离子交换色谱柱连接的检测器

❶ 离子色谱的应用普遍吗离子色谱常用的检测器都有那些

离子色谱(Ion Chromatography，简称IC)是由经典的离子交换色谱发展起来的新型液相色谱分析技术，具有快速、灵敏、选择性好、且可同时测定无机或亲水性有机阴、阳离子等多种组分的特点。IC已被广泛用于环境、电力、半导体、生物、医药、化工等多个领域，目前离子色谱作为色谱的一个大类，在色谱领域的应用和使用量，在高效液相色谱和气相色谱之后，列第三位。近年来IC的发展速度迅速，超过了高效液相色谱和气相色谱的发展速度。

阳离子交换柱用于分离阳离子样品，阴离子交换柱用作分离阴离子样品。缓冲溶液作为洗脱液，经泵输送入色谱柱后，其阳离子或阴离子最终将色谱柱中所有可交换的离子置换出来，同时由检测器转换为恒定的信号——基线。然后，进样少量样品，样品离子即被树脂柱所接受，并与等同数量的洗脱液离子交换。如果样品中所有离子的浓度大于洗脱液的离子浓度，那么在柱顶端的总离子浓度就将增加，这就产生了一个脉动，当它沿着柱移动并通过电导检测器时即得到一个正峰；反之，则获得负峰。进样后，洗脱液离子继续不断地经泵输入色谱柱，对树脂的可交换部位与样品离子进行竞争，并且使样品离子沿着柱子移动。由于样品离子对交换树脂有不同的亲和能力，因而不同的样品离子沿柱以不同的速度移动，最后完成分离。

一般情况下，离子交换色谱分离时淋洗液的背景电导比较高。现代离子色谱技术，采用一些新技术，可以使离子色谱的淋洗背景降低，并使被测样品的电导值提高，从而有效提高分析灵敏度。
离子色谱主要分为抑制型离子色谱和非抑制型离子色谱两大类。

A）抑制型离子色谱(Suppressed IC)又称为双柱型离子色谱（Double Column IC，SCIC）：由H.Small等最早提出，后作为美国Dionex公司专利并生产。其原理为：由于离子交换分离的洗脱液几乎都是强电解质，其电导一般要较待测离子高二个数量级，会完全掩盖待测离子的信号。为提高检测灵敏度，采用在分离柱后串联抑制柱的办法，可使洗脱液转变成低电导组分。具体方法就是采用弱酸盐作为淋洗液(如OH-，碳酸盐和硼酸盐等)，通过抑制器后，将它们转化为对应的弱酸(如H2O，碳酸和硼酸等)，以降低来自洗脱液的背景电导。另外也可将样品离子转变成相应的酸或碱，以增加其电导。

最初的抑制柱内填充与分离柱填料相反电荷的离子交换树脂。当分析阴离子时，要用苯乙烯系列的强酸型（H+）树脂装柱；而分析阳离子时，则用苯乙烯系列的强碱型（OH-）树脂装柱。抑制柱须定期再生。抑制技术的发展经历了树脂填充型、微膜型、平板膜型、电化学自再生型抑制器等过程，使离子色谱抑制更为方便、有效。

对于阳离子来说，分离柱装有阳离子交换填料，抑制单元则为羟基阴离子交换剂，洗脱液中典型的是H+，通过抑制单元后转变为H2O。抑制型离子色谱仪虽然价格昂贵，使用也较复杂，但灵敏度比较高，随着部分专利逐渐到期，大多数离子色谱将采用这种技术。

抑制型离子色谱因为对淋洗液的背景电导进行抑制，因此这种离子色谱灵敏度比较高，可以测定检测下限比较低，可以测定ng/ml，甚至ng/L级含量的阴、阳离子，对于阴离子分离所采用的淋洗通常为氢氧化物、碳酸盐或硼酸盐等弱酸盐的稀溶液，也可以采用两性离子。阳离子分离通常采用酸或含苯胺类化合物，背景电导通常为1~20μS。

B、非抑制型离子色谱(Unsuppressed IC)又称为单柱离子色谱(Single Column IC，SCIC)：由美国衣阿华州立大学J.S.Fritz教授等人提出，它是一种不用抑制器，直接用电导等电化学检测器测定阴离子和阳离子的液相色谱方法。其特点是：采用足够低交换容量的分离柱，以及很稀浓度的洗脱液。进行阴离子分析时，树脂的交换容量为0.005～0.10Meq/g，典型的洗脱液是1.0×10-4～4.0×10-4mol/L的苯甲酸、羟基苯甲酸或邻苯二甲酸的钠盐或钾盐，这些洗脱液都足够稀，从而使背景电导率相当低；大部分样品阴离子的当量电导比洗脱液阴离子要高，因此，样品浓度即使低至mg/L级也能测得。

❷ 离子色谱法的仪器

分离柱 装有离子交换树脂，如阳离子交换树脂、阴离子交换树脂或螯合离子交换树脂。为了减小扩散阻力，提高色谱分离效率，要使用均匀粒度的小球形树脂。最常用的阳离子交换树脂是在有机聚合物分子（如苯乙烯－二乙烯基苯共聚物）上连接磺酸基官能团（─SO3─）。最常用的阴离子交换剂是在有机聚合物分子上连接季铵官能团(─NH4)。这些都是常规高交换容量的离子交换树脂，由于它们的传质速度低，使柱效和分离速度都低。C.霍瓦特描述了一种薄膜阴离子交换树脂，它是在苯乙烯－二乙烯基苯共聚物核心上沉淀一薄层阴离子交换树脂，就象鸡蛋有一薄层外皮那样，离子交换反应只在外皮上进行,因此缩短了扩散的路径,所以离子交换速度高，传质快，提高了柱效。同样，在小颗粒多孔硅胶上涂一薄层离子交换材料也可得到相同类型的树脂。螯合离子交换树脂具有络合某些金属离子而同时排斥另一些金属离子的能力，因此这种树脂具有很高的选择性。除了离子交换柱外，其他高效液相色谱柱也可用于分离离子。
抑制柱和柱后衍生作用 常用的检测器不仅能检测样品离子，而且也对移动相中的离子有响应，所以必须消除移动相离子的干扰。在离子色谱中，消除(抑制)移动相离子干扰的常用方法有两种。①抑制反应，用抑制反应来改变移动相，使移动相离子不被检测器测出。离子色谱通常使用电导检测器。在抑制反应中??缍匝衾胱佣?裕?把高电导率移动相的氢氧化物转变成水,而样品离子则转变成它们相应的酸：
NaOH+H+─→Na++H2O
NaX+H+─→HX+Na+
在装有强酸性阳离子交换树脂的柱中进行抑制反应，使用一段时间后，这种树脂就需要再生，很不方便。改用连接有磺酸基(─SO3H)的离子交换膜(阳离子交换膜)或用连接有铵基(─NH4)的离子交换膜(阴离子交换膜)，就可以连续进行抑制反应。例如，阳离子交换膜可使阳离子通过它扩散过去，而阴离子则不能扩散过去。
1981年，T.S.史蒂文斯和斯莫尔等报道了中空纤维抑制法。这种纤维是由阳离子交换膜材料拉制而成。用这种方法不仅不需要再生抑制柱而且减小了峰的加宽，提高了柱效。一种比较新的膜技术是加一电场以加速离子的传递，该法与中空纤维法比较，其优点是反应时间短、交换能力高，并且可以用于阳离子和阴离子两者。
②柱后衍生作用，将从柱子流出的洗出液与对被测物有特效作用的试剂相混合，在一反应器中生成带色的络合物（见配位化合物）。对衍生试剂最重要的要求是它们与被测物能生成络合物，但不与移动相生成络合物。柱后衍生法能用于测定重金属离子，所用的衍生试剂有茜素红S等。
检测器 分为通用型和专用型。通用型检测器对存在于检测池中的所有离子都有响应。离子色谱中最常用的电导检测器就是通用型的一种。紫外－可见分光光度计是专用型的检测器，对离子具有选择性响应。可变波长紫外检测器与电导检测器联用,能帮助鉴定未知峰,分辨重叠峰和提供电导检测器不能测定的阴离子，如硫化物及亚砷酸中的阴离子的检测。
在离子色谱中，电导检测法总是和抑制反应配合使用。这种检测器对分子不响应，如水、乙醇或者不离解的弱酸分子等。对于电导检测器，一个重要的条件是温度要稳定，所以检测池要放在恒温箱中，1982年H.萨托设计一种双示差电导检测器，消除了温度变化对检测的影响，可测定10-9摩尔的阴离子。

❸ 磺酸基阳离子交换键合硅胶色谱柱，怎样维护保养及活化

在使用系统之前，首要任务是检查色谱柱是否受到微生物污染，否则可能会导致柱子堵塞，使得柱压升高到无法接受的水平。首先，不连接检测器，正向安装色谱柱，使用纯甲醇以0.6ml/min流速冲洗大约10倍柱体积。接着，连接检测器，继续使用纯甲醇以相同流速冲洗约20倍柱体积。随后，改用去离子水以相同流速冲洗约20倍柱体积。

为确保色谱柱的最佳性能，建议连接保护柱（通常由制造商提供），然后用选定的洗脱液以0.6ml/min流速平衡柱子至少1小时。在用分析洗脱液进行平衡前，如果洗脱液中含有缓冲盐，应先使用不含缓冲盐的同比例洗脱液过渡，冲洗约10倍柱体积，以避免缓冲盐在分析柱内析出。

在进行洗脱液选择时，需注意阳离子交换柱多使用柠檬酸或酒石酸缓冲液（或其混合溶液）、邻苯二甲酸缓冲液，pH范围从2.5到6.5；阴离子交换柱则多使用磷酸缓冲液、硝酸铵溶液（1mMol/L），邻苯二甲酸缓冲液，pH范围同样从2.5到6.5。绝对禁止使用水杨酸缓冲液，因为水杨酸的分解产物会改变固定相的性质。洗脱液在使用前必须通过0.45um滤膜过滤并彻底脱气，以避免检测和泵送问题。

为了提高分析的稳定性，建议在室温条件下使用色谱柱，如果需要，可以将柱温设置为高于室温5～10℃。避免在40℃以上使用，以防损坏色谱柱。

在使用过程中，切勿超过色谱柱的耐受最高压力。调整流速时，应采取小的间隔变化以避免柱床扰动。更换柱子时，务必先将流量降至0，等待洗脱液完全流出柱子，压力变化到0（约2min）后再进行更换。

防止将来自流动相或样品中的疏水性或与流动相极性差别很大的化合物进入色谱柱，尤其要避免导入颗粒杂质，以防止操作压力增高，污染物难以或不能去除。

分析完毕后，采用与C18柱类似的净化程序，首先用去离子水以0.6ml/min流速冲洗约20倍柱体积，然后用甲醇以相同流速冲洗约10倍柱体积，确保纯甲醇饱和后密封保存。

对于长时间保存后的重新使用，重复上述步骤即可。