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离子色谱仪的分类和用途

* 来源: 无锡赛那尔 * 作者: sainaer * 发表时间: 2020-11-16 8:54:08

1975年,Small等人用电导检测器地连续检测柱流出物获得成功,标志着离子色谱法的诞生。经过近三十年的发展,离子色谱法(IC)已经成为分析离子性物质的常用方法。我国diyi代离子色谱仪于1983年6月通过了专家鉴定。离子色谱仪与一般的液相色谱仪一样,由输液系统、进样系统、分离系统和检测系统构成。本文主要介绍离子色谱仪分类、离子色谱仪的原理、离子色谱仪硬件、离子色谱仪的用途几方面的现状和Zxin进展。

一、离子色谱仪的分类

离子色谱是高效液相色谱的一种,是分析阴阳离子的一种液相色谱方法,该方法具有选择性好、灵敏、快速、简便等优点,并且可以同时测定多种组分。通常情况下,离子色谱可以分为三种类型:离子交换色谱、离子排斥色谱、离子对色谱。

离子交换色谱:

离子交换色谱以离子间作用力不同为原理,主要用于有机和无机阴、阳离子的分离。

离子排斥色谱:

离子排斥色谱基于Donnan排队斥作用,是利用溶质和固定相之间的非离子性相互作用进行分离的。它主要用于机弱酸和有机酸的分离,也可以用于醇类、醛类、氨基酸和糖类的分离。

离子对色谱:

离子对色谱的分离机理是吸附、分离的选择性主要由流动相决定。该方法主要用于表面活性阴离子和阳离子以及金属络合物的分离。

二、离子色谱仪的种类1、按分离目的可分:

实验室离子分析色谱仪和工业离子分析色谱仪。

2、按固定相性质可分:

键合固定相离子分析色谱仪和硅胶固定相离子分析色谱仪等。

3、按分离对象的荷电性质可分:

阴离子分析色谱仪和阳离子分析色谱仪。

4、按分离对象的离子属性可分:

无机离子分析色谱仪和有机离子分析色谱仪。

5、按分离特征可分:

高选择性离子分析色谱仪、高灵敏度离子分析色谱仪和高分辨率离子分析色谱仪。

6、按分离规模可分:

微型离子分析色谱仪、小型离子分析色谱仪和大型离子分析色谱仪。

三、离子色谱仪的原理下面我们以离子交换色谱为例简单介绍一下离子色谱的原理。

样品离子和固定相基团之间存在着相互作用,对于不同的样品离子,这种作用的大小是不同的。因此在随流动相通过色谱柱的过程中,作用力强的样品离子保留时间要比作用力弱的离子长,经过一段时间后,就可以实现样品的分离。以阴离子的分离为例说明一下离子色谱的分离过程。

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。Z终,因为流动相阴离子的数量有优势,所以样品阴离子A、B都分流出色谱柱,对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。

四、离子色谱仪的构成

离子色谱仪的典型结构由输液泵、进样阀、色谱柱、抑制柱、检测器和数据处理系统组成。  

输液泵

双头往复泵是非常常用的一种输液泵,它由电机带动凸轮转动,两个柱塞杆往复运动,吸入排出流动相。两个柱塞杆的移动有一个时间差,正好补偿流动相输出的脉冲,因而流速相当平稳。

进样阀 

常用的进样方法是六通阀进样,这种方法进样量的可变范围大,耐高压,而且易于自动化。

色谱柱 

分离系统的主要元件是色谱柱,它是色谱分离过程中存放固定相的场所。离子色谱仪的柱填料是离子色谱仪研究的热点,是离子色谱仪发展的主要推动力,发展很快。

离子检测器

离子检测器分为两大类,即电化学检测器和光学检测器,电化学检测器包括电导、直流安培、脉冲安培和积分安培等,而光学检测器包括紫外、或见光和荧光检测器。其中电导检测器是离子色谱Z重要的检测器,现简单介绍如下。

所有的离子化合物(有机离子、无机离子、强酸和强碱)以及可被解离的化合物(弱酸和弱碱)的水溶液都能够导电。电导检测器就是以离子色谱流动相中导电的变化作为定量的依据的。电导检测器的结构比较简单、检测池在两个电极中间,当在电极上加上电压时,栓测池内溶液中的离子就会产生运动。通过对运动产生的电流的测量就可以知道溶液中离子的浓度。而如果流动相的导电性很高,而样品的导电性较低,那么电导检测器就不会有效的检测出样品离子的浓度。

抑制柱

因此,人们在色谱柱和电导检测器之间加上了一个抑制柱,它可以改变流动相和样品的导电性,从而使样品离子得到灵敏的检测。就用和发展经过多年的发展,离子色谱已经在生产生活的各种领域发挥着重要的作用。

五、离子色谱仪的用途

离子色谱仪主要是利用离子交换来进行分离的,其主要是用于环境样品的分析和检测,如:地面水、雨水、生活污水和工业废水等,通过利用离子色谱仪,能够准确的检测出样品中的阴、阳离子,从而对数据进行分析,来了解样品中是否含有危害人们身体健康的物质。同时,随着经济和技术的不断进步,离子色谱仪也开始应用于微电子工业废水和试剂杂质的检测和分析,为电子产品的质量把关,也作为高新的技术手段,受到国内许多厂家的青睐。

据了解,目前,离子色谱仪不仅使用于以上领域,还在食品、卫生和石油化工等方面发挥了不可替代的作用。在离子色谱仪的检测数据中:常见的离子有:

阴离子:F-, Cl-, Br-, NO2-, PO43-, NO3-, SO42-,甲酸,乙酸,草酸等。

阳离子:Li+, Na+, NH4+, K+, Ca2+, Mg2+, Cu2+, Zn2+, Fe2+, Fe3+等。

作为专业检测离子的仪器,离子色谱仪在阴离子分离方面,较其他的仪器更有优势,只要将样品注入到离子色谱仪内,20min左右,通过离子色谱仪检测和分析,能够准确的得到7个常见离子的测定结果。

六、离子色谱仪的应用领域1.环境分析 

离子色谱在其产生初期Z重要的应用便是环境样品的分析,其应用对象主要是环境样品中各种阴、阳离子的定性、定量分析。作为一种快速准确而有效果分析方法,离子色谱仪广泛应用于微电子、电力工业中高纯水、高纯试剂痕量杂质的分析。

2.食品饮料分析  

与传统的分析方法相比,离子色谱法的突出优点是多组分同时进行分析,样品处理简单,因此成为食品和饮料中阴阳离子、有机酸、胺和糖类分析的较好方法。

3.联用技术  

离子色谱联用技术是离子色谱发展的一个方向。联用技术的发展,使得离子色谱分析技术的应用范围和检测灵敏度有了很大的提高,关于离子色谱--原子吸收(发射)光谱、离子色谱--电感耦合等离子体、离子色--质谱的联用已有不少报道。

离子色谱仪经过近30年的发展,已成为一种比较成熟的分析技术。但随着新材料、新技术的出现,离子色谱仍会有很大的发展空间。离子色谱仪将向一体化、小型化、便携化方向发展。新的固定相将会不断出现,例如:具有阴离子和阳离子交换功能的混合色谱柱,及寿命长、抗污染能力强的色谱柱等。新的检测手段将扩展离子色谱仪的应用范围。