第三章离子排斥色谱法

μS/cm 0.75 0.50 0.25 0.00
0.0
2
1
3
4
5.0
10.0
5
15.0
20.0
6
25.0
min
脂肪酸混合标样色谱图
Ion-exclusion chromatogram of a standard mixture of carboxylic acids
色谱柱(column): Shim-pack SCR-102H; 检测(detection): 直接电导 (direct conductivity); 淋洗液(eluent): 0.2 mmol/L p-甲苯磺酸 ; 柱温 (column temperature): 45 ℃; 流速 (flow rate): 1.2 mL/min.
淋洗液(eluent): 1.2 mL/min.
0.08
mmol/L
H2SO4;
柱温
(column
temperature):
45
℃;
流
1. 邻苯二甲酸 (o-phthalic acid)；2. 水杨酸 (salicylic acid)；3. 苯乙酸 (phenylacetic acid)；4. 对羟基苯甲酸 (p-hydroxy benzoic acid)；5. 苯甲酸 (benzoic acid)；6. 邻甲苯甲 酸 (o-toluic acid).
Inj. Volume: 50 µL
Detection: Suppressed conductivity,
3
9 10
6
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
12
AMMS®-ICE (4 mm) Regenerant: 5 mM Tetrabutylammonium hydroxide
µS
12
8
11
13 Peaks:
(ppm)
1. Oxalic
3.1 离子排斥原理示意图
固定相
SO3-H+ SO3-H+
流动相
δH20
H+Cl-
SO3-H+
H20 SO3-H+
H20 SO3-H+
H20 H20 H20
Donnan-膜
CH3COOH
3.2 离子排斥色谱法分离机理
Donnan 排斥 吸附 空间排阻
常见无机酸和有机酸在离子排 斥色谱柱上的相对保留值
酸；6. 甲酸；7. 乙酸
淋洗液流速的影响
Retention time/min
21 7
19
6 5
17 4
15 3
13 2 1
11
9
7
5
3
0.5
0.8
1.0
1.2
1.5
Flow rate/(mL/min)
保留时间与乙腈体积分数关系 图。p-甲苯磺酸 + 乙腈 淋洗液。 1. 柠檬酸；2. 酒石酸；3. 苹果酸；4. 琥珀酸；5.
酸
硫酸 甲苯基磺酸 亚硫酸 5-磺基水杨酸 氨基磺酸 盐酸 丁炔二酸 三氯乙酸 半乳糖二酸 磷酸 柠檬酸 甲叉丁二酸 丙酮酸 丙二酸 α-丁酮酸 甘油酸 硼酸 L-磺基丙氨酸 马来酸 草酸 三甲基醋酸 α-羟基丁酸 α-甲级丙烯酸 异戊酸 异丁基乙酸 巴豆酸 亚甲基双巯基乙酸 丙酸
相对保留值
0.57 0.57 0.58 0.58 0.58 0.59 0.59 0.60 0.60 0.63 0.64 0.70 0.71 0.72 0.74 0.75 0.75~0.79 0.61 0.61~0.71 0.62 1.49 1.57 1.63 1.66 1.67 1.95 1.15 1.17
5.0 mg/L
5 7
2. Tartaric
10.0
3. Citric
15.0
4. Malic
20.0
5. Glycolic
10.0
0
6. Formic
10.0
7. Lactic
10.0
8. 2-Hydroxyisobutyric 30.0
9. Acetic
25.0
0 5 10 15 20 25 30 35 40
芳香族羧酸混合标样色谱图
Ion-exclusion chromatogram of a standard mixture of aromatic carboxylic acids
色谱柱(column): Shim-pack SCR-102H; 检测(detection): 直接电导 (direct
conductivity); 速 (flow rate):
乳酸；6. 甲酸；7. 乙酸
色谱柱温度的影响
11
Retention time/min
10
7
9
6
5
8
4
7
3
2
6
1
5
25
30
35
40
45
50
Temperature/℃
保留时间与色谱柱温度的关系 图。p-甲苯磺酸 + 乙腈淋 洗液。1. 柠檬酸；2. 酒石酸；3. 苹果酸；4. 琥珀酸；5. 乳酸
；6. 甲酸；7. 乙酸
2. 乙酸；3. 丙酸；4. 丁酸；5. 戊酸；6. 己酸。
μS/cm 0.75 0.50 0.25 0.00
0.0 μS/cm
0.25
0.00 0.0
2
1
3
4
5
6
5.0
10.0
2
15.0
20.0
25.0
min
3
4
6
5
5.0
10.0
15.0
20.0
25.0
min
2. 乙酸；3. 丙酸；4. 丁酸；5. 戊酸；6. 己酸。
10. Succinic
25.0
Minutes
11. Fumaric
保留主要取决于分析物的PKa值，即有机酸的离解常数，12. Propionic
酸性越弱，保留时间越长。
13. Glutaric
35.0 50.0 40.011596-02
相同色谱条件下，有机酸在排斥柱上的保留主要由酸的强弱 决定。我们在实验中总结了一下洗脱规律：
色谱柱温度的影响
Retention time(min)
70
60
50
6
5
40
4
30 3
20
2 10
1
35
40
45
50
temperature(oC)
保留时间与色谱柱温度的关系 图。0.08 mmol/L 硫酸淋洗液。 1. 邻苯二甲酸 ；2. 水杨酸 ；3. 苯乙酸 ；4. 对羟基苯甲酸 ；5. 苯 甲酸 ；6. 邻甲苯甲酸
8.5
5
Retention time/min
7.5
6.5
5.5 1%
2% 4% 5% 6% 8%
Methylcyanide volume fraction(%)
4 3 2 1
9%
保留时间与乙腈体积分数关系 图。p-甲苯磺酸 + 乙腈淋 洗液。 1. 柠檬酸；2. 酒石酸；3. 苹果酸； 4. 琥珀酸； 5. 乳
淋洗液浓度的影响
Retention time/min
10 9 8 7 6 5 0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
Eluent concentration/(mmol/L)
6 5 4
3 2
1
3.0
保留时间与淋洗液浓度关系图。p-甲苯磺酸 淋洗液。1. 柠 檬酸；2. 酒石酸；3. 苹果酸；4. 乳酸；5. 甲酸；6. 乙酸
淋洗液浓度的影响
Retention Time(min)
80
6
60
5
4
40
3
20
2
0
0.00
1
0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 Mobile phase concentration(mmol/L)
保留时间与淋洗液浓度关系图
1. 邻苯二甲酸 ；2. 水杨酸 ；3. 苯乙酸 ；4. 对羟基苯甲酸 ；5. 苯甲酸 ；6. 邻甲苯甲酸
2
1
0
0.0
2.5
1
3 5 8
5.0
7.5
10.0
12.5 t /min
苹果汁样品色谱图
1. 柠檬酸(Citric acid)； 3. 苹果酸(Malic acid)；5. 乳酸 (Lactic acid)；8. 系统峰
μS/cm
1.5 1
1.0
2
0.5
3
0.0
4
5
6
0
10
20
30
40
50
60 min
1. 柠檬酸(Citric acid)； 2. 酒石酸(Tartaric acid)；3. 苹果酸(Malic acid)；4. 琥珀酸 (Succinic aicd)；5. 乳酸(Lactic acid)；6. 甲酸(Formic acid)；7. 乙酸(Acetic acid)；8. 系 统峰
µS/cm 3
谢谢
3.3 固定相
(1) 聚合物基质： 聚苯乙烯基质的强酸型阳离子交换树脂 聚丙烯酸基质的羧酸型阳离子交换树脂
(2) 硅胶基质： 未经修饰的硅胶
3.4 流动相
(1) 水 (2) 无机酸：H2SO4 、HCl (3) 有机酸：
烷基磺酸：辛烷磺酸 全氟羧酸：全氟庚酸 (4) 糖： （5） 醇：正丁醇、聚乙烯醇 （6）以上试剂 + 有机溶剂（乙腈、甲醇等）
酸
相对保留值
丁二酸 乙醇酸 乳酸 甲酸 己二酸 反丁烯二酸 戊二酸 氯乙酸 乙酸 乙酰丙酸 L-焦谷氨酸 α-戊酮酸 氰尿酸 二氯乙酸 巯基丁二酸 丙烯酸 碳酸 异丁酸 丁酸 苯乙醇酸 氢肽酸 对羟基苯甲酸 苯基丙酸 戊酸 糠酸 环己羧酸 2，4-二羟基苯甲酸
0.82 0.82 0.84 0.91 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.13 0.80 0.80 0.81 0.82 1.23 1.26 1.32 1.45 1.49 1.21 4.46 5.40 2.09 2.09 3.26 3.80
1. 甲酸；2. 乙酸；3. 丙酸；4. 丁酸；5. 戊酸；6. 己酸
μS/cm 0.25
0.00
0.0
5.0
2
3
4
5
10.0
15.0
20.0
6
25.0
min
白酒样品色谱图
色谱柱(column): Shim-pack SCR-102H; 检测(detection): 直 接电导 (direct conductivity); 淋洗液(eluent): 0.2 mmol/L p-甲苯磺 酸 ; 柱温 (column temperature): 45 ℃; 流速 (flow rate): 1.2 mL/min.
SO42C2O42-
SO42-
分离柱： IonPac ICE-AS1
淋洗液： HCl
流速： 1.0mL/min
检测： 抑制电导
C2O42-
(a) HCl 浓度为0.02mol/L (b)HCl 浓度为0.03mol/L
a
b
ICE流动相中酸的浓度对分离的影响
淋洗液中有机溶剂的影响
10.5
9.5
7
6
1.0
µS
2 1 34
56
0.0
0
5 10 15 20
Minutes
分离柱: IonPac ICE-AS6
淋洗液: 10 mmol/L 全氟丁酸
流速:
1.0 mL/min
检测:
电导
抑制器: AMMS-ICE 抑制器
样品:
0.25% 硫酸
进样量： 50 µL
色谱峰: 1. 柠檬酸
0.5 mg/L
2. 苹果酸
1、同类羧酸，保留时间随碳链长度增加而增加。如甲酸、 乙酸、丙酸、丁酸、戊酸保留时间逐渐增加。
2、被取代的羧酸，取代基越多，保留时间越短。 3、一般二元酸在一元酸前洗脱，如草酸在乙酸前洗脱，马
来酸在丙酸前洗脱。 4、双链有机酸较其对应的单链有机酸保留时间长，如丙烯
酸在丙酸后洗脱。 5、芳香羧酸在树脂上的保留一般较强，而HPIEC法对它们
1.0
3. 乙二醇酸 1.0
4. 乳酸
1.0
5. 乙酸
1.0
6. 琥珀 酸
1.0
酸性基体中脂肪酸的检测
µS/cm
2
1 0
2
1 3
6
8
5
4
7
0.0
2.5
5.0
7.5
10.0
t /min
有机酸混合标样离子排斥色谱图
Ion exclusion chromatogram of a standard mixture of carboxylic acids
3.5 检测
（1） 电导 ： 抑制电导 非抑制电导
（2） 紫外-可见光度 （3） 电化学检测 （4） 质谱
3.6 应用
（1）有机酸分析 （2）无机弱酸分析 （3）醇和醛的分析 （4）氨基酸的分析
有机酸的分离（ICE-AS6）
7 4
Column: IonPac® ICE-AS6 (9 x 250 mm) Eluent: 0.4 mM Heptafluorobutyric acid Flow Rate: 1.0 mL/min
不灵敏。
离子排斥色谱与离子交换色谱联用
强酸中弱有机酸的测定，用阴离子交换分离是非常困难的，而用离 子排斥色谱则很容易。如下图中硫酸中弱酸的测定，图中H2SO4的浓度 为2.5 g L-1，有机酸的浓度为0.5-1 mg L-1。这种样品如果用离子交换分 离，高浓度的SO42-会使柱子超载。而用HPIEC，因SO42-不被保留，不 干扰弱酸的定量。