第六 离子色谱分析法
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2020/5/18
淋洗液
慢 中等 快
2020/5/18
分离阴离子
8
FNO2-
mS
Cl-
NO3-
SO42-
Br-
HPO42-
0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 Retention time(min)
2020/5/18
分离阳离子
4 3 µS 2 1 0
0
2020/5/18
K+ Na+ NH4+
什么是离子色谱 ? (Ion Chromatography,简称IC)
• 利用色谱技术测定离子型物质的方法
色谱 : 用于分析的一种分离技术 离子型物质 : 在水溶液中电离，具有 + 或 – 电荷的
元素
• 阴离子 ： Ｃｌ－，ＮＯ2－，ＳＯ４２－，ＣｒＯ４２－ • 阳离子 ： Ｎａ＋，ＮＨ４＋，Ｃａ２＋，Ｆｅ３＋
Mg2+ Ca2+
2 4 6 8 10 12 14 Retention time (min)
离子色谱法的类型
（二）离子排斥色谱法
分离原理
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。
进样阀 泵
色谱柱
检测池
抑制器 检测器
泵液 进样
分离
检测
F- Cl-
NO2-
Br- NO3-
SO42-
HPO42-
记录
检测方式
电导
▪ 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
2020/5/18
抑制器
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-
降低背景电百度文库 (淋洗液) : 减少噪音
Na+, HCO3-
2020/5/18
色谱
• 气相色谱 (气－固分离，流动相为载气) • 液相色谱 (液－固分离，流动相为液体)
– ＨＰＬＣ (主要分离非极性的有机化合物)
– ＩＣ (主要分离极性和部分弱极性的化合物)
传统离子交换色谱存在着两个难于解决的问题： (1) 需要高浓度淋洗液洗脱且洗脱时间很长； (2) 洗脱后的组分缺乏灵敏、快速的在线检测方法。
2020/5/18
流动相储罐 泵
抑制器 电导池
保护柱 分析柱
色谱工作站
抑制电导 检测器
数据采集和仪 器控制
2020/5/18
影响色谱分析的各种条件
色谱柱、淋洗液的温度 淋洗液的浓度与组成 淋洗液的流速 淋洗液中的杂质
2020/5/18
淋洗液
进样 ---- 样品环进样 分离 ---- 离子交换分离 检测 ---- 电导检测 (抑制型)
分离原理
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
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。
分析物质
无机离子、有机酸、氨基酸、多肽及核酸。
2020/5/18
以阴离子的分离为例说明一下离子交换色谱的分离过程。 在色谱柱中，填充了无数的离子交换剂作为离子分离的固定相 ，固定相上吸附了很多阳离子。充满色谱柱的流动相为某种盐的 溶液，在没有样品进入时，流动相中的阴离子和固定相的阳离子 保持平衡。 样品中含有两种待分离阴离子，基中体积较大的A与固定相的正 电荷作用力较大，而体积较小的B作用力小。在样品进入色谱柱后 ，阴离子A、B与流动相阴离子一同前进，三种离子不断的交替占 据与固定相阳离子相吸的位置；样品阴离子A与正电荷的作用力较 大因而移动较慢，而B移动较快，从而实现了分离。 最终，因为流动相阴离子的数量有绝对优势，所以样品阴离子A 、B都分别流出色谱柱，但在不同时间流出色谱柱。对在不同时间 流出色谱柱的样品离子进行检测，就可以知道样品组分的种类与 含量。
应用
适于分析表面活性剂离子等。
2020/5/18
分离的方式
离子交换 离子排斥 离子对 (RP)
离子抑制 (RP)
： 离子价态和离子半径
： 离解常数 和疏水性 ： 对离子对试剂的亲和力
离子对化合物的疏水性 ： 在特定 pH下的疏水性
二 离子色谱仪
2020/5/18
流路
进样器
离子交换 分离
解决措施：
采用交换容量非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。
2020/5/18
离子色谱法的特点
分离过程中，流动相的作用是改变溶液的pH值，如HCl、H2SO4、 HNO3等。
应用
适用于从强酸中分离弱酸，以及弱酸的相互分离。
2020/5/18
离子色谱法的类型
（三）离子抑制色谱法
分离原理
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吸附，从而达到保留与分离的 液相色谱方法。
（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）仪器流路采用全塑件，玻璃柱，耐腐蚀
2020/5/18
离子色谱法的类型
（一）离子交换色谱法
分离过程中，流动相的作用是改变溶液的pH值，如HCl、H2SO4、 HNO3等。
应用
适用于从强酸中分离弱酸，以及弱酸的相互分离。
2020/5/18
离子色谱法的类型
（四）离子对色谱法
分离原理
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。
淋洗液
慢 中等 快
2020/5/18
分离阴离子
8
FNO2-
mS
Cl-
NO3-
SO42-
Br-
HPO42-
0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 Retention time(min)
2020/5/18
分离阳离子
4 3 µS 2 1 0
0
2020/5/18
K+ Na+ NH4+
什么是离子色谱 ? (Ion Chromatography,简称IC)
• 利用色谱技术测定离子型物质的方法
色谱 : 用于分析的一种分离技术 离子型物质 : 在水溶液中电离，具有 + 或 – 电荷的
元素
• 阴离子 ： Ｃｌ－，ＮＯ2－，ＳＯ４２－，ＣｒＯ４２－ • 阳离子 ： Ｎａ＋，ＮＨ４＋，Ｃａ２＋，Ｆｅ３＋
Mg2+ Ca2+
2 4 6 8 10 12 14 Retention time (min)
离子色谱法的类型
（二）离子排斥色谱法
分离原理
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。
进样阀 泵
色谱柱
检测池
抑制器 检测器
泵液 进样
分离
检测
F- Cl-
NO2-
Br- NO3-
SO42-
HPO42-
记录
检测方式
电导
▪ 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
2020/5/18
抑制器
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-
降低背景电百度文库 (淋洗液) : 减少噪音
Na+, HCO3-
2020/5/18
色谱
• 气相色谱 (气－固分离，流动相为载气) • 液相色谱 (液－固分离，流动相为液体)
– ＨＰＬＣ (主要分离非极性的有机化合物)
– ＩＣ (主要分离极性和部分弱极性的化合物)
传统离子交换色谱存在着两个难于解决的问题： (1) 需要高浓度淋洗液洗脱且洗脱时间很长； (2) 洗脱后的组分缺乏灵敏、快速的在线检测方法。
2020/5/18
流动相储罐 泵
抑制器 电导池
保护柱 分析柱
色谱工作站
抑制电导 检测器
数据采集和仪 器控制
2020/5/18
影响色谱分析的各种条件
色谱柱、淋洗液的温度 淋洗液的浓度与组成 淋洗液的流速 淋洗液中的杂质
2020/5/18
淋洗液
进样 ---- 样品环进样 分离 ---- 离子交换分离 检测 ---- 电导检测 (抑制型)
分离原理
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
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。
分析物质
无机离子、有机酸、氨基酸、多肽及核酸。
2020/5/18
以阴离子的分离为例说明一下离子交换色谱的分离过程。 在色谱柱中，填充了无数的离子交换剂作为离子分离的固定相 ，固定相上吸附了很多阳离子。充满色谱柱的流动相为某种盐的 溶液，在没有样品进入时，流动相中的阴离子和固定相的阳离子 保持平衡。 样品中含有两种待分离阴离子，基中体积较大的A与固定相的正 电荷作用力较大，而体积较小的B作用力小。在样品进入色谱柱后 ，阴离子A、B与流动相阴离子一同前进，三种离子不断的交替占 据与固定相阳离子相吸的位置；样品阴离子A与正电荷的作用力较 大因而移动较慢，而B移动较快，从而实现了分离。 最终，因为流动相阴离子的数量有绝对优势，所以样品阴离子A 、B都分别流出色谱柱，但在不同时间流出色谱柱。对在不同时间 流出色谱柱的样品离子进行检测，就可以知道样品组分的种类与 含量。
应用
适于分析表面活性剂离子等。
2020/5/18
分离的方式
离子交换 离子排斥 离子对 (RP)
离子抑制 (RP)
： 离子价态和离子半径
： 离解常数 和疏水性 ： 对离子对试剂的亲和力
离子对化合物的疏水性 ： 在特定 pH下的疏水性
二 离子色谱仪
2020/5/18
流路
进样器
离子交换 分离
解决措施：
采用交换容量非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。
2020/5/18
离子色谱法的特点
分离过程中，流动相的作用是改变溶液的pH值，如HCl、H2SO4、 HNO3等。
应用
适用于从强酸中分离弱酸，以及弱酸的相互分离。
2020/5/18
离子色谱法的类型
（三）离子抑制色谱法
分离原理
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吸附，从而达到保留与分离的 液相色谱方法。
（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）仪器流路采用全塑件，玻璃柱，耐腐蚀
2020/5/18
离子色谱法的类型
（一）离子交换色谱法
分离过程中，流动相的作用是改变溶液的pH值，如HCl、H2SO4、 HNO3等。
应用
适用于从强酸中分离弱酸，以及弱酸的相互分离。
2020/5/18
离子色谱法的类型
（四）离子对色谱法
分离原理
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。