离子色谱分析方法的开发步骤

离子色谱分析方法的开发步骤

水合能高和疏水性弱的离子，如Cl-或K ，最好用HPIC分离。水合能低和疏水性强的离子，如高氯酸(ClO4-)或四丁基铵，最好用亲水性强的离子交换分离柱或MPIC分离。有一定疏水性也有明显水合能的pKa值在1与7之间的离子，如乙酸盐或丙酸盐，最好用HPICE分离。有些离子，既可用阴离子交换分离，也可用阳离子交换分离，如氨基酸，生物碱和过渡金属等。

很多离子可用多种检测方式。例如测定过渡金属时，可用单柱法直接用电导或脉冲安培检测器，也可用柱后衍生反应，使金属离子与PAR或其它显色剂作用，再用UV/VIS检测。一般的规律是：对无紫外或可见吸收以及强离解的酸和碱，最好用电导检测器;具有电化学活性和弱离解的离子，最好用安培检测器;对离子本身或通过柱后反应后生成的络合物在紫外可见有吸收或能产生荧光的离子和化合物，最好用UV/VIS或荧光检测器。若对所要解决的问题有几种方案可选择，分析方案的确定主要由基体的类型、选择性、过程的复杂程度以及是否经济来决定。表5-3和表5-4总结了对各种类型离子可选用的分离方式和检测方式。

离子色谱柱填料的发展推动了离子色谱应用的快速发展，对多种离子分析方法的开发提供了多种可能性。特别应提出的是在pH0-14的水溶液和100%有机溶剂(反相高效液相色谱用有机溶剂)中稳定的亲水性高效高容量柱填料的商品化，使得离子交换分离的应用范围更加扩大。常见的在水溶液中以离子形态存

在的离子，包括无机和有机离子，以弱酸的盐(Na2CO3/NaHCO3,KOH、NaOH)或强酸(H2SO4、甲基磺酸、HNO3、HCl)为流动相，阴离子交换或阳离子交换分离，电导检测，已是成熟的方法，有成熟的色谱条件可参照。对近中性的水可溶的有机“大”分子(相对常见的小分子而言)，若待测化合物为弱酸，则由于弱酸在强碱性溶液中会以阴离子形态存在，因此选用较强的碱为流动相，阴离子交换分离;若待测化合物为弱碱，则由于在强酸性溶液中会以阳离子形态存在，选用较强的酸作流动相，阳离子交换分离;若待测离子的疏水性较强，由于与固定相之间的吸附作用而使保留时间较长或峰拖尾，则可在流动相中加入适量有机溶剂，减弱吸附，缩短保留时间、改善峰形和选择性。对该类化合物的分离也可选用离子对色谱分离，但流动相中一般含有较复杂的离子对试剂。此外，对弱保留离子可选用高容量柱和弱淋洗液以增强保留，对强保留离子则反之。表5-3、表5-4列出了离子色谱中常用的两种主要检测器:电化学检测器(包括电导和安培)和光学检测器。在水溶液中以离子形态存在的离子，即较强的酸或碱，应选用电导检测器。具有对紫外或可见光有吸收基团或经柱后衍生反应后(IC中较少用柱前衍生)生成有吸光基团的化合物，选用光学检测器。具有在外加电压下可发生氧化或还原反应基团的化合物，可选用直流安培或脉冲安培检测。对一些复杂样品，为了一次进样得到较多的信息，可将两种或三种检测器串联使用。

2 色谱条件的优化

2.1 改善分离度

(1)稀释样品

对组成复杂的样品，若待测离子对树脂亲合力相差颇大，就要作几次进样，并用不同浓度或强度的淋洗液或梯度淋洗。若待测离子之间的浓度相差较大，而且对固定相亲合力差异较大，增加分离度的最简单方法是稀释样品或做样品前处理。例如盐水中SO42-和Cl-的分离。若直接进样，在常用的分析阴离子的色谱条件下，其色谱峰很宽而且拖尾，30min之后Cl-的洗脱仍在继续，表明进样量已超过分离柱容量。在这种情况下，在未恢复稳定基线之前不能再进样。若将样品稀释10倍之后再进样就可得到Cl-与痕量SO42-之间的较好分离。对阴离子分析推荐的最大进样量，一般为静态柱容量的30%，超过这个范围就会出现大的平头峰或肩峰。

表5-3分离方式和检测器的选择(阴离子)

分析离子分离方式检测器

无机

阴离子亲水性强酸F-、Cl-、NO2-、Br-、SO32-、NO3-、PO43-、SO42-、ClO-、ClO2-、ClO3-、BrO4-、低分子量有机酸阴离子交换电导、UV

SO32-离子排斥安培

砷酸盐、硒酸盐、亚硒酸盐阴离子交换电导亚砷酸盐离子排斥安培

弱酸BO32-、CO32-离子排斥电导

SiO32-离子交换、离子排斥柱后衍生,VIS 疏水性CN-、HS-(高离子强度基体)

BF4-、S2O32-、SCN-、ClO4-、I- 离子排斥阴离子交换、离子对安培

电导

缩合磷酸剂

多价螯合剂未络合

已络合阴离子交换

阴离子交换柱后衍生,VIS

电导

金属络合物Au(CN)2-、Au(CN)4-、Fe(CN)64-、Fe(CN)63-EDTA-Cu离子对

阴离子交换电导

电导

有机

阴离子羧酸一价脂肪酸，C<5(酸消解样品，盐水，高离子强度基体)离子排斥电导

脂肪酸，C>5芳香酸离子对/阴离子交换电导，UV

一至三价一元、二元、三元羧酸无机阴离子

羟基羧酸、二元和三元羧酸醇阴离子交换

离子排斥电导

电导

磺酸烷基磺酸盐、芳香磺酸盐离子对，阴离子交换电导，UV

醇类C<6离子排斥安培

表5-4分离方式和检测器的选择(阳离子)

分析离子分离方式检测器

无机阳离子Li 、Na 、K 、Rb 、Cs 、Mg2 、Ca2 、Sr2 、Ba2 、NH4 阳离子交换电导

过度金属Cu2 、Ni2 、、Zn2 、Co2 、Cd2 、Pb2 、Mn2 、Fe2 、Fe3 、Sn2 、Sn4 、Cr3 、V4 、V5 、UO2 、Hg2

Al3

Cr6 (CrO42-)阴离子交换/阳离子交换

阳离子交换

阴离子交换柱后衍生VIS

电导

柱后衍生VIS

柱后衍生VIS

镧系金属La3 、Ce3 、Pr3 、Nd3 、Sm3 、Eu3 、Gd3 、Tb3 、Dy3 、Ho3 、Er3 、Tm3 、Yb3 、Lu3 阴离子交换、阳离子交换柱后衍生VIS

有机阳离子低分子量烷基胺，醇胺，碱金属和碱土金属阳离子交换电导、安培

高分子量烷基胺，芳香胺，环己胺，季胺，多胺阳离子交换，离子对电导、紫外、安培

(2)改变分离和检测方式