離子色譜分離測定水中陰離子

1、離子色譜分離測定水中常見無機(jī)陰離子 實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)原理儀器設(shè)備及流程實(shí)驗(yàn)步驟數(shù)據(jù)處理問題及討論1實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆针x子交換色譜的基本原理；掌握離子色譜儀的組成及基本操作技術(shù)；利用離子色譜分離測定水中常見無機(jī)陰離子。2實(shí)驗(yàn)原理不同離子對某一給定離子交換柱中功能基存在親合力的差異。使用適宜的淋洗劑，水樣中待測的陰離子隨淋洗液進(jìn)入離子交換系統(tǒng)中(由保護(hù)柱和分離柱組成)時(shí)，則在樹脂功能基位置發(fā)生淋洗劑陰離子與樣品陰離子的離子交換平衡，不同樣品離子因與固定相的作用力不同而在色譜柱中的保留時(shí)間不等，通過柱后可得到分離。 離子色譜基本原理如下:3離子色譜概述及基本原理利用色譜技術(shù)測定離子型物質(zhì)的方法 色譜 : 用于

2、分析的一種分離技術(shù) 離子型物質(zhì) : 在水溶液中電離，具有 + 或 電荷的元素陰離子: Cl，NO2，SO4，CrO4陽離子: Na，NH，Ca，F(xiàn)e1975 由H.Small 等人.（Dow chemical)首次提出 用于測定氯離子和硫酸根4 離子色譜的特點(diǎn) 不同的操作者都可得到好的樣品分析重現(xiàn)性 經(jīng)過稀釋、過濾后可以測定多種樣品 多價(jià)態(tài)可氧化元素（NO2- & NO3-, SO32-&SO42- etc.）, 不同價(jià)態(tài)離子（Fe3+ & Fe2+,Cr3+ & Cr6+ etc.） 可單獨(dú)測定某種離子.（通常為同時(shí)測定)5電力 冷卻水 / HPW 鍋爐蒸汽中的雜質(zhì)食品 / 飲料 酒 / 飲

3、料/ 糖果 飲料中有機(jī)酸造紙. /紙漿 紙漿液處理水 張紙和液體中的離子農(nóng)業(yè) 肥料 /土壤 / 植物 /等 土壤中離子醫(yī)學(xué) 血液 / 尿 尿中草酸化妝品 化妝品 / 清潔劑/ 洗發(fā)液 化妝品液體中的陰離子制藥 化學(xué) / 液體 化學(xué)品中的重金屬應(yīng)用領(lǐng)域領(lǐng)域環(huán)境. / 污染 雨水/河水/ 大氣/ 污水 雨水中離子城市用水 自來水 / 水源 自來水中消毒副產(chǎn)物樣品應(yīng)用化學(xué)品 設(shè)備提取物 / 聚合物 環(huán)氧類粘合劑中的陰離子電子 / 半導(dǎo)體 高純水 晶片沖洗水 高純水中的離子型雜質(zhì)金屬 / 鋼材 表面處理液鍍 槽 冷卻水 電鍍 槽中的抗壞血酸 6離子色譜的基本流程圖淋洗液 泵色譜柱檢測器 泵液分離 檢測

4、 記錄F-NO3-SO42-Cl-NO2-Br-HPO42-進(jìn)樣閥抑制器檢測池進(jìn)樣7離子色譜的基本構(gòu)成 進(jìn)樣 - 樣品環(huán)進(jìn)樣 分離 - 離子交換分離 檢測 - 電導(dǎo)檢測 (抑制型) 8 進(jìn)樣 廢液樣品 淋洗液 至分離柱進(jìn)樣閥 樣品 裝樣 廢液 淋洗液至分離柱 樣品環(huán)進(jìn)樣（）（） 樣品環(huán)9分離的方式離子排斥 ： 離解常數(shù) 和疏水性 離子對 (RP) ： 對離子對試劑的親和力 離子對化合物的疏水性離子抑制 (RP)： 在特定 pH下的疏水性反相 ： 疏水性 離子交換 ： 離子價(jià)態(tài)和離子半徑10色譜分離慢中等快Temporal course淋洗液11離子交換分離機(jī)理12 陰離子交換樹脂 (乳膠型）m

5、13 陽離子交換樹脂 (接枝型)14分離陰離子0246810121416Retention time(min)08mSF-NO3-SO42-Cl-NO2-Br-HPO42-15分離陽離子02468101214Retention time (min)01234Na+NH4+K+Mg2+Ca2+S16檢測方式電導(dǎo) 檢測具有電導(dǎo)性化合物的通用型檢測器 離子色譜最常用的檢測器電化學(xué)(安培法) 在特定的條件下可對某些化合物直接進(jìn)行氧化還原反應(yīng) 紫外可見光度法 紫外直接吸收或可見光光度法測定選擇性強(qiáng) 可進(jìn)行柱后衍生 熒光法 HPLC17電導(dǎo)檢測器 測定溶液流過電導(dǎo)池電極時(shí)的電導(dǎo)率 可檢測大部分離子型化合物

6、溶液至檢測池電極 檢測池18抑制器 安裝在電導(dǎo)池之前 提高待測離子的電導(dǎo)率： 提高靈敏度 Na+,Cl-H+,Cl- 降低背景電導(dǎo) (淋洗液) : 減少噪音 Na+,HCO3-H2CO3Na+,OH- H2O19抑制器的作用廢液Back Ground： Na2CO3 / NaHCO3(700S)NaF,NaCl,NaNO3Na2HPO4,Na2SO4Retention timeConductivityNaFNaClNaNO3Na2HPO4Na2SO4Back Ground： Na2CO3 / NaHCO3(700S)Retention timeConductivityHFHClHNO3H3PO

7、4H2SO4Retention timeBack Ground： H2CO3 (15S)Conductivity20極限摩爾電導(dǎo)值 Cation Anion Total conductivity （ ） （ ） （unit：S/m equivalent）21 離子交換膜 離子交換膜 淋洗液格網(wǎng) 再生液格網(wǎng) 再生液格網(wǎng)抑制器的結(jié)構(gòu) 自分離 柱 至檢 測 池排放 檢測池或再生液 瓶22232H+ + SO42-Y+Na+ 化學(xué)再生微膜抑制器的工作原理 (陰離子)X-: 樣品中的陰離子Y+: 樣品中的陽離子H2SO4H2SO4H2O Na+Y+ X- Na+ CO32-(樣品, 淋洗液)H+ H+

8、+ CO32-H+ + X- 至檢測器H2CO3H+X-H2SO42H+ + SO42-H2SO4Na2SO4Na2SO4 廢液廢液化學(xué)再生液 H+H+H+H+陽離子交換膜陽離子交換膜H+H+24化學(xué)再生模式流程圖 溶離液泵柱廢液廢液 再生液 加壓進(jìn)樣閥 抑制器 檢測池2505.0010.0015.00Retention time(min)05.010.015.020.0uS電導(dǎo)檢測 （ 樣品：飲用水）F-Cl-NO3-SO4-26離子色譜系統(tǒng)示意圖流動(dòng)相儲(chǔ)罐泵保護(hù)柱分析柱抑制器色譜工作站流路離子交換分離抑制電導(dǎo)檢測器數(shù)據(jù)采集和儀器控制進(jìn)樣器電導(dǎo)池2728離子色譜的使用要點(diǎn)29離子色譜的使用要

9、點(diǎn) 啟動(dòng)儀器與儀器的穩(wěn)定 提供一定壓力的氮?dú)獠z查壓力是否合適 系統(tǒng)中有淋洗液流出，并進(jìn)入了抑制器 淋洗泵中無氣泡 確認(rèn)系統(tǒng)中無液體/氣體泄漏 確認(rèn)系統(tǒng)有穩(wěn)定的壓力與背景電導(dǎo) 開始測定 用注射器注入標(biāo)準(zhǔn)或者樣品30Conc. of standard標(biāo)準(zhǔn)響應(yīng)值定量計(jì)算根據(jù)標(biāo)樣制作校正曲線. 以此為標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算樣品中的待測離子0.005.0010.015.020.0 濃度（ppm)0.005.00e+51.00e+61.50e+62.00e+62.50e+6 響應(yīng)樣品響應(yīng)值Conc. of sample31如何獲得可靠的分析結(jié)果 了解可能影響色譜分析結(jié)果的各種干擾因素 配制淋洗液、標(biāo)準(zhǔn)液所使用水和試劑

10、的純度 了解所使用的預(yù)處理方法的優(yōu)/缺點(diǎn) 儀器應(yīng)進(jìn)行例行保養(yǎng)32色譜柱、淋洗液的溫度淋洗液的濃度與組成淋洗液的流速淋洗液中的雜質(zhì)影響色譜分析的各種條件33樣品處理過濾樣品中除去顆粒物用0.45m 或0.22m 濾膜用高純水沖洗濾膜 ，以減少沾污稀釋待測物濃度較高時(shí)，應(yīng)預(yù)先稀釋.降低干擾物的濃度.去除干擾物預(yù)處理柱，超濾固相萃取液相萃取離心鹽析在線柱處理34儀器設(shè)備及流程DIONEX ICS-90 型離子色譜儀，IonPac AS14分離柱，IonPac AG14保護(hù)柱，AMMS 微膜抑制器，DS5 電導(dǎo)檢測器, Chromeleon色譜控制分析軟件。 色譜條件：淋洗液 3.5 mM Na2CO

11、3/1.0 mM NaHCO3；泵流速：1.2 mL/min；抑制器再生液 50 mN H2SO4；進(jìn)樣量：50ml。35ICS903637實(shí)驗(yàn)步驟標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制：分別量取標(biāo)準(zhǔn)離子貯備溶液(1.0mg/mL)各5.0mL混合，并用去離子水稀釋至100mL得濃度H標(biāo)準(zhǔn)液，逐級稀釋，配制以下濃度：38實(shí)驗(yàn)步驟樣品前處理：為了防止保護(hù)柱和分離柱系統(tǒng)堵塞，水樣必需先經(jīng)中速定性濾紙除去不溶性顆粒物，適當(dāng)稀釋(根據(jù)總礦化度而定，一般稀釋10 100 倍)，定容。若樣品中含有原油，須靜置，待油水分層后取其下部水樣進(jìn)行分析。飲用水樣經(jīng)0. 45m微孔濾膜除去懸浮微粒后直接進(jìn)樣。高硬度水在碳酸鹽淋洗液中會(huì)產(chǎn)生沉淀，必要時(shí)要將水樣先經(jīng)過強(qiáng)酸性陽離子交換柱。39實(shí)驗(yàn)步驟測定：分別將混合標(biāo)準(zhǔn)溶液與水樣經(jīng)0.45mm的微孔濾膜過濾注入離子色譜儀中，根據(jù)保留時(shí)間定性，用峰面積或峰高外標(biāo)法定量。 40數(shù)據(jù)處理儀器本身帶有色譜控制及數(shù)據(jù)分析軟件，可對數(shù)據(jù)進(jìn)行自