离子色谱仪的原理及应用全解
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流路中为高压力工作状态， 通常使用耐高压的六通阀进样装置：
二. 分离系统
三. 检测系统：
电导检测器
▪ 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
紫外－可见光度检测器
▪ 紫外直接吸收或可见光光度法测定选择性强
荧光法检测器
电导检测器
测定溶液流过电导池时的电导率 可检测大部分离子型化合物
溶液的电导率与其浓度成正比。G=1/R= KC
摩尔电导率: （unit：μS / mol）
阳离子 Ｈ＋ Ｌｉ＋ Ｎａ＋ Ｋ＋
ＮＨ４＋ Ｍｇ ２＋ Ｃａ ２＋
λ＋wk.baidu.com
３５０ ３９ ５０ ７４ ７３ ５３ ６０
阴离子
ＯＨ－ Ｆ－ Ｃｌ－ Ｂｒ－ ＮＯ３－ ＰＯ４３－ ＳＯ４２－
溶液总电导 ＝ λ＋ ＋ λ－
λ－
１９８ ５５ ７６ ７８ ７１ ８０ ８０
四. 抑制柱的原理
离 非抑制型离子色谱仪（单柱型）
子
色
谱 仪
抑制型离子色谱仪（双柱型）
淋洗液输送
样品注射
离子交换 分离
非抑抑制制型型离离子子色色谱谱仪仪
淋洗液瓶 Pump
抑制柱
电导池
电导检测
保护柱
分析柱
色谱工作站
数据采集和仪 器控制
1. 单柱离子色谱法
1979年，美国 的 J.S. Fritz 提出 非抑制型离子色谱。 1998年，H. Small 将电解淋洗液在线发生器和自动再生抑制
器结合，使得IC只用水，不需用化学试剂。 2003年，美国Dionex推出了商品仪器RFIC(Reagent Free Ion
Chromatography)。
二.离子色谱法的特点：
分离 X-,
Na2CO3 淋洗
抑制柱的原理
第五章 离子色谱仪的原理及应用
Ion Chromtatography
➢溶液中离子型化合物如何测定？
➢ 阳离子：? ➢ AAS, AES, 原子荧光法… 既快速又灵敏 ➢ 阴离子: ? ➢ 化学滴定，分光光度法…
灵敏度低，费时费力，不能同时测多离子 ➢ 1975年，美国Dow化学公司的H. Small, T.S. Steven&W.C.
典型的离子交换树脂是由苯乙烯和二乙烯苯交联 共聚而成，在基体上引入各种不同酸碱基团作为可交 换的离子基团。
阳离子交换树脂上具有与阳离子交换的基团, 如 —SO3-H+ ，其中 SO3- 和有机聚合物牢固结合形成固 定部分，而H+是可流动的，能为其它阳离子所交换:
R—SO3-H+ + M+ = R—SO3- M+ + H+
• 有机阴离子：有机酸、烷基硫酸、烷基磺酸、磷酸 多聚磷酸
• 有机阳离子：胺、醇胺、铵盐、吡啶、生物碱 • 天然有机物：糖、醇、酚、醛、维生素 • 生物物质： 有机磷化合物、氨基酸、肽、核酸、
核苷酸、蛋白质、碱基、抗生素
三. 分离原理
固定相：离子交换树脂(阴离子型/阳离子型) 流动相：酸性或碱性水溶液 基本原理：利用不同待测离子对固定相的离子交换 能力的差别来实现分离。
• 速度快、灵敏度高 • 不同的操作者都可得到好的重现性 • 可单独测定某种离子，也可同时测定多离子。 • 不同价态离子也可检测：
Fe3+ & Fe2+, Cr3+ & Cr6+ ，NO2- & NO3-…
7种常见阴离子（F-、Cl-、Br-、NO3-、NO2-、SO42-、PO43-） 6种常见阳离子（Li+ 、Na+、K+ 、NH4+ 、Ca2+、Mg2+ ）
分析时间小于10min, 采用高效分离柱只需3min。 当进样量为50μL时，检出限小于10μg/L。 增加进样量或浓缩时，检出限可达10-12g/L。
三. 离子色谱法的分析对象与应用领域
• 无机阴离子：卤素及简单阴离子、酸根、阳离子的 配阴离子
• 无机阳离子：碱金属、碱土金属、过渡金属、稀土 无素
Bauman ： 离子交换分离、抑制电导检测——真正意义的 离子色谱法。
➢ 离子色谱法的诞生使阴离子检测发生了革命性的变化 ➢ 许多国家将离子色谱法作为标准方法
中国：饮用天然矿泉水检试方法 工业循环冷却水中阴、阳离子的测试方法…
第一节 离子色谱法的基本原理
一. 离子色谱法的发展历史
1975年，美国Dow Chemical公司的 H. Small, T.S. Steven &W.C. Bauman首次提出 抑制型离子色谱。
对阴离子，滞留顺序为：柠檬酸根, SO42-, C2O42-, I -, HSO4-, NO3-, CrO42-, Br -, SCN-, Cl-, HCOO-, CH3COO-, OH-, F-
分离阳离子
4 3 µS 2 1 0
0
K+ Na+ NH4+
Mg2+ Ca2+
2 4 6 8 10 12 14 Retention time (min)
阴离子交换： R—NR4+OH- + X- = R—NR4+X- + OH-
Na+、Ca2+: 谁先被洗出？为什么？
组分与离子交换剂之间亲和力的大小与离子半径、 电荷、存在形式等有关。亲和力大，保留时间长：
对阳离子，滞留顺序为： Fe3+, Ba2+, Pb2+, Sr2+, Ca2+, Ni2+, Cd2+, Cu2+, Co2+, Zn2+, Mg2+, UO22+, Tl+, Ag+, Cs+, Rb+, K+, NH4+, Na+, H+, Li+
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)
第二节 离子色谱仪的组成
淋洗液输送 进样 分离
14
离子色谱构造
淋洗液瓶 Pump
抑制柱 电导池
保护柱
分析柱
色谱工作站
检测
数据采集和仪 器控制
一. 进样系统
★ 直接用电导检测器检测。
★ 淋洗液：低浓度,低电导率的弱电解质(有机 弱酸或有机弱碱）。苯甲酸，柠檬酸
—— 能否用强电解质的淋洗液？ C、本底。
单柱离子色谱法比双柱离子色谱法灵敏度低, 但仪器操作方便,对泵和检测器的腐蚀性弱,所 以应用较广。
2. 双柱离子色谱法
离子色谱通用的检测器是电导检测器, 淋 洗液为强电解质的酸碱溶液时，由于淋洗液的 电导本底值高,而被测物的浓度又大大小于流 动相电解质的浓度,这样就难以测量由于样品 离子的存在而产生微弱电导的变化。？
二. 分离系统
三. 检测系统：
电导检测器
▪ 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
紫外－可见光度检测器
▪ 紫外直接吸收或可见光光度法测定选择性强
荧光法检测器
电导检测器
测定溶液流过电导池时的电导率 可检测大部分离子型化合物
溶液的电导率与其浓度成正比。G=1/R= KC
摩尔电导率: （unit：μS / mol）
阳离子 Ｈ＋ Ｌｉ＋ Ｎａ＋ Ｋ＋
ＮＨ４＋ Ｍｇ ２＋ Ｃａ ２＋
λ＋wk.baidu.com
３５０ ３９ ５０ ７４ ７３ ５３ ６０
阴离子
ＯＨ－ Ｆ－ Ｃｌ－ Ｂｒ－ ＮＯ３－ ＰＯ４３－ ＳＯ４２－
溶液总电导 ＝ λ＋ ＋ λ－
λ－
１９８ ５５ ７６ ７８ ７１ ８０ ８０
四. 抑制柱的原理
离 非抑制型离子色谱仪（单柱型）
子
色
谱 仪
抑制型离子色谱仪（双柱型）
淋洗液输送
样品注射
离子交换 分离
非抑抑制制型型离离子子色色谱谱仪仪
淋洗液瓶 Pump
抑制柱
电导池
电导检测
保护柱
分析柱
色谱工作站
数据采集和仪 器控制
1. 单柱离子色谱法
1979年，美国 的 J.S. Fritz 提出 非抑制型离子色谱。 1998年，H. Small 将电解淋洗液在线发生器和自动再生抑制
器结合，使得IC只用水，不需用化学试剂。 2003年，美国Dionex推出了商品仪器RFIC(Reagent Free Ion
Chromatography)。
二.离子色谱法的特点：
分离 X-,
Na2CO3 淋洗
抑制柱的原理
第五章 离子色谱仪的原理及应用
Ion Chromtatography
➢溶液中离子型化合物如何测定？
➢ 阳离子：? ➢ AAS, AES, 原子荧光法… 既快速又灵敏 ➢ 阴离子: ? ➢ 化学滴定，分光光度法…
灵敏度低，费时费力，不能同时测多离子 ➢ 1975年，美国Dow化学公司的H. Small, T.S. Steven&W.C.
典型的离子交换树脂是由苯乙烯和二乙烯苯交联 共聚而成，在基体上引入各种不同酸碱基团作为可交 换的离子基团。
阳离子交换树脂上具有与阳离子交换的基团, 如 —SO3-H+ ，其中 SO3- 和有机聚合物牢固结合形成固 定部分，而H+是可流动的，能为其它阳离子所交换:
R—SO3-H+ + M+ = R—SO3- M+ + H+
• 有机阴离子：有机酸、烷基硫酸、烷基磺酸、磷酸 多聚磷酸
• 有机阳离子：胺、醇胺、铵盐、吡啶、生物碱 • 天然有机物：糖、醇、酚、醛、维生素 • 生物物质： 有机磷化合物、氨基酸、肽、核酸、
核苷酸、蛋白质、碱基、抗生素
三. 分离原理
固定相：离子交换树脂(阴离子型/阳离子型) 流动相：酸性或碱性水溶液 基本原理：利用不同待测离子对固定相的离子交换 能力的差别来实现分离。
• 速度快、灵敏度高 • 不同的操作者都可得到好的重现性 • 可单独测定某种离子，也可同时测定多离子。 • 不同价态离子也可检测：
Fe3+ & Fe2+, Cr3+ & Cr6+ ，NO2- & NO3-…
7种常见阴离子（F-、Cl-、Br-、NO3-、NO2-、SO42-、PO43-） 6种常见阳离子（Li+ 、Na+、K+ 、NH4+ 、Ca2+、Mg2+ ）
分析时间小于10min, 采用高效分离柱只需3min。 当进样量为50μL时，检出限小于10μg/L。 增加进样量或浓缩时，检出限可达10-12g/L。
三. 离子色谱法的分析对象与应用领域
• 无机阴离子：卤素及简单阴离子、酸根、阳离子的 配阴离子
• 无机阳离子：碱金属、碱土金属、过渡金属、稀土 无素
Bauman ： 离子交换分离、抑制电导检测——真正意义的 离子色谱法。
➢ 离子色谱法的诞生使阴离子检测发生了革命性的变化 ➢ 许多国家将离子色谱法作为标准方法
中国：饮用天然矿泉水检试方法 工业循环冷却水中阴、阳离子的测试方法…
第一节 离子色谱法的基本原理
一. 离子色谱法的发展历史
1975年，美国Dow Chemical公司的 H. Small, T.S. Steven &W.C. Bauman首次提出 抑制型离子色谱。
对阴离子，滞留顺序为：柠檬酸根, SO42-, C2O42-, I -, HSO4-, NO3-, CrO42-, Br -, SCN-, Cl-, HCOO-, CH3COO-, OH-, F-
分离阳离子
4 3 µS 2 1 0
0
K+ Na+ NH4+
Mg2+ Ca2+
2 4 6 8 10 12 14 Retention time (min)
阴离子交换： R—NR4+OH- + X- = R—NR4+X- + OH-
Na+、Ca2+: 谁先被洗出？为什么？
组分与离子交换剂之间亲和力的大小与离子半径、 电荷、存在形式等有关。亲和力大，保留时间长：
对阳离子，滞留顺序为： Fe3+, Ba2+, Pb2+, Sr2+, Ca2+, Ni2+, Cd2+, Cu2+, Co2+, Zn2+, Mg2+, UO22+, Tl+, Ag+, Cs+, Rb+, K+, NH4+, Na+, H+, Li+
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)
第二节 离子色谱仪的组成
淋洗液输送 进样 分离
14
离子色谱构造
淋洗液瓶 Pump
抑制柱 电导池
保护柱
分析柱
色谱工作站
检测
数据采集和仪 器控制
一. 进样系统
★ 直接用电导检测器检测。
★ 淋洗液：低浓度,低电导率的弱电解质(有机 弱酸或有机弱碱）。苯甲酸，柠檬酸
—— 能否用强电解质的淋洗液？ C、本底。
单柱离子色谱法比双柱离子色谱法灵敏度低, 但仪器操作方便,对泵和检测器的腐蚀性弱,所 以应用较广。
2. 双柱离子色谱法
离子色谱通用的检测器是电导检测器, 淋 洗液为强电解质的酸碱溶液时，由于淋洗液的 电导本底值高,而被测物的浓度又大大小于流 动相电解质的浓度,这样就难以测量由于样品 离子的存在而产生微弱电导的变化。？