南京大学现代分析技术之TIMS

接收 Sr
淋洗 换酸!!!!!!!! 淋洗 接 收 REE 洗柱 洗柱 保存
Sm-Nd ID 分离流程（低含量 D1-D8）
注意事项： 1． 开始加试剂时，要一滴一滴慢慢加，以免使树脂泛起或冲到下面去！ 2．整个流程中不能加水，切记！ Ln Resin D1 D2 D3 D4 D5 D6 样品号： 样品类型： 6N HCl 洗柱 满柱 0.18N HCl 5 mL 平衡 样品溶解于 0.18N HCl 400 mL 上柱 0.18N HCl 200 mL 洗柱壁 0.18N HCl 200 mL 0.18N HCl 200 mL 0.18N HCl 12 mL 淋洗 0.18N HCl 12 mL 淋洗 0.18N HCl 12 mL 接收 Nd 0.18N HCl 淋洗 换酸!!!!!!!!!! 0.4N HCl 淋洗 0.4N HCl 接收 Sm 洗柱 洗柱 洗柱 保存 6N HCl 6N HCl 0.18N HCl 0.18N HCl!!!!! 2 mL 8 mL 6 mL 满柱 满柱 2 mL
树脂功能团对不同的阳离子具 有不同的吸附能力。用酸淋洗 时,不同阳离子被H＋先后置换 出来,达到分离的目的。 具体做法是把树脂装在带筛板 的柱体中，把样品溶液加到树 脂柱中，然后选用适当的淋洗
液对样品进行分离，并把目的
元素收集起来，以供质谱分析。
下面再简要介绍一下离子交换色谱的原理： 离子交换色谱(Ion exchange chromatography )通过 固定相表面带电荷基团与样品离子和流动相离子(淋 洗离子)进行可逆交换，实现色谱分离。
1 样品号： 6N HCl 洗柱 满柱 H2O 5 mL 平衡 1N HCl 10 mL 平衡 样品溶解于 1.0 mL 1N HCl， 离心后取清液上柱 1N HCl 0.5 mL 洗柱壁 1N HCl 0.5 mL 洗柱壁 1N HCl 1 mL 洗柱壁 换酸!!!!!!!! 2.5N HCl 13 ml 淋洗 2.5N HCl 10 mL 淋洗 2.5N HCl 6.5 mL 接收 Rb 淋洗 2.5N HCl 2.5N HCl 2.5N HCl 6N HCl 6N HCl 6N HCl X 2 times H2O H2O 15 mL 18 mL 6 ml 8 mL 17 mL 满柱 满柱 2 3 4 5 6 7
第一遍过柱 (1) 洗柱 (2) 平衡 (3) 上样 (4) 淋洗 (5) 淋洗 (6) 淋洗 (7) 接收 Pb 0.25M HNO3 “A” 1ml×2 200ul
柱号 杯号 弃 弃 留沉淀 保留, 与上 述沉淀一起 作 Sr,Nd 用 用新杯蒸干
1.
用 600ul “A”溶解上述蒸 干样，离心，取清液上柱 “A” “A” “B” “B” 100ul 250ul 150ul 200ul
对Rb、Sr而言，一次淋洗可将 Rb、Sr 分别与其它 元素分离开来。 对Sm、Nd而言，在淋洗Rb、Sr和其它常量元素后， 稀土元素仍吸附在树脂柱上，用更浓的酸次分离，才能把
Sm、Nd与其它REE分离开来。
大柱（7.5 ml AG50×8 Resin）Rb-Sr ，REE 分离流程：
离子交换色谱的固定相通常是树脂(Risin)，应用最广 泛的离子交换树脂是聚苯乙烯型。 聚苯乙烯树脂由苯乙烯 和二乙烯基苯
聚合而成。后者的多少决定了树脂的交连度。在没有
二乙烯基苯的情况下，聚苯乙烯为线状链。
加入二乙烯基苯使线状的聚苯乙烯链之间交连成为三 维网络的疏水性化学惰性聚合物：
+
=
二乙烯基苯又称为交联剂，它在树脂内的百分含 量称为交联度。常用的交联度为4－12％。
TIMS样品制备、质谱分析 (1) 样品的制备 岩石或矿物样品一般采用HF＋HNO3溶解。将溶液 转化为氯化物，用阳离子交换色谱分离法将Rb、Sr、 Sm、Nd分离出来。离子交换色谱分离是通过离子交 换树脂(Resin)进行的。
树脂是一种有机合成物，大多数树脂的基质是聚苯乙 烯(Polysryrene)。并加入1％到20％的交连物质 (divinylbenzene)使分子之间部分连接起来，同时产生 一些空腔通道。这些聚苯乙烯带有功能团，如－ SO3H，－COOH等。这些功能团遇到含阳离子的溶 液，能吸收阳离子并释放出相当量的H＋到溶液中。 当用酸进行淋洗时，吸收的阳离子又被H＋置换出来。
第二遍过柱 (1) 洗柱 (2) 平衡 (3) 上样 (4) 淋洗 (5) 淋洗 (6) 淋洗 (7) 接收 Pb 0.25M HNO3 1ml×2
柱号 杯号 弃 弃 弃 弃 弃 弃 (将杯冲洗, 擦干, 6NHCl 洗净) 接收 Pb
1.
“A” 150ul “A” 50ul 溶解上述蒸干样 “A” 50ul “A” “B” “B” 100ul 150ul 200ul
亲和力大小可用交换反应平衡常数 K 来衡量。设样
品(s)中离子A与树脂(r)中离子 B 发生如下交换反应： As＋BrAr＋Bs
As＋BrAr＋Bs 则平衡常数
KBA＝ [A]r·[B]s [B]r·[A]s
A
＝
[A]r / [A]s [B]r / [B]s
则 [A]r [A]s ＝ [B]r [B]s
若 KB ＝1
表示树脂对两种离子的亲和力相等。
A
若 KB > 1
则
[A]r [A]s
>
[B]r [B]s
表示树脂对A的亲和力>树脂对B的亲和力。
树脂对下列元素的亲和力顺序如下： Th4＋>Fe3＋>Ba2＋>Tl＋=Pb2＋>Sr2＋>Ca2＋>Co2＋Ni2＋ =Cu2＋>Zn2＋=Mg2＋> UO22＋=Mn2＋>Ag＋>Cs>Be2＋ =Rb＋>Cd2＋>NH4＋=K＋>Na＋>H＋>Li＋>Hg2＋
如果要测定样品的Pb、Sr、Nd同位素，则顺序： Pb Sr Nd
Pb 分离 对Pb 的分离采用阴离子树脂交换法。 50ul AG1×8（200-400mesh）NO3- 形式 ，预先用酸 洗干净。 用200ml 2M HBr 溶解已蒸干的样品，并蒸干，再 用同样数量的HBr溶解，再蒸干，如此反复三次，最 后得蒸干样 配制试剂A和B： (当天用当天配，不能过夜) A：7.5ml 1.0M HNO3+1.5ml 2M HBr+6ml H2O B：5.0ml 1.0M HNO3+150ul 2M HBr+4.85ml H2O
对上述聚合物用浓硫酸或发烟硫酸处理 (磺化)，制得 强酸性阳离子交换树脂。这种阳离子交换树脂在每只 苯环上带一个 SO3H功能团。对聚苯乙烯苯环进行氯 甲苯化，然后与脂肪胺起烷基化反应，使在每个苯环
上带一个－ CH2(CH3)NOH功能团，制得强碱性阴离
子交换树脂。
功能团SO3H中的H＋可以与阳离子发生交换反应。树 脂对离子交换吸附能力的大小用“离子交换亲和力” 表述。亲和力大小由离子半径和电价决定。半径小， 电价高，则亲和力大，反之则小。