阳离子型 流动相：酸性或碱性水溶液 基本原理：利用不同待测离子对固定相的离子交换能力的差 别来实现分离。 待测离子与离子交换树脂固定相上的带电荷基团发生可逆
交换反应：
Conductivity Conductivity
～ ～
(700μS)
Retention time
NaF
NaCl
NaNO3 Na2HPO4
Na2SO4
～ ～
Back Ground： Na2CO3 / NaHCO3
(700μS)
Retention time
废液
HF HCl HNO3 H3PO4 H2SO4
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
电导检测
（ 样品：饮用水）
Column Eluent ： IonPac AG12A / AS12A ： 2.7mM Na2CO3 0.3mM NaHCO3 Flow rate： 1.2mL/min
20.0 15.0 10.0 5.0
第二节 离子色谱仪的组成
ICS90
离子色谱仪流程图
1 液体贮罐
• 聚乙烯瓶或桶，使液体与大气隔离，洗 脱液应过滤、脱气。
2泵
• 与HPLC泵相同，对泵的材料、流速范围 和对压力要求不同。
3 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