离子色谱法测定水中无机离子

实验一离子交换色谱法测定环境水样中的无机阴离子

一、实验目的

1. 掌握离子交换色谱法测定自来水中无机阴离子的原理和方法。

2. 熟悉ICS-90型离子色谱仪的构造和正确使用方法。

二、实验原理

1. 概述

离子交换色谱法是液相色谱的一种，其固定相是离子交换剂，主要用于测定无机和有机阴、阳离子，某些性能好的离子色谱仪还可以测定蛋白质、氨基酸和糖类等物质。

抑制型离子色谱仪的基本部件：包括淋洗液高压输送系统、进样阀（旋转六通阀）、分离柱、抑制器、检测器和显示器。抑制器串联在分离柱和检测器之间。

检测器，为电导检测器，或安培检测器、紫外-可见光检测器和荧光检测器等。

有些离子色谱仪还配有保护柱，以延长分离柱的寿命。其填料一般和分离柱相同，但价

。其作用是：

格便宜很多。有些离子色谱仪在测定中还使用N

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（1）保护NaOH等淋洗液，以防因吸收空气中的CO2，使其浓度降低，影响分析结果的重现性。

（2）防止更换淋洗液时产生气泡，使泵运行更加稳定。

2. 实验原理

在高压泵的作用下，淋洗液将样品载带到离子交换分离柱中，样品中的离子与离子交换剂固定相上可交换的活性基团进行可逆交换，依据各组分离子对离子交换剂亲合力的不同，经过若干次连续可逆交换吸附和解吸而得到分离。

测定阳离子：固定相用阳离子交换剂，流动相用硫酸、甲基磺酸等。

测定阴离子：固定相用阴离子交换剂，流动相用NaOH，Na2CO3 - NaHCO3等。

组分离子的价态越高，水合离子半径越小，极化程度越大，则它与交换剂的亲和力越大，保留值也越大。

保留值还与固定相种类、淋洗液的组成、浓度和流速有关。在考察分离条件时要充分考虑这些因素的影响。

自来水经阴离子交换柱分离后，淋洗液和分离后的各组分进入抑制器。

图1. 在直流电场作用下，连续自动再生阴离子抑制器中的电化学反应和离子的移动

抑制器的作用:

O 降低淋洗液的背景电导值，以减少噪音。

(1) Na+,OH-→H

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(2) Na+,X-→H+,X- 提高待测离子的电导值，从而提高灵敏度。

待测组分从抑制器再进入电导检测器，测量出各组分的信号响应值；通过与标准溶液对照，用外标法计算出自来水中CI-和SO42-的浓度。

自来水中常见阳离子和阴离子的色谱图：

三．主要试剂和仪器

1．仪器DIONEXICS-90离子色谱仪，配以DIONEXASRS R-ULTRA 11 4-mm型自动再生电化学抑制器；DIONEX MODEL DS5电导检测器；IonPac AS11－HC（4×250mm）阴离子分离柱；DIONEX IonPacAG11－HC阴离子保护柱；0.22µm针头过滤器；N

钢瓶（带减压阀，纯

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度>99.99％.）；KQ--500DE型数控超声波清洗器（昆山市超声仪器有限公司）；聚乙烯容量瓶；

小烧杯；注射器。

2．试剂20mmol/L NaOH淋洗液；优级纯NaCl和Na2SO4（105℃干燥2h）；石英亚沸蒸馏水或纯净水。

四. 实验步骤

1.标准阴离子储备液和工作液的配制

准确称取105℃干燥过的NaCl 0.3297 g和Na2SO4 0.2957g于1个小烧杯中，加少量水溶解，定量转移至200mL的聚乙烯容量瓶中，用超纯水定容后摇匀，即配成含Cl-和SO42-各1000mg/L的储备液。将储备液用超纯水逐级稀释成含Cl-和SO42-各30mg/L，60mg/L，80mg/L，100mg/L，120mg/L的工作液。

2. 准备好20mmol/LNaOH淋洗液（经微孔滤膜过滤）。

3. 打开N2气源，调节钢瓶分压为0.2~0.4Mpa，将进入淋洗液的气压调为3~6psi。

4. 打开ICS-90主机电源开关。

5. 打开ICP-90色谱工作站。按照实验要求编辑程序、方法和样品表，设置淋洗条件。

洗脱条件：20mmol/L Na OH，流速1.0mL/min，洗脱时间10min。

6. 打开进样菜单，先采集基线。待背景值稳定后，按浓度由小到大的顺序依次进标准溶液分析；将自来水样品经0.22µm的针头过滤膜过滤后进样分析。必要时可作空白试验。

进样量：10uL

7. 实验结束后，先关抑制器电源，再关泵，再关主机电源开关，最后关气。

8. 数据及结果的处理

（1）打印相关实验数据，根据标准阴离子工作液中Cl-和SO42-的峰面积及其浓度，计算Cl-和SO42- 的标准曲线方程。

（2）根据自来水中Cl-和SO42-的峰面积，通过标准曲线方程计算自来水中Cl-和SO42-的浓度。并对数据作分析讨论，得出合理的实验结论。

五．问题讨论

1. 为什么会出现水负峰？（OH-体系的淋洗液抑制后生成水，水在色谱柱中没有保留，最先出峰，因其电导值低于淋洗液的背景电导值，因此以负峰出现。）

2. 流动相或样品溶液未经过滤等处理即进入色谱柱分析，会产生什么后果？

3. 影响离子色谱保留值的因素有哪些？如何选择淋洗条件？

六、注意事项

1. 试剂及分析用水必须纯净。标准及样品溶液进样前，要用微孔滤膜过滤，以防污染色谱柱。

2. 样品浓度不宜太大，否则极易损伤色谱柱。

3. 样品应放在用去离子水清洗的高密度聚乙烯瓶中。不要用强酸或洗涤剂清洗该容器，否则会使许多离子遗留在瓶壁上，对分析带来干扰。

4. 更换淋洗液时，应先将淋洗液超声振荡半小时以上(脱气)后再使用，并对系统进行排气。

1. 配制50mL含Cl-和SO42-各30mg/L，60mg/L，80mg/L，100mg/L，120mg/L的工作液。

移取含Cl-和SO42-各1000mg/L的贮备液 1.50，3.00，4.00，5.00，6.00mL，用超纯水稀释至50mL，摇匀。

2. 配制20mmol/LNaOH淋洗液2L。需要称取1.6000gNaOH。

配制20mmol/LKOH淋洗液2L。需要称取2.2444gKOH。