离子色谱方法及应用
离子色谱原理与应用
离子色谱原理与应用一、离子分离离子色谱法是一种高效、快速、高分辨率的离子分离技术。
它利用固定相和流动相之间的相互作用，实现对不同离子的吸附、解吸和迁移过程的分离。
固定相是色谱柱中的填料，根据离子的性质和极性等特征进行选择。
流动相是经过纯化的水或有机溶剂，作为离子传输的媒介。
通过控制固定相和流动相的性质以及流速，可以实现不同离子的分离。
二、固定相和流动相在离子色谱中，固定相是色谱柱中的填料，根据离子的性质和极性等特征进行选择。
常用的固定相包括硅胶、氧化铝、聚合物等。
流动相是经过纯化的水或有机溶剂，作为离子传输的媒介。
在离子色谱中，常用的流动相包括碳酸盐、甲酸盐、乙酸盐等。
通过控制固定相和流动相的性质以及流速，可以实现不同离子的分离。
三、离子识别离子色谱法利用固定相上的离子识别试剂实现对不同离子的识别。
离子识别试剂是与固定相键合的有机分子，其极性和官能团可以与不同的离子发生相互作用。
通过控制离子识别试剂的性质和浓度，可以实现对不同离子的选择性识别。
四、样品制备在离子色谱中，样品的制备是关键步骤之一。
样品制备的目的是将待测离子从复杂的基质中分离出来，并将其转化为适合离子色谱分析的形式。
常用的样品制备方法包括萃取、沉淀、过滤等。
具体的样品制备方法应根据待测离子的性质和基质的类型进行选择。
五、应用领域离子色谱法在多个领域都有广泛的应用，如环境监测、食品检测、生物医学等。
在环境监测领域，离子色谱法可用于检测水体中的阴、阳离子和有机酸等污染物。
在食品检测领域，离子色谱法可用于检测食品中的无机盐、有机酸等成分。
在生物医学领域，离子色谱法可用于检测生物样品中的阴、阳离子和有机酸等代谢产物。
六、发展趋势随着技术的不断发展，离子色谱法在多个方面都有了新的发展。
首先，新的固定相和流动相的不断涌现，使得离子色谱法的分离效果和选择性得到了进一步提高。
其次，联用技术的出现，如与质谱联用、与光谱联用等，为离子色谱法提供了更广阔的应用前景。
离子色谱
离子交换色谱摘要：离子交换色谱主要包括阴离子交换色谱和阳离子交换色谱。
本文介绍了，离子交换色谱的分离原理，检测方法，淋洗液、色谱柱类型和特点，以及离子交换色谱的应用。
离子色谱（IC）是高效液相色谱（HPLC）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，有3种分离方式，它们是高效离子交换色谱（HPIC）、离子排斥色谱（HPIEC）和离子对色谱（MPIC）。
3种分离方式的柱填料的树脂骨架基本都是苯乙烯-二乙烯基苯的共聚物，但树脂的离子交换功能基和容量各不相同。
HPIC 用低容量的离子交换树脂，HPIEC用高容量的树脂，MPIC用不含离子交换基团的多孔树脂。
3种分离方式各基于不同分离机理：HPIC的分离机理主要是离子交换，HPIEC主要为离子排斥，而MPIC则是主要基于吸附和离子对的形成。
离子交换色谱的离子交换分离基于流动相和固定相上的离子交换基团之间发生的离子交换过程。
对高极化度和疏水性较强的离子，分离机理还包括非离子交换的吸附过程。
离子交换色谱主要是用于无机和有机阴离子和阳离子的分离。
离子交换功能基为季铵基的树脂用作为阴离子分离，为磺酸基和羧酸基的树脂作为阳离子分离。
离子交换色谱主要用于分析常见的Cl-，F-，Br-等无机阴离子，有机酸，糖和氨基酸等有机阴离子，分析的阳离子主要是同一元素的多种价态金属阳离子的分离与分析；离子排斥色谱主要用于分离和分析有机酸和无机酸；离子对色谱主要是用于对表面活性剂的分离和分析。
1分离原理离子交换色谱的色谱柱的填料主要由基质（substrate material）和功能基（functional）两部分组成。
功能基是可解离的无机基团，与流动相接触，在固定相表面形成带电荷的离子交换位置，与流动相中的离子发生离子交换，在离子交换反应中，功能基的本体结构不发生明显变化，仅由其离子交换功能基的离子与外界同性电荷的离子发生等量离子交换。
色谱柱填料又被称为“离子交换剂”[1]。
离子色谱法原理及应用
淋洗剂
Na2B4O7 NaOH NaHCO3 NaHCO3 + Na2CO3 H2NCH(R)COOH + NaOH RNHCH(R)SO3H + NaOH Na2CO3
抑制产物
H3BO3 H2O CO2 + H2O CO2 + H2O H3N+CH(R)COO－ RNH2+CH(R)SO3－ CO2 + H2O
硫酸盐化速率的测定 碱片-离子色谱法
氨的测定 离子色谱法
氯化氢的测定 离子色谱法
硫酸雾的测定 离子色谱法
甲醛的测定 离子色谱法
甲酸、乙酸的测定（降水监测）
环境空气中甲醛分析
0.450 μS
甲酸
1 - 甲酸 - 3.783
0.300 0.200 0.100
-0.050
0.0
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
其它分离方式二离子色谱仪的组成1贮液罐2输液泵3进样器4分离柱5抑制器6检测器电导紫外7色谱工作站离子色谱系统示意图离子色谱系统示意图流动相储罐流动相储罐泵泵保护柱保护柱分析柱分析柱抑制器抑制器色谱工作站色谱工作站流路流路离子交换离子交换分离分离抑制电导抑制电导安培安培检测器检测器数据采集和仪数据采集和仪器控制器控制进样器进样器光检测器电导池电导池安培池紫外可见荧光二极管阵列等由示意图知离子色谱仪的构成与hplc相同主要由输液系统进样系统分离系统检测系统和数据处理系统构成
❖ 一>N般O情3-；况是溶质的电荷数越大，保留越强，如SO42❖ 离子半径越大，保留越强，如F-<Cl-<Br-<<I-； ❖ 极化程度越强，保留越强，如S2O32->SO42-。
《离子色谱分析法》课件
分离
样品在色谱柱中进行分离，不同 的离子根据其特性被分离出来。
离子色谱仪的维护与保养
定期清洗色谱柱
根据使用情况，定期清洗色谱柱，以保持其分离效果和使用寿命。
定期校准检测器
为了保证检测结果的准确性，应定期对检测器进行校准。
保持仪器清洁
定期清洁仪器表面和内部部件，防止污染和堵塞。
建立维护档案
记录仪器的使用和维护情况，方便管理和追踪。
食品工业
用于检测食品中的添加剂、农药残留等，保 障食品安全。
生物医学
用于研究生物体内离子的变化，辅助疾病诊 断和治疗。
工业生产
在化工、制药等领域，用于产品质量控制和 生产过程监控。
提高离子色谱分析法的准确度和灵敏度的方法
01
优化样品前处理
采用先进的样品前处理技术，如 固相萃取、膜过滤等，降低基质 干扰，提高待测离子的提取率。
废水处理
在废水处理过程中，离子色谱分析法可用于检测 废水中的有害离子，如重金属离子和硫化物等， 确保废水达标排放。
大气污染监测
离子色谱分析法可用于监测大气中的气溶胶和气 体中的阴阳离子，了解大气污染状况和来源。
在食品检测中的应用
食品添加剂检测
01
离子色谱分析法可用于检测食品中的添加剂，如甜味剂、防腐
离子色谱分析法的应用领域
环境监测
用于检测水、土壤、空气等环境样品中 的阴阳离子，如硝酸根、硫酸根、氯离
子等。
制药
用于药物的分离和纯化，以及药物中 杂质的检测和控制。
食品分析
用于检测食品中的无机离子和有机酸 ，如水果、蔬菜、饮料等中的硝酸根 、硫酸根、磷酸根等。
其他领域
样品准备
根据分析目的和样品类型，进行 适当的样品处理，如稀释、过滤
离子色谱分析法
阳极 阳离子交换膜
二、高效离子排斥色谱（HPIEC）
分离是基于固定相和被分析物 之间三种不同的作用-Donnan 排斥、空间排斥和吸附作用。
1、分离原理
典型的离子排斥色谱柱是全磺化高交换容量的 H+ 型阳离 子交换剂，其功能基为磺酸根阴离子(SO3-)，树脂表面的 这一负电荷层对负离子具有排斥作用，即所谓的 Donnan
第三章
离子色谱分析法
一、离子色谱法原理 二、离子色谱仪
一、离子色谱法原理
离子色谱法（IC) :以离子型化合物为分析 对象的液相色谱法。 通常使用离子交换剂固定相和电导检测器 。
离子型物质 : 在水溶液中电离，具有 + 或 –
电荷的元素
无机阴离子（Ｃｌ－，ＮＯ2－，ＳＯ４２－，ＣｒＯ４２－）和
污染雨水河水大气污水雨水中离子城市用水自来水水源自来水中消毒副产物样品应用化学品设备提取物聚合物环氧类粘合剂中的阴离子电子半导体高纯水晶片冲洗水高纯水中的离子型杂质金属钢材表面处理液镀冷却水电镀槽中的抗坏血酸高效离子排斥色谱hpiec分离机理高效离子交换色谱法hpic是离子色谱法中应用最为广泛的固定相是一种具有可交换离子的聚合电解质能参与溶液中离子的交换作用而不改变本身一般物理特性
/
R
欧姆定律 R = V Resistance Voltage (Ohm) (Volt)
/
I Current (Ampere)
欧姆定律表明电阻等于电压与电流的比值。电导为 电阻的倒数，直接与溶液的浓度有关。
电极
电导检测器定量原理
电导
G =
1
G = 1
. ห้องสมุดไป่ตู้i
/
ci λi
R
离子色谱仪的原理和应用
废液
淋洗液
淋洗液
废液
样品
至分离柱 样品环
样品
至分离柱
2023/12/12
4 色谱柱
• 因为流动相是强酸 强碱，故柱子不能 是金属柱。涉及泵、 管道、阀、色谱柱 和接头都要用 PEEK制成。
• IC能否是正相色谱？
2023/12/12
5 检测器
电导检测器
▪ 检测具有电导性化合物旳通用型检测器 ▪ 离子色谱最常用旳检测器
2023/12/12
废液
2023/12/12
克制器旳作用
Conductivity
NaF,NaCl,NaNO3 Na2HPO4,Na2SO4
Back Ground： Na2CO3 / NaHCO3
～～
(700μS)
Retention time
NaF NaCl NaNO3
Na2SO4
Na2HPO4
～～
2023/12/12in H2CO3
时间
SO42 -
12943
克制器
提升待测离子旳电导率：
提升敏捷度
Na+, Cl-
H+, Cl-
降低背景电导 (淋洗液) :
降低噪音
Na+, HCO3-
H2CO3
Na+, OH-
2023/12/12
H2O
阳极 废液
Na+, X- 在 NaOH 淋洗液中
阴极
废液
5.0
F-
0
0
5.00
2023/12/12
10.00 Retention time(min)
15.00
离 子 非克制型离子色谱仪（单柱型） 色 谱 克制型离子色谱仪（双柱型） 仪
离子色谱方法及应用
离子色谱中发生的基本过程就是 离子交换，因此，离子色谱本质 上就是离子交换色谱。
阳离子交换：
X m Y Rs Ym X Rs
阴离子交换：
X m Y Rs Ym X Rs
离子交换树脂上可以离解的离子和流 动相中具有相同电荷的的溶质离子之 间进行的可逆交换，根据这些离子对 交换剂有不同的亲和力而被分离。
＋
３５０ ３９ ５０ ７４ ７３ ５３ ６０
Total conductivity ＝
Anion ＯＨ－ Ｆ－ Ｃｌ－ Ｂｒ－ ＮＯ３－ ＰＯ４３－ ＳＯ４２－
（ ＋） ＋
－
１９８ ５５ ７６ ７８ ７１ ８０ ８０
（ ）－
二、离子色谱仪器
淋洗液
进样阀 泵
色谱柱
检测池
抑制器 检测器
泵液 进样
分离
检测
安装在电导池之前 提高待测离子的电导率：
提高灵敏度
Na+, Cl-
H+, Cl-
降低背景电导 (淋洗液) :
减少噪音
Na+, HCO3Na+, OH-
H2CO3 H2O
极限摩尔电导值
（unit：μS/m equivalent）
Cation Ｈ＋ Ｌｉ＋ Ｎａ＋ Ｋ＋ ＮＨ４＋ Ｍｇ ２＋ Ｃａ２＋
12943
阳极 废液
Na+, X- 在 NaOH 淋洗液中
阴极
废液
H2O, O2H+来自H+ + O2
H2O
H+ + OH-
H2O
H+, X -
Na+
H+ , X- in H2O
离子色谱法的原理及应用
离子色谱法的原理及应用1. 原理离子色谱法（Ion Chromatography, IC）是一种基于分离离子溶质的化学分析技术。
它利用离子交换作为分离机理，将待测样品中的阴阳离子分离开来，再通过检测器对其进行检测和定量。
离子色谱法的原理主要依赖于以下几个方面： - 样品预处理：将待测样品经过适当的前处理方法，如稀释、滤过、调pH等，使之适合进入色谱柱进行分析。
- 色谱柱：离子色谱仪中的色谱柱一般采用阴离子交换柱或阳离子交换柱。
色谱柱的选择要根据分离目标离子的性质来确定，以获得较好的分离效果。
- 流动相：离子色谱中的流动相是指溶液，在色谱柱中起到溶解、输送离子的作用。
流动相的pH 值和离子浓度的选择对于离子分离的效果有重要影响。
- 检测器：离子色谱中常用的检测器有导电检测器、电导抑制型检测器、电化学检测器等。
每种检测器都有其适用范围和灵敏度的特点。
2. 应用离子色谱法在实际分析中具有广泛的应用，主要包括以下几个方面：2.1 环境监测离子色谱法可用于对环境中水、大气、土壤等中的离子进行定性和定量分析。
例如，对水中的阴阳离子、溶解有机物进行分析。
这些分析结果能够帮助评估环境的质量，为环境保护和治理提供依据。
2.2 食品安全检测离子色谱法能够对食品中的离子残留物进行检测，如重金属离子、亚硝酸盐、亚硝胺、草甘膦等。
通过离子色谱法的分析，可以评估食品样品的安全性，保障食品安全。
2.3 制药行业离子色谱法在制药行业中的应用广泛。
例如，可用于药品中的有害杂质检测，如药物残留物、阴离子和阳离子等。
同时，离子色谱法还可用于药品的质量控制和分析。
2.4 生命科学研究离子色谱法在生命科学研究中有着重要的应用。
例如，在细胞培养过程中，离子色谱法可以用于监测培养基中的离子浓度，为细胞生长提供合适的环境。
此外，离子色谱法还可以用于生物分子的分离和纯化等。
2.5 医药分析离子色谱法在医药分析中有着广泛的应用。
例如，可用于体液中离子浓度的测定，如血液中的离子浓度、药物代谢产物等。
离子色谱原理及应用
离子色谱原理及应用离子色谱（Ion Chromatography）是一种基于化学物质电离的原理，用于分离和分析溶液中离子的方法。
离子色谱是一种高效、灵敏、准确、可靠的分析技术，在环境监测、食品安全、药物化学、化工生产等领域得到广泛应用。
本文将详细介绍离子色谱的原理及其应用。
一、离子色谱原理离子色谱的分离原理主要有两种：离子交换和离子排斥。
离子交换色谱基于样品中离子与固定相上的离子交换，而离子排斥色谱则是通过固定相上的聚电解质形成一个可渗透的层，排斥离子进入该层，从而实现分离。
离子交换色谱的固定相通常是排列在芯片上的离子树脂。
当样品通过色谱柱时，柱中的离子树脂将与溶液中的离子进行交换。
离子交换色谱主要通过相对亲和性分离带电离子。
该技术适用于分析阴离子和阳离子，如无机阴离子、有机阴离子、无机阳离子等。
离子排斥色谱则通过多离子型聚合物系列中的阴离子聚合物、阳离子聚合物，使样品在聚合物束缚的空间内滞留时间不同来实现分离。
聚电解质通常是以聚乙烯醇（PVA）为基础的聚合物。
离子排斥色谱主要通过对溶液中离子的亲和性差异来实现分离。
离子排斥色谱适用于带电离子的溶液分析，如各种离子实和氨基酸等。
离子色谱方法是一种多步骤分析方法，主要包括样品制备、样品进样、离子交换、离子分离和检测等步骤。
二、离子色谱的应用离子色谱在环境监测、食品安全、药物化学、化工生产等领域有着广泛的应用。
1.环境监测离子色谱在环境监测中主要用于分析质量浓度低、含有多种离子的水样。
例如，可以用离子色谱法分离并测定水中的氯化物、硫酸盐、亚硝酸盐、硝酸盐等离子。
通过离子色谱法的分析结果，可以评估水环境的质量。
2.食品安全离子色谱在食品安全检测中的应用非常重要。
离子色谱可以用于分析食品中的营养成分、食品添加剂、防腐剂、重金属等有害物质。
例如，可以用离子色谱法分析食品中的防腐剂如亚硝酸盐的含量，以评估食品是否符合食品安全标准。
3.药物化学离子色谱在药物化学中可用于药品质量控制、功效评价等方面。
离子色谱仪的原理及应用
电解质的浓度,这样就难以测量由于样品离子的存在而产生微弱电导的变化。
溶液总电导 ＝ λ＋ ＋ λ－
流动相：酸性或碱性水溶液
Na , Na+, OH-
离子色谱法。
H2O+
CO32-
H2CO3 降低本底电导
用NaHCO3-Na2CO3为淋洗液时？
Na+, OH 1975年， Dow Chemical公司的 H.
R—SO3-H+ + M+ = R—SO3- M+ + H+
阴离子交换： R—NR4+OH- + X- = R—NR4+X- + OH-
Na+、Ca2+: 谁先被洗出？为什么？
组分与离子交换剂之间亲和力的大小与离子半径、 电荷、存在形式等有关。亲和力大，保留时间长：
对阳离子，滞留顺序为： Fe3+, Ba2+, Pb2+, Sr2+, Ca2+, Ni2+, Cd2+, Cu2+, Co2+, Zn2+, Mg2+, UO22+, Tl+, Ag+, Cs+, Rb+, K+, NH4+, Na+, H+, Li+
Fe3+ & Fe2+, Cr3+ & Cr6+ ，NO2- & NO3-…
7种常见阴离子（F-、Cl-、Br-、NO3-、NO2-、SO42-、PO43-） 6种常见阳离子（Li+ 、Na+、K+ 、NH4+ 、Ca2+、Mg2+ ）