离子类高效液相色谱法

离子类高效液相色谱法

1308102-19 彭陈

摘要：离子色谱是高效液相色谱的一种，是分析阴离子和阳离子的一种液相色谱方法。

离子色谱的分离机理主要是离子交换。分离方式有3种：离子交换色谱，离子排斥色谱和离子对色谱。其中离子交换色谱用低容量的离子交换树脂，分离机理主要是离子交换;离子排斥色谱用高容量的树脂，分离机理主要是离子排斥；离子对色谱用不含离子交换基团的多孔树脂，分离机理主要是基于吸附和离子对的形成。

一，离子对色谱

离子对色谱法是将一种（或多种）与溶质分子电荷相反的离子（称为对离子或反离子）加到流动相或固定相中，使其与溶质离子结合形成疏水型离子对化合物，从而控制溶质离子的保留行为。

在色谱分离过程中，流动相中待分离的有机离子A+（也可以是带负电子的离子）与固定相或流动相中带相反电荷的对离子B-结合，形成离子对化合物A+B-，然后在两相间进行分配：

若固定相为有机相，流动相为水溶液，就构成反相离子对色谱，此时A= 的分布系数B-为：

当流动相的pH值、离子强度、有机改性剂的类型、浓度及温度保持恒定时，k'与对离子的浓度［B- ］w成正比。因此通过调节对离子的浓度，就可改变被分离样品离子的保留时间Tr。

离子对色谱法，特别是反相离子对色谱法解决了以往难以分离混合物的分离问题，诸如酸、碱和离子、非离子的混合物，特别是一些生化试样如核酸、核苷、儿茶酚胺、生物碱以及药物等的分离。另外，还可以借助离子对的生成给试样引入紫外吸收或发荧光的基团，以提高检测的灵敏度。

二，离子交换色谱法以及离子色谱法

（1）离子交换色谱法

离子交换色谱利用被分离组分与固定相之间发生离子交换的能力差异来实现分离。离子交换色谱的固定相一般为离子交换树脂，树脂分子结构中存在许多可以电离的活性中心，待分离组分中的离子会与这些活性中心发生离子交换，形成离子交换平衡，从而在流动相与固定相之间形成分配，固定相的固有离子与待分离组分中的离子之间相互争夺固定相中的离子交换中心，并随着流动相的运动而运动，最终实现分离。

离子交换色谱的固定相是交换剂，根据交换剂性质可分为：

阳离子交换剂和阴离子交换剂。

交换剂由固定的离子基团和可交换的平衡离子组成。当流动相带着组分离子通过离子交换柱时，组分离子与交换剂上可交换的平衡离子进行可逆交换，最后达到交换平衡，阴阳离子的交换平衡可表示为：

阳离子交换：R+Y-+ X-= R+X-+ Y-

阴离子交换：R-Y++ X+= R-X++ Y+

R+、R-—为交换剂上的固定离子基团，如RSO3-或RNH3+；

Y+、Y-—为可交换的平衡离子，可以是H+、Na+或OH-、Cl-等

X+、X-—为组分离子。

组分离子对固定离子基团的亲和力强，分配系数大，其保留时间长；反之，分配系数小，其保留时间短；因此：离子交换色谱：是根据不同组分离子对固定离子基团的亲和力的差别而达到分离的目的。

（2）狭义离子色谱法

离子色谱法是在离子交换色谱法的基础上于20世纪70年代中期发展起来的液相色谱法，并快速发展成为水溶液中阴离子分析色最佳方法。该方法利用离子交换树脂为固定相，电解质溶液微流动相，通常以电导检测器为通用检测器，为消除流动相中强电解质背景离子对电导检测器的干扰，设置了抑制柱。试样组分在分离柱和抑制柱上的反应原理与离子交换色谱法相同。

抑制柱反应：

分里阳离子，用无机酸作淋洗剂（HCL,HNO3）

抑制柱——强碱性高容量阴离子交换柱

抑制反应降低淋洗液电导率OH-淌度为CL-的2.6倍，提高灵敏度

分离阴离子，淋洗剂是NaOH，NaHCO3

抑制柱——强酸性高容量阳离子交换柱

抑制反应降低淋洗液电导率H+淌度为Na+的7倍，提高灵敏度

离子型的化合物的阴离子分析长期以来缺乏快速灵敏的方法，离子色谱法是目前唯一快速，灵敏和准确的多组分分析方法，因而得到广泛重视和迅速的发展。检测手段已扩展到电导检测器之外的其他类型的检测器，如电化学检测器，紫外光度检测器等。

三，离子排斥色谱法

离子排斥色谱法的分离理论主要是由Donnan排斥原理发展而来的。IEC的分离柱填料一般是有一定交联度的（8％）、总体磺化的H+型高容量阳离子交换树脂。树脂的电荷密度较大，导致在树脂颗粒间隙的液体和树脂微孔内吸留的液体间形成一个“半透膜”。溶质阴离子(如Cl- )由于受Donnan排斥，不能进入树脂微孔内，因此不被保留，而非离子型的中性分子，如有机酸、醇类等，则不受Donnan排斥的影响，可通过“半透膜”进入树脂的微孔内，有保留作用。溶质保留体积表示如下：VR = Vm + Kd VS 式中：VR——溶质的保留体积，Vm——柱内树脂颗粒间的淋洗液体积，VS——柱内树脂微孔内吸留的淋洗液体积，Kd——分配系数，Kd值与溶质的电离度及其进入树脂内的扩散能力有关。

小结

离子色谱法的优点

快速方便

对7种常见阴离子（F-、Cl-、Br-、NO2-、NO3-、SO42-、PO43-）和6种常见阳离子（Li+、Na+、NH4+、K+、Mg2+、Ca2+）的平均分析时间已分别小于8min。用高效快速分离柱对上述7种最重要的常见阴离子达基线分离只需3min。

灵敏度高

离子色谱分析的浓度范围为低μg/L（1～10μg/L）至数百mg/L。直接进样（25μL），电导检测，对常见阴离子的检出限小于10μg/L。

选择性好

IC法分析无机和有机阴、阳离子的选择性可通过选择恰当的分离方式、分离柱和监测方法来达到。与HPLC相比，IC中固定相对选择性的影响较大。

可同时分析多种离子化合物

与光度法、原子吸收法相比，IC的主要优点是可同时检测样品中的多种成分。只需很短的时间就可得到阴、阳离子以及样品组成的全部信息。

分离柱的稳定性好、容量高

与HPLC中所用的硅胶填料不同，IC柱填料的高pH值稳定性允许用强酸或强碱作淋洗液，有利于扩大应用范围。