第六 离子色谱分析法
离子色谱法基本原理
离子色谱法基本原理
离子色谱法（Ion Chromatography, IC）是一种利用离子交换
树脂对离子进行分离和分析的方法。
它是一种高效、灵敏、选择性
好的分离和分析技术，广泛应用于环境监测、食品安全、生物医药
等领域。
离子色谱法的基本原理是利用离子交换树脂对离子进行选择性
分离，然后通过对分离后的离子进行检测和定量分析。
离子交换树
脂是一种具有交换作用的高分子化合物，它能够与待分离的离子发
生交换反应，实现离子的分离和富集。
在离子色谱法中，样品首先通过进样系统被引入色谱柱，色谱
柱中填充有离子交换树脂。
不同离子在色谱柱中的迁移速率不同，
根据它们与离子交换树脂的亲和力不同而发生分离。
经过色谱柱后，离子被逐一分离开来，然后通过检测器进行检测和定量分析。
离子色谱法的检测器主要有电导检测器、折射率检测器、荧光
检测器等。
其中，电导检测器是离子色谱法最常用的检测器之一，
它能够对离子进行高灵敏度的检测，适用于大多数离子的分析。
离子色谱法的应用范围非常广泛，可以用于分析无机离子、有机酸、氨基酸、葡萄糖等各种离子物质。
在环境监测领域，离子色谱法可以用于水质和大气中离子成分的分析；在食品安全领域，离子色谱法可以用于食品中添加剂、重金属离子等有害物质的检测；在生物医药领域，离子色谱法可以用于药物中杂质的检测和分析。
总之，离子色谱法作为一种高效、灵敏、选择性好的分离和分析技术，对于各种离子物质的分析具有重要意义，为环境监测、食品安全、生物医药等领域的科研工作提供了重要的技术支持。
随着科学技术的不断发展，离子色谱法在分析领域的应用前景将会更加广阔。
离子色谱分析法ppt课件
恒流泵：驱使液体（如淋洗液）在 管道中流动，它可以提高流动相的 速度，使离子色谱法能进行快速分 析，同时能控制流动相单位时间内 流出的体积。
分离系统：由前置柱、分离柱、抑 制柱组成。前置柱是用来保护分离 柱的。
检测系统：由电导池，读数表 头和有关的线路板组成。
五、仪器常见故障的排除和色谱 柱的清洗
1.色谱柱的清洗和保存; A 微生物的影响; B 干燥的影响;
切记:柱子应在充满溶液的情况下长期放 置,不可干固.
第二章 色谱定性与定量
一、定性分析 定性分析就是要确定样品中的一些未知
组分是什么物质，色谱图中一些未知色 谱峰是什么物质。这需要根据色谱峰的 保留值（未知物）和已知的标准物质的 保留值进行对比。在一定的分析条件下， 各种阴离子的保留时间是一定的。
标准的色谱图
分离度的确定
2. 峰高和峰面积的测量
在使用积分仪和色谱工作站测量峰 高和峰面积时，仪器根据设定的积 分参数（半峰宽，峰高和最小峰面 积等）和基线的设定来计算每个色 谱峰的峰高和峰面积，然后直接打 印出峰高和峰面积的结果。
第三章 七种阴离子的离 子色谱法测定
设备
离子色谱仪的主机由下列主要部件组成： 储液槽：用来储存实验过程中需要的各
第一章 离子色谱分析法
离子色谱法是最近几年才发展 起来的新的分离分析技术，它 是采用离子交换原理来分离待 测离子和抑制淋洗液的本底电 导，用电导方法来直接测定样 品中的离子色谱系统 三 、离子色谱的优点 四 、离子色谱的应用 五 、仪器常见故障的排除和色谱
5. 样品测定；
（1）样品的预处理；样品一到实验室， 必须用孔径为0.25μM的有机滤膜过滤、 样品稀释为1：100倍。
离子色谱 检测参数
离子色谱检测参数离子色谱法是一种常用的分析方法，可以用于检测样品中的离子成分。
在离子色谱法中，流速、淋洗液组成、抑制电流、扫描范围、灵敏度、线性范围、分辨率以及检测器类型等因素都会影响检测结果的准确性和可靠性。
本文将对这几个方面进行简要介绍。
1. 流速流速是指样品在色谱柱中流动的速度。
流速对分离效果和检测灵敏度有很大的影响。
一般来说，流速越慢，分离效果越好，但是分析时间会相应增加。
因此，需要根据实际情况选择合适的流速。
通常，流速的选择会考虑样品的复杂性、色谱柱的种类和检测器的灵敏度等因素。
2. 淋洗液组成淋洗液是用于离子色谱分析的流动相。
淋洗液的组成可以影响样品的溶解度和分离效果。
在选择淋洗液时，需要考虑样品的性质和目标离子的种类。
常用的淋洗液包括碳酸盐溶液、磷酸盐溶液和有机溶剂等。
3. 抑制电流在离子色谱法中，抑制电流是一种重要的参数，可以影响检测结果的准确性和可靠性。
抑制电流的作用是将流动相中的背景电解质去除，从而降低背景干扰，提高检测灵敏度。
但是，抑制电流过大会导致基线波动和噪音增加，因此需要选择合适的抑制电流。
4. 扫描范围扫描范围是指离子色谱法可以检测的离子范围的宽度。
在选择扫描范围时，需要考虑样品的性质、目标离子的种类以及仪器的灵敏度等因素。
一般来说，扫描范围越宽，可以检测的离子种类就越多，但是灵敏度和分辨率可能会受到影响。
5. 灵敏度灵敏度是指离子色谱法对目标离子的检测能力。
灵敏度越高，可以检测到的离子浓度就越低，对于低浓度样品的检测就越有利。
但是，灵敏度的提高也会增加噪音和背景干扰，从而影响检测结果的准确性。
因此，在选择灵敏度时需要综合考虑样品浓度、仪器条件和干扰因素等因素。
6. 线性范围线性范围是指离子色谱法对目标离子响应的线性关系的范围。
线性范围越宽，可以检测的目标离子的浓度范围就越广。
在选择线性范围时，需要考虑样品的浓度范围以及仪器的响应特性等因素。
一般来说，线性范围越宽，可以满足不同浓度样品的检测需求。
离子色谱分析方法通则
离子色谱分析方法通则
离子色谱分析(Ion Chromatography Analysis, IC)是一种拥有广泛用途的分
析技术，广泛应用于环境、农业、危险品(Hazardous Substance)、石油化工、药
物及其他行业的分析测试。
离子色谱分析的原理是通过检测物质的电离化程度，并通过按照协定渗透度进
行排列，来比对物质的类别和对应的含量。
离子色谱分析系统由三个基本组成部分组成，包括：液体源淋洗系统(Liquid Delivery and Wash System)，检测部件
( Detection Component)和数据处理系统(Data Processing System)。
液体源淋洗系统是供分析样品的基本系统，由固定的洗涤单位(Wash Unit)，
进样柱(In-Liner Column)和回收柱(Recovery Column)组成，它们结合在一起可以完成样品前处理、进样和离子交换等过程。
在检测部件方面，当所测样品进入流动路线时，根据样品中不同元素的电离情况，被当作一条条独立的流速进入检测部件，比如有几种流速就会出现几种图像，经过测量后就会反应出样品中不同元素的浓度。
数据处理系统由多个部分组成，包含计算机控制系统、流处理系统、探测器系
统和模拟转换系统等，它们一起完成数据可视化、数据输入和数据分析，最终决定分析结果的可信度和准确性。
综上所述，离子色谱分析是一种多用途的分析技术，其优点在于其分析速度快、分析精度高、样品前处理程序可控，广泛应用于环境、农业、危险品、石油化工、药物及其他多个行业领域。
由此看来，离子色谱分析是一剂分析药物，可为中国高科技的发展贡献出大量的力量。
《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
液相色谱分析法 离子色谱法
Weak exchange resins and suppression of background conductance(using a second ion exchange column called
13:48:23
气相色谱分析非极性组分时应首先选用
固定液，组分基本按
顺序出峰，如为烃和非烃混合
物，同沸点组分中
大的组分先流出色谱柱。
气相色谱分析中等极性组分时应首先选用
固
定液，组分基本按
顺序出峰。
一般说沸点差别越小、极性越相近的组分其保留值
的差别就 而保留值差别最小的一对组分就是
物
质对.
分配系数也叫 ，是指在一定温度和压力下，气液
13:48:23
离子色谱连续抑制装置图 R-H+＋Na+OH- →R-Na+十H2O R-H+＋Na+A-→ R-Na+＋H+A-
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三、离子色谱的应用
application of IC
阴离子分析: 双柱；薄壳型阴离子交换树脂分离柱(3×250mm), 流 动 相 ： 0 . 0 0 3 mol·L-1 NaHCO3 / 0.0024 mol·L-1 Na2CO3，流量138 mL/hr。 七种阴离子在20分钟内基本上得到完全分离，各组 分含量在3～50 ppm。
传统离子交换色谱存在着两个难于解决的问题：
(1)需要高浓度淋洗液洗脱且洗脱时间很长； （动画）
( 2 ) a conductivity detector is limited in use because of the high background conductance of the eluting agent.
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
离子色谱分析技巧PPT课件
.
8
淋洗液输 送
样品注射
离子交换 分离
替换电导离子色谱
淋洗淮贮 存罐
泵
保护柱 分析柱
抑制器
替换器 电导池 色谱工作站
.
抑制/替换 电导检测
数据采集和仪 器控制
11811-02
10105-01
22
25%氢氧化钠中痕量阴离子
1 1
S
0
A NaOH
6 45 7
色谱柱: 淋洗液:
流 速: 检 测: 8 预处理: 进样量:
1
1
B
加标 NaOH
色谱峰:
S
6
234 5
8
0
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
Minutes
.
IonPac® AS12A
2.7 mM 碳酸钠
0.3 mM 碳酸氢钠
分离和检测方案
分离不同电荷的化合物；
1. 阴离子采用阴离子交换；
2. 阳离子采用阳离子交换；
3. 淋洗液pH>pKa(阴离子),<pKb(阳离子)
检测条件；
1. pK<5,常规抑制电导； 2. 5＜pK<7,OH－(阴离子)或H＋(阳离子)的抑制
电导；
3. pK>7,特别的电导检测(间接法，替换法)
检 测: 抑Βιβλιοθήκη 电导,自抑制 循环模式进样量: 100 µ L
预处理: 自动中和器 with ASRN
1
色谱峰: 1. 氯离子
58 µ g/L
5 2
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流动相储罐 泵
抑制器 电导池
保护柱 分析柱
色谱工作站
抑制电导 检测器
数据采集和仪 器控制
2020/5/18
影响色谱分析的各种条件
色谱柱、淋洗液的温度 淋洗液的浓度与组成 淋洗液的流速 淋洗液中的杂质
2020/5/18
淋洗液
进样 ---- 样品环进样 分离 ---- 离子交换分离 检测 ---- 电导检测 (抑制型)
应用
适于分析表面活性剂离子等。
2020/5/18
分离的方式
离子交换 离子排斥 离子对 (RP)
离子抑制 (RP)
： 离子价态和离子半径
： 离解常数 和疏水性 ： 对离子对试剂的亲和力
离子对化合物的疏水性 ： 在特定 pH下的疏水性
二 离子色谱仪
2020/5/18
流路
进样器
离子交换 分离
2020/5/18
色谱
• 气相色谱 (气－固分离，流动相为载气) • 液相色谱 (液－固分离，流动相为液体)
– ＨＰＬＣ (主要分离非极性的有机化合物)
– ＩＣ (主要分离极性和部分弱极性的化合物)
传统离子交换色谱存在着两个难于解决的问题： (1) 需要高浓度淋洗液洗脱且洗脱时间很长； (2) 洗脱后的组分缺乏灵敏、快速的在线检测方法。
解决措施：
采用交换容量非常低的特制离子交换树脂为固定相； 细颗粒柱填料，高柱效；采用高压输液泵； 低浓度淋洗液； 在分离柱后，用另外一支抑制柱来消除淋洗液的高本底电导； 采用电导检测器检测流出组分。快速分离分析微量无机离子混合物； 各种抑制装置及无抑制方法的出现，发展迅速。
2020/5/18
离子色谱法的特点
分离原理
树脂上可电离离子与流动相中具有相同电荷的离子及 被测组分的离子进行可逆交换而分离。
应用
应用最广泛的离子色谱方法，主要用于分析阴阳离子 ，凡是在溶剂中能够电离的物质通常都可以用离子交换 色谱法来进行分离。
分析物质
无机离子、有机酸、氨基酸、多肽及核酸。
2020/5/18
以阴离子的分离为例说明一下离子交换色谱的分离过程。 在色谱柱中，填充了无数的离子交换剂作为离子分离的固定相 ，固定相上吸附了很多阳离子。充满色谱柱的流动相为某种盐的 溶液，在没有样品进入时，流动相中的阴离子和固定相的阳离子 保持平衡。 样品中含有两种待分离阴离子，基中体积较大的A与固定相的正 电荷作用力较大，而体积较小的B作用力小。在样品进入色谱柱后 ，阴离子A、B与流动相阴离子一同前进，三种离子不断的交替占 据与固定相阳离子相吸的位置；样品阴离子A与正电荷的作用力较 大因而移动较慢，而B移动较快，从而实现了分离。 最终，因为流动相阴离子的数量有绝对优势，所以样品阴离子A 、B都分别流出色谱柱，但在不同时间流出色谱柱。对在不同时间 流出色谱柱的样品离子进行检测，就可以知道样品组分的种类与 含量。
进样阀 泵
色谱柱
检测池
抑制器 检测器
泵液 进样
分离
检测
F- Cl-
NO2-
Br- NO3-
SO42-
HPO42-
记录
检测方式
电导
▪ 检测具有电导性化合物的通用型检测器 ▪ 离子色谱最常用的检测器
电化学(安培法)
▪ 在特定的条件下可对某些化合物直接进行氧化还原反应
紫外－可见光度法
▪ 紫外直接吸收或可见光光度法测定选择性强 ▪ 可进行柱后衍生
2020/5/18
淋洗液
慢 中等 快
2020/5/18
分离阴离子
8
FNO2-
mS
Cl-
NO3-
SO42-
Br-
HPO42-
0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 Retention time(min)
2020/5/18
分离阳离子
4 3 µS 2 1 0
0
2020/5/18
K+ Na+变溶液的pH值，如HCl、H2SO4、 HNO3等。
应用
适用于从强酸中分离弱酸，以及弱酸的相互分离。
2020/5/18
离子色谱法的类型
（四）离子对色谱法
分离原理
是将与被分析离子带相反电荷的离子(配对离子或反离子)加到流动 相中，与溶质离子结合形成弱极性离子对，此离子对在流动相中不易 离解而迅速转移到键合相中，进而在固定相和流动相间进行分配，最 终实现分离的一种色谱模式。
（1）分析速度快
可在数分钟内完成一 个试样的分析； （2）分离能力高
在适宜的条件下，可使 常见的各种阴离子混合物 分离；例：使用双柱法， 在十几分钟内，可使七种 阴离子完全分离。
（3）分离混合阴离子的最有效方法
（4）仪器流路采用全塑件，玻璃柱，耐腐蚀
2020/5/18
离子色谱法的类型
（一）离子交换色谱法
分离过程中，流动相的作用是改变溶液的pH值，如HCl、H2SO4、 HNO3等。
应用
适用于从强酸中分离弱酸，以及弱酸的相互分离。
2020/5/18
离子色谱法的类型
（三）离子抑制色谱法
分离原理
通过控制流动相pH值，使弱酸性或弱碱性溶质的离解得到抑制， 以未离解的分子状态在固定相上分配或吸附，从而达到保留与分离的 液相色谱方法。
荧光法
▪ HPLC
2020/5/18
抑制器
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+, HCO3-
什么是离子色谱 ? (Ion Chromatography,简称IC)
• 利用色谱技术测定离子型物质的方法
色谱 : 用于分析的一种分离技术 离子型物质 : 在水溶液中电离，具有 + 或 – 电荷的
元素
• 阴离子 ： Ｃｌ－，ＮＯ2－，ＳＯ４２－，ＣｒＯ４２－ • 阳离子 ： Ｎａ＋，ＮＨ４＋，Ｃａ２＋，Ｆｅ３＋
Mg2+ Ca2+
2 4 6 8 10 12 14 Retention time (min)
离子色谱法的类型
（二）离子排斥色谱法
分离原理
基于溶质和固定相之间的Donnan排斥作用的离子色谱法。在固定 相与流动相的界面存在一个假想的Donnan膜，游离状态的离子因受 固定相表面同种电荷的排斥作用而无法穿过Donnan膜进入固定相， 在空体积（排斥体积）处最先流出色谱柱。而弱离解性物质可以部分 穿过Donnan膜进入固定相，离解度越低的物质越容易进入固定相， 其保留值也就越大。于是，不同离解度的物质就可以通过离子排斥色 谱法得以分离。