離子交換色譜柱連接的檢測器

❶ 離子色譜的應用普遍嗎離子色譜常用的檢測器都有那些

離子色譜(Ion Chromatography，簡稱IC)是由經典的離子交換色譜發展起來的新型液相色譜分析技術，具有快速、靈敏、選擇性好、且可同時測定無機或親水性有機陰、陽離子等多種組分的特點。IC已被廣泛用於環境、電力、半導體、生物、醫葯、化工等多個領域，目前離子色譜作為色譜的一個大類，在色譜領域的應用和使用量，在高效液相色譜和氣相色譜之後，列第三位。近年來IC的發展速度迅速，超過了高效液相色譜和氣相色譜的發展速度。

陽離子交換柱用於分離陽離子樣品，陰離子交換柱用作分離陰離子樣品。緩沖溶液作為洗脫液，經泵輸送入色譜柱後，其陽離子或陰離子最終將色譜柱中所有可交換的離子置換出來，同時由檢測器轉換為恆定的信號——基線。然後，進樣少量樣品，樣品離子即被樹脂柱所接受，並與等同數量的洗脫液離子交換。如果樣品中所有離子的濃度大於洗脫液的離子濃度，那麼在柱頂端的總離子濃度就將增加，這就產生了一個脈動，當它沿著柱移動並通過電導檢測器時即得到一個正峰；反之，則獲得負峰。進樣後，洗脫液離子繼續不斷地經泵輸入色譜柱，對樹脂的可交換部位與樣品離子進行競爭，並且使樣品離子沿著柱子移動。由於樣品離子對交換樹脂有不同的親和能力，因而不同的樣品離子沿柱以不同的速度移動，最後完成分離。

一般情況下，離子交換色譜分離時淋洗液的背景電導比較高。現代離子色譜技術，採用一些新技術，可以使離子色譜的淋洗背景降低，並使被測樣品的電導值提高，從而有效提高分析靈敏度。
離子色譜主要分為抑制型離子色譜和非抑制型離子色譜兩大類。

A）抑制型離子色譜(Suppressed IC)又稱為雙柱型離子色譜（Double Column IC，SCIC）：由H.Small等最早提出，後作為美國Dionex公司專利並生產。其原理為：由於離子交換分離的洗脫液幾乎都是強電解質，其電導一般要較待測離子高二個數量級，會完全掩蓋待測離子的信號。為提高檢測靈敏度，採用在分離柱後串聯抑制柱的辦法，可使洗脫液轉變成低電導組分。具體方法就是採用弱酸鹽作為淋洗液(如OH-，碳酸鹽和硼酸鹽等)，通過抑制器後，將它們轉化為對應的弱酸(如H2O，碳酸和硼酸等)，以降低來自洗脫液的背景電導。另外也可將樣品離子轉變成相應的酸或鹼，以增加其電導。

最初的抑制柱內填充與分離柱填料相反電荷的離子交換樹脂。當分析陰離子時，要用苯乙烯系列的強酸型（H+）樹脂裝柱；而分析陽離子時，則用苯乙烯系列的強鹼型（OH-）樹脂裝柱。抑制柱須定期再生。抑制技術的發展經歷了樹脂填充型、微膜型、平板膜型、電化學自再生型抑制器等過程，使離子色譜抑制更為方便、有效。

對於陽離子來說，分離柱裝有陽離子交換填料，抑制單元則為羥基陰離子交換劑，洗脫液中典型的是H+，通過抑制單元後轉變為H2O。抑制型離子色譜儀雖然價格昂貴，使用也較復雜，但靈敏度比較高，隨著部分專利逐漸到期，大多數離子色譜將採用這種技術。

抑制型離子色譜因為對淋洗液的背景電導進行抑制，因此這種離子色譜靈敏度比較高，可以測定檢測下限比較低，可以測定ng/ml，甚至ng/L級含量的陰、陽離子，對於陰離子分離所採用的淋洗通常為氫氧化物、碳酸鹽或硼酸鹽等弱酸鹽的稀溶液，也可以採用兩性離子。陽離子分離通常採用酸或含苯胺類化合物，背景電導通常為1~20μS。

B、非抑制型離子色譜(Unsuppressed IC)又稱為單柱離子色譜(Single Column IC，SCIC)：由美國衣阿華州立大學J.S.Fritz教授等人提出，它是一種不用抑制器，直接用電導等電化學檢測器測定陰離子和陽離子的液相色譜方法。其特點是：採用足夠低交換容量的分離柱，以及很稀濃度的洗脫液。進行陰離子分析時，樹脂的交換容量為0.005～0.10Meq/g，典型的洗脫液是1.0×10-4～4.0×10-4mol/L的苯甲酸、羥基苯甲酸或鄰苯二甲酸的鈉鹽或鉀鹽，這些洗脫液都足夠稀，從而使背景電導率相當低；大部分樣品陰離子的當量電導比洗脫液陰離子要高，因此，樣品濃度即使低至mg/L級也能測得。

❷ 離子色譜法的儀器

分離柱 裝有離子交換樹脂，如陽離子交換樹脂、陰離子交換樹脂或螯合離子交換樹脂。為了減小擴散阻力，提高色譜分離效率，要使用均勻粒度的小球形樹脂。最常用的陽離子交換樹脂是在有機聚合物分子（如苯乙烯－二乙烯基苯共聚物）上連接磺酸基官能團（─SO3─）。最常用的陰離子交換劑是在有機聚合物分子上連接季銨官能團(─NH4)。這些都是常規高交換容量的離子交換樹脂，由於它們的傳質速度低，使柱效和分離速度都低。C.霍瓦特描述了一種薄膜陰離子交換樹脂，它是在苯乙烯－二乙烯基苯共聚物核心上沉澱一薄層陰離子交換樹脂，就象雞蛋有一薄層外皮那樣，離子交換反應只在外皮上進行,因此縮短了擴散的路徑,所以離子交換速度高，傳質快，提高了柱效。同樣，在小顆粒多孔硅膠上塗一薄層離子交換材料也可得到相同類型的樹脂。螯合離子交換樹脂具有絡合某些金屬離子而同時排斥另一些金屬離子的能力，因此這種樹脂具有很高的選擇性。除了離子交換柱外，其他高效液相色譜柱也可用於分離離子。
抑制柱和柱後衍生作用 常用的檢測器不僅能檢測樣品離子，而且也對移動相中的離子有響應，所以必須消除移動相離子的干擾。在離子色譜中，消除(抑制)移動相離子干擾的常用方法有兩種。①抑制反應，用抑制反應來改變移動相，使移動相離子不被檢測器測出。離子色譜通常使用電導檢測器。在抑制反應中??綞匝衾胱佣?裕?把高電導率移動相的氫氧化物轉變成水,而樣品離子則轉變成它們相應的酸：
NaOH+H+─→Na++H2O
NaX+H+─→HX+Na+
在裝有強酸性陽離子交換樹脂的柱中進行抑制反應，使用一段時間後，這種樹脂就需要再生，很不方便。改用連接有磺酸基(─SO3H)的離子交換膜(陽離子交換膜)或用連接有銨基(─NH4)的離子交換膜(陰離子交換膜)，就可以連續進行抑制反應。例如，陽離子交換膜可使陽離子通過它擴散過去，而陰離子則不能擴散過去。
1981年，T.S.史蒂文斯和斯莫爾等報道了中空纖維抑製法。這種纖維是由陽離子交換膜材料拉制而成。用這種方法不僅不需要再生抑制柱而且減小了峰的加寬，提高了柱效。一種比較新的膜技術是加一電場以加速離子的傳遞，該法與中空纖維法比較，其優點是反應時間短、交換能力高，並且可以用於陽離子和陰離子兩者。
②柱後衍生作用，將從柱子流出的洗出液與對被測物有特效作用的試劑相混合，在一反應器中生成帶色的絡合物（見配位化合物）。對衍生試劑最重要的要求是它們與被測物能生成絡合物，但不與移動相生成絡合物。柱後衍生法能用於測定重金屬離子，所用的衍生試劑有茜素紅S等。
檢測器 分為通用型和專用型。通用型檢測器對存在於檢測池中的所有離子都有響應。離子色譜中最常用的電導檢測器就是通用型的一種。紫外－可見分光光度計是專用型的檢測器，對離子具有選擇性響應。可變波長紫外檢測器與電導檢測器聯用,能幫助鑒定未知峰,分辨重疊峰和提供電導檢測器不能測定的陰離子，如硫化物及亞砷酸中的陰離子的檢測。
在離子色譜中，電導檢測法總是和抑制反應配合使用。這種檢測器對分子不響應，如水、乙醇或者不離解的弱酸分子等。對於電導檢測器，一個重要的條件是溫度要穩定，所以檢測池要放在恆溫箱中，1982年H.薩托設計一種雙示差電導檢測器，消除了溫度變化對檢測的影響，可測定10-9摩爾的陰離子。

❸ 磺酸基陽離子交換鍵合硅膠色譜柱，怎樣維護保養及活化

在使用系統之前，首要任務是檢查色譜柱是否受到微生物污染，否則可能會導致柱子堵塞，使得柱壓升高到無法接受的水平。首先，不連接檢測器，正向安裝色譜柱，使用純甲醇以0.6ml/min流速沖洗大約10倍柱體積。接著，連接檢測器，繼續使用純甲醇以相同流速沖洗約20倍柱體積。隨後，改用去離子水以相同流速沖洗約20倍柱體積。

為確保色譜柱的最佳性能，建議連接保護柱（通常由製造商提供），然後用選定的洗脫液以0.6ml/min流速平衡柱子至少1小時。在用分析洗脫液進行平衡前，如果洗脫液中含有緩沖鹽，應先使用不含緩沖鹽的同比例洗脫液過渡，沖洗約10倍柱體積，以避免緩沖鹽在分析柱內析出。

在進行洗脫液選擇時，需注意陽離子交換柱多使用檸檬酸或酒石酸緩沖液（或其混合溶液）、鄰苯二甲酸緩沖液，pH范圍從2.5到6.5；陰離子交換柱則多使用磷酸緩沖液、硝酸銨溶液（1mMol/L），鄰苯二甲酸緩沖液，pH范圍同樣從2.5到6.5。絕對禁止使用水楊酸緩沖液，因為水楊酸的分解產物會改變固定相的性質。洗脫液在使用前必須通過0.45um濾膜過濾並徹底脫氣，以避免檢測和泵送問題。

為了提高分析的穩定性，建議在室溫條件下使用色譜柱，如果需要，可以將柱溫設置為高於室溫5～10℃。避免在40℃以上使用，以防損壞色譜柱。

在使用過程中，切勿超過色譜柱的耐受最高壓力。調整流速時，應採取小的間隔變化以避免柱床擾動。更換柱子時，務必先將流量降至0，等待洗脫液完全流出柱子，壓力變化到0（約2min）後再進行更換。

防止將來自流動相或樣品中的疏水性或與流動相極性差別很大的化合物進入色譜柱，尤其要避免導入顆粒雜質，以防止操作壓力增高，污染物難以或不能去除。

分析完畢後，採用與C18柱類似的凈化程序，首先用去離子水以0.6ml/min流速沖洗約20倍柱體積，然後用甲醇以相同流速沖洗約10倍柱體積，確保純甲醇飽和後密封保存。

對於長時間保存後的重新使用，重復上述步驟即可。