離子色譜分析法

關(guān)于離子色譜分析法第1頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、離子色譜法原理離子色譜法（IC):以離子型化合物為分析對(duì)象的液相色譜法。通常使用離子交換劑固定相和電導(dǎo)檢測(cè)器。離子型物質(zhì):在水溶液中電離，具有+或–電荷的元素?zé)o機(jī)陰離子（Ｃｌ－，ＮＯ2－，ＳＯ４２－，ＣｒＯ４２－）和無機(jī)陽(yáng)離子（Ｎａ＋，ＮＨ４＋，Ｃａ２＋，Ｆｅ３＋），還有有機(jī)陰離子（有機(jī)酸、有機(jī)磺酸鹽和有機(jī)磷酸鹽等）和有機(jī)陽(yáng)離子（胺、吡啶）以及生物物質(zhì)（糖、醇、酚、氨基酸和核酸）第2頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月固定相：離子交換劑流動(dòng)相：無機(jī)化合物檢測(cè)器：電導(dǎo)檢測(cè)器。

離子色譜與液相色譜的區(qū)別第3頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電力冷卻水/HPW

鍋爐蒸汽中的雜質(zhì)食品/飲料酒/飲料/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

第4頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、離子色譜法原理2.

高效離子排斥色譜（HPIEC）分離機(jī)理1.

高效離子交換色譜法（HPIC）3.離子對(duì)色譜法（IPC）第5頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、離子色譜法原理離子交換劑是離子色譜法中應(yīng)用最為廣泛的固定相，是一種具有可交換離子的聚合電解質(zhì)，能參與溶液中離子的交換作用而不改變本身一般物理特性。在離子交換反應(yīng)中，離子交換劑的本體結(jié)構(gòu)不發(fā)生明顯的變化，僅由帶有的離子與外界同電性離子發(fā)生等量的離子交換。第6頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（一）高效離子交換色譜法（HPIC）

分離機(jī)理主要是離子交換，是基于離子交換樹脂上可離解的離子與流動(dòng)相中具有相同電荷的溶質(zhì)離子之間進(jìn)行的可逆交換，依據(jù)這些離子對(duì)交換劑有不同的親和力而被分離。第7頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月離子交換色譜的固定相具有固定電荷的功能基。陰離子交換色譜法中，其固定相的功能基一般是季胺基；陽(yáng)離子交換色譜法中，其固定相的功能基一般為磺酸基；（一）高效離子交換色譜法（HPIC）第8頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（一）高效離子交換色譜法（HPIC）以陰離子交換過程為例，說明分離過程：在離子交換進(jìn)行的過程中，流動(dòng)相連續(xù)提供淋洗陰離子，這種淋洗陰離子與固定相離子交換位置的陽(yáng)離子以庫(kù)侖力相結(jié)合，并保持電荷平衡。進(jìn)樣之后，樣品陰離子與淋洗劑陰離子競(jìng)爭(zhēng)固定相上的正電荷位置，當(dāng)固定相上的陰離子交換位置被樣品陰離子轉(zhuǎn)換時(shí)，由于樣品陰離子與固定相之間的庫(kù)侖力，樣品離子將暫時(shí)被固定相保留，樣品中不同陰離子與固定相電荷之間的庫(kù)侖力不同，即親和力不同，因此被固定相保留的程度不同，則流出色譜的速度不同，從而達(dá)到了不同離子被分離開的目的。第9頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月影響離子保留的因素離子色譜法中用分配系數(shù)（指在固定相和流動(dòng)相中的濃度比）來描述離子的色譜保留行為，不同離子分配系數(shù)的差異是色譜分離的基礎(chǔ)。影響因素有流動(dòng)相流速、分離柱長(zhǎng)度、柱溫、固定相性質(zhì)、流動(dòng)相的種類與濃度、流動(dòng)相的pH等。第10頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月淋洗液和分析對(duì)象主要的淋洗液：

Na2B4O7,NaOH,NaHCO3,Na2CO3分析對(duì)象：陰離子（F-、Cl-、NO3-、Br-、PO43-），陽(yáng)離子（Li+、Na+、NH4+、K+、Ca2+）一些碳水化合物也可以用離子交換法進(jìn)行分離分析。第11頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、高效離子排斥色譜（HPIEC）分離是基于固定相和被分析物之間三種不同的作用-Donnan排斥、空間排斥和吸附作用。第12頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1、分離原理典型的離子排斥色譜柱是全磺化高交換容量的H+型陽(yáng)離子交換劑，其功能基為磺酸根陰離子(SO3-)，樹脂表面的這一負(fù)電荷層對(duì)負(fù)離子具有排斥作用，即所謂的Donnan排斥。由于Donnan排斥，完全離解的酸不被固定相保留，而被洗脫，而未離解的化合物不受排斥，從而進(jìn)入樹脂的內(nèi)微孔，在固定相中保留。保留值的大小取決于非離子性化合物在樹脂內(nèi)溶液和樹脂外溶液間的分配系數(shù)。第13頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、淋洗液和分析對(duì)象最簡(jiǎn)單的淋洗液是去離子水，對(duì)有機(jī)酸的分析，常用礦物酸，如HCl，H2SO4，HNO3等。分析對(duì)象：無機(jī)弱酸：硼酸，氫氟酸，硅酸，亞硫酸，碳酸等有機(jī)酸：羧酸，醇，醛等。第14頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、離子抑制色譜和離子對(duì)色譜法無機(jī)離子以及離解很強(qiáng)的有機(jī)離子通?？梢圆捎秒x子交換色譜法或離子排斥色譜法進(jìn)行分離。有很多大分子或離解較弱的有機(jī)離子需要采用通常用于中性有機(jī)化合物分離的反相（或正相）色譜來進(jìn)行分離分析。直接采用正相和反相色譜又存在困難，因?yàn)榇蠖鄶?shù)可離解的有機(jī)化合物在正相色譜法的硅膠固定相上吸附太強(qiáng)，致使被測(cè)物質(zhì)保留值太大，出現(xiàn)脫尾峰，有時(shí)甚至不能被洗脫，而在反相色譜法的非極性或弱極性固定相中的保留值又太小，致使分離度太差。第15頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月解決方法第一種方法：由酸堿平衡理論可知，如果降低（或增加）流動(dòng)相的pH，可以使酸（或堿）性離子化合物盡量保持離子狀態(tài)，然后可以利用離子色譜的一般體系來進(jìn)行分析測(cè)定。這種方法就是離子抑制色譜法。第16頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月解決方法第二種方法：如果被分析的離子是較強(qiáng)的電解質(zhì)，單靠改變流動(dòng)相的酸堿性不能抑制離子性化合物的解離，這時(shí)可以在流動(dòng)相中加入適當(dāng)?shù)木哂信c被測(cè)離子相反電荷的離子，即離子對(duì)試劑，使之于被測(cè)離子形成中性的離子對(duì)化合物，此離子對(duì)化合物在反相色譜柱上被保留，從而達(dá)到被分離的目的。這種方法便是離子對(duì)色譜法。離子對(duì)色譜法中保留值大小主要取決于離子對(duì)化合物的離解平衡常數(shù)和離子對(duì)試劑的濃度。第17頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、離子色譜儀1、基本構(gòu)造流動(dòng)相容器高壓輸液泵進(jìn)樣器色譜柱檢測(cè)器數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)根據(jù)需要配置流動(dòng)相在線脫氣裝置、梯度洗脫裝置、自動(dòng)進(jìn)樣系統(tǒng)、流動(dòng)相抑制系統(tǒng)、柱后反應(yīng)系統(tǒng)和全自動(dòng)控制系統(tǒng)等。第18頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、工作流程高壓輸液泵將流動(dòng)相以穩(wěn)定的流速（或壓力）輸送至分析體系，在色譜柱之前通過進(jìn)樣其將樣品導(dǎo)入，流動(dòng)相將樣品帶入色譜柱，在色譜柱中各組分被分離，并依次隨流動(dòng)相流至檢測(cè)器。抑制型離子色譜則在電導(dǎo)檢測(cè)器之前增加一個(gè)抑制系統(tǒng)，即用另一個(gè)高壓輸液泵將再生液輸送到抑制器。在抑制器中，流動(dòng)相背景電導(dǎo)被降低，然后將流出物導(dǎo)入電導(dǎo)池，檢測(cè)到的信號(hào)送至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)紀(jì)錄、處理和保存。非抑制型離子色譜儀不用抑制器和輸送再生液的高壓泵，因此結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜。第19頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月工作流程第20頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、流動(dòng)相容器是由一個(gè)或多個(gè)聚乙烯或硬質(zhì)玻璃瓶組成。離子色譜所用水應(yīng)是經(jīng)過蒸餾的去離子水，通常稱重蒸去離子水或二次蒸餾水。與高效液相色譜一樣，配制好的流動(dòng)相應(yīng)用0.45um以下孔徑的濾膜過濾，防止流動(dòng)相中有固體小顆粒堵塞流路。流動(dòng)相放置一段時(shí)間后可能會(huì)因微生物的作用而出現(xiàn)絮狀物，因此，流動(dòng)相依次不能配制太多，應(yīng)經(jīng)常清洗流動(dòng)相容器和過濾頭，經(jīng)常更換流動(dòng)相。第21頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4、高壓輸液泵是離子色譜儀的關(guān)鍵部件，其作用是將流動(dòng)相以穩(wěn)定的流速或壓力輸送至色譜分離系統(tǒng)，離子色譜儀高壓輸液泵也分為恒壓泵和恒流泵兩種。第22頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5、進(jìn)樣裝置離子色譜儀中的進(jìn)樣裝置也分為手動(dòng)進(jìn)樣器和自動(dòng)進(jìn)樣器。第23頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6、色譜柱分離的核心部件，要求柱效高、柱容量大和性能穩(wěn)定。柱長(zhǎng)通常在50-100mm，比普通液相色譜柱要短。國(guó)產(chǎn)柱內(nèi)徑多為5mm，國(guó)外內(nèi)徑為4.6mm。離子色譜柱也是有方向的。與液相色譜儀一樣，離子色譜儀也需要一根保護(hù)柱，也有恒溫裝置。第24頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7、檢測(cè)系統(tǒng)

1.電化學(xué)

A.電導(dǎo)檢測(cè)

B.安培檢測(cè)2.光度法

A.吸收光度法

B.發(fā)射光度法檢測(cè)方法第25頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電化學(xué)分析(electrochemicalanalysis)是利用物質(zhì)的電學(xué)及電化學(xué)性質(zhì)來測(cè)定物質(zhì)含量的分析方法。電化學(xué)分析法的基礎(chǔ)是電化學(xué)，電化學(xué)是利用電子學(xué)的方法來研究化學(xué)變化以及電能和化學(xué)能之間的聯(lián)系和轉(zhuǎn)換過程的科學(xué)。電化學(xué)和電化學(xué)分析第26頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電化學(xué)分析法通常以待測(cè)試樣的溶液作為化學(xué)電池的一個(gè)組成部分，然后對(duì)其進(jìn)行測(cè)量，根據(jù)測(cè)得的電學(xué)量與待測(cè)組分的化學(xué)量之間的內(nèi)在聯(lián)系來進(jìn)行定性、定量分析。電化學(xué)原理第27頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

電化學(xué)分析方法類型1、利用測(cè)量原電池中兩個(gè)電極之間的電子電位差異—電位分析法。2、測(cè)量原電池的電阻（或電導(dǎo)）的—電導(dǎo)分析法。3、測(cè)量原電池的電量的—庫(kù)侖分析法。4、測(cè)量原電池的電流與電壓曲線的—伏安分析法。第28頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電導(dǎo)率是在陰極和陽(yáng)極之間的離子化溶液傳導(dǎo)電流的能力。溶液中的離子越多，在兩電極間通過的電流越大。在低濃度時(shí)，電導(dǎo)率直接與溶液中導(dǎo)電物質(zhì)的濃度成正比。Back電導(dǎo)檢測(cè)法第29頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月歐姆定律R=V/IResistanceVoltageCurrent

(Ohm)

(Volt)

(Ampere)

電導(dǎo)G=1/RConductance(Siemen)濃度C=c×GConcentrationConstantConductance歐姆定律表明電阻等于電壓與電流的比值。電導(dǎo)為電阻的倒數(shù)，直接與溶液的濃度有關(guān)。第30頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電導(dǎo)檢測(cè)器定量原理電導(dǎo)G=1/RG

=1000LAiciλi1.=1000KciλiAi：電極截面積（cm2）L

：兩電極距離（cm）ci：某一離子的摩爾濃度（mol/L）λi

：該離子的摩爾電導(dǎo)率K=

L/Ai：電導(dǎo)池常數(shù)（cm-1）電極第31頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電導(dǎo)池的構(gòu)造與工作原理電導(dǎo)池測(cè)量電導(dǎo)率所需的電子線路變換靈敏度的裝置數(shù)字顯示儀（1）電導(dǎo)池的構(gòu)造第32頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電導(dǎo)池：核心部分（電導(dǎo)傳感器），其檢測(cè)可達(dá)到微升甚至納升級(jí)。電導(dǎo)池的基本構(gòu)造是在柱流出液中放置兩根電極，然后通過適當(dāng)?shù)碾娮泳€路測(cè)量溶液的電導(dǎo)率。來至色譜柱流至廢液瓶（2）工作原理電極電導(dǎo)池第33頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電解電解質(zhì)區(qū)域陰極------++++++陽(yáng)極A-C+C+C+C+C+A-A-A-A-電解電極流動(dòng)相當(dāng)向電導(dǎo)池的兩個(gè)電極施加電壓時(shí)，溶液中的陰離子向陽(yáng)極移動(dòng)，陽(yáng)離子向陰極移動(dòng)，電解質(zhì)溶液電阻的大小取決于溶液中離子的數(shù)目和離子的遷移率，而離子的遷移率又取決于離子的電荷及其大小、介質(zhì)類型、溶液溫度和離子濃度。離子的遷移率取決于施加電壓的大小。當(dāng)施加的有效電壓確定后