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離子色譜闡發體例的開辟步驟

[2013/2/21]
  水合能高和疏水性弱的離子,如Cl-或K ,最好用HPIC分手。水合能低和疏水性強的離子,如高氯酸(ClO4-)或四丁基銨,最好用親水性強的離子互換分手柱或MPIC分手。有一定疏水性也有較著水合能的pKa值在1與7之間的離子,如乙酸鹽或丙酸鹽,最好用HPICE分手。有些離子,既可用陰離子互換分手,也可用陽離子互換分手,如氨基酸,生物堿和過渡金屬等。

  良多離子可用多種檢測體例。比方測定過渡金屬時,可用單柱法間接用電導或脈沖安培檢測器,也可用柱后衍生反映,使金屬離子與PAR或別的顯色劑感化,再用UV/VIS檢測。普通的紀律是:對無紫外或可見接收和強離解的酸和堿,最好用電導檢測器;具備電化學活性和弱離解的離子,最好用安培檢測器;對離子自身或經由進程柱后反映后天生的絡合物在紫外可見有接收或能發生熒光的離子和化合物,最好用UV/VIS或熒光檢測器。若對所要處置的題目有幾種計劃可挑選,闡發計劃簡直定首要由基體的范例、挑選性、進程的龐雜水平和是不是經濟來決議。表5-3和表5-4總結了對各類范例離子可選用的分手體例和檢測體例。

  離子色譜柱填料的成長鞭策了離子色譜利用的疾速成長,對多種離子闡發體例的開辟供給了多種能夠性。出格應提出的是在pH0-14的水溶液和100%無機溶劑(反相高效液相色譜用無機溶劑)中不變的親水性高效高容量柱填料的商品化,使得離子互換分手的利用規模加倍擴展。罕見的在水溶液中以離子形狀存在的離子,包含無機和無機離子,以弱酸的鹽(Na2CO3/NaHCO3,KOH、NaOH)或強酸(H2SO4、甲基磺酸、HNO3、HCl)為活動相,陰離子互換或陽離子互換分手,電導檢測,已經是成熟的體例,有成熟的色譜條件可參照。對近中性的水可溶的無機“大”份子(絕對罕見的小份子而言),若待測化合物為弱酸,則因為弱酸在強堿性溶液中會以陰離子形狀存在,是以選用較強的堿為活動相,陰離子互換分手;若待測化合物為弱堿,則因為在強酸性溶液中會以陽離子形狀存在,選用較強的酸作活動相,陽離子互換分手;若待測離子的疏水性較強,因為與牢固相之間的吸附感化而使保留時候較長或峰拖尾,則可在活動相中插手恰當無機溶劑,削弱吸附,延長保留時候、改良峰形和挑選性。對該類化合物的分手也可選用離子對色譜分手,但活動相中普通含有較龐雜的離子對試劑。別的,對弱保留離子可選用高容量柱和弱淋洗液以加強保留,對強保留離子則反之。表5-3、表5-4列出了離子色譜中經常利用的兩種首要檢測器:電化學檢測器(包含電導和安培)和光學檢測器。在水溶液中以離子形狀存在的離子,即較強的酸或堿,應選用電導檢測器。具備對紫外或可見光有接收基團或經柱后衍生反映后(IC中較罕用柱前衍生)天生有吸光基團的化合物,選用光學檢測器。具備在外加電壓下可發生氧化或復原反映基團的化合物,可選用直流安培或脈沖安培檢測。對一些龐雜樣品,為了一次進樣獲得較多的信息,可將兩種或三種檢測器串連利用。

  2 色譜條件的優化

  2.1 改良分手度

  (1)稀釋樣品

  對構成龐雜的樣品,若待測離子對樹脂親協力相差頗大,就要作幾回進樣,并用差別濃度或強度的淋洗液或梯度淋洗。若待測離子之間的濃度相差較大,并且對牢固相親協力差別較大,增添分手度的最簡略體例是稀釋樣品或做樣品前處置。比方鹽水中SO42-和Cl-的分手。若間接進樣,在經常利用的闡發陰離子的色譜條件下,其色譜峰很寬并且拖尾,30min以后Cl-的洗脫仍在持續,標明進樣量已跨越分手柱容量。在這類環境下,在未規復不變基線之前不能再進樣。若將樣品稀釋10倍以后再進樣便可獲得Cl-與痕量SO42-之間的較好分手。對陰離子闡發保舉的最猛進樣量,普通為靜態柱容量的30%,跨越這個規模就會呈現大的平頭峰或肩峰。

  表5-3分手體例和檢測器的挑選(陰離子)

  闡發離子分手體例檢測器

  無機

  陰離子親水性強酸F-、Cl-、NO2-、Br-、SO32-、NO3-、PO43-、SO42-、ClO-、ClO2-、ClO3-、BrO4-、低份子量無機酸陰離子互換電導、UV

  SO32-離子排擠安培

  砷酸鹽、硒酸鹽、亞硒酸鹽陰離子互換電導

  亞砷酸鹽離子排擠安培

  弱酸BO32-、CO32-離子排擠電導

  SiO32-離子互換、離子排擠柱后衍生,VIS

  疏水性CN-、HS-(高離子強度基體)

  BF4-、S2O32-、SCN-、ClO4-、I- 離子排擠

  陰離子互換、離子對安培

  電導

  縮合磷酸劑

  多價螯合劑未絡合

  已絡合陰離子互換

  陰離子互換柱后衍生,VIS

  電導

  金屬絡合物Au(CN)2-、Au(CN)4-、Fe(CN)64-、Fe(CN)63-EDTA-Cu離子對

  陰離子互換電導

  電導

  無機

  陰離子羧酸一價脂肪酸,C<5(酸消解樣品,鹽水,高離子強度基體)離子排擠電導

  脂肪酸,C>5芬芳酸離子對/陰離子互換電導,UV

  一至三價一元、二元、三元羧酸 無機陰離子

  羥基羧酸、二元和三元羧酸 醇陰離子互換

  離子排擠電導

  電導

  磺酸烷基磺酸鹽、芬芳磺酸鹽離子對,陰離子互換電導,UV

  醇類C<6離子排擠安培

  表5-4分手體例和檢測器的挑選(陽離子)

  闡發 離 子分手體例檢測器

  無機陽離子Li 、Na 、K 、Rb 、Cs 、Mg2 、Ca2 、Sr2 、Ba2 、NH4 陽離子互換電導

  過分金屬Cu2 、Ni2 、、Zn2 、Co2 、Cd2 、Pb2 、Mn2 、Fe2 、Fe3 、Sn2 、Sn4 、Cr3 、V4 、V5 、UO2 、Hg2

  Al3

  Cr6 (CrO42-)陰離子互換/陽離子互換

  陽離子互換

  陰離子互換柱后衍生VIS

  電導

  柱后衍生VIS

  柱后衍生VIS

  鑭系金屬La3 、Ce3 、Pr3 、Nd3 、Sm3 、Eu3 、Gd3 、Tb3 、Dy3 、Ho3 、Er3 、Tm3 、Yb3 、Lu3 陰離子互換、陽離子互換柱后衍生VIS

  無機陽離子低份子量烷基胺,醇胺,堿金屬和堿土金屬陽離子互換電導、安培

  高份子量烷基胺,芬芳胺,環己胺,季胺,多胺陽離子互換,離子對電導、紫外、安培

  (2)轉變分手和檢測體例

  若待測離子對牢固相親協力附近或不異,樣品稀釋的成果常不使人對勁。對這類環境,除挑選恰當的活動相以外,還招斟酌挑選恰當的分手體例和檢測體例。比方,NO3-和ClO3-,因為它們的電荷數和離子半徑類似,在陰離子互換分手柱上共淋洗。但ClO3-的疏水性大于NO3-,在離子對色譜柱上就很輕易分隔了。又如NO2-與Cl-在陰離子互換分手柱上的保留時候附近,罕見樣品中Cl-的濃度又弘遠于NO2-,使分手加倍堅苦,但NO2-有強的UV接收,而Cl-則很弱,是以應改用紫外作檢測器測定NO2-,用電導檢測Cl-,或將兩種檢測器串連,于一次進樣同時檢測Cl-與NO2-。對高濃度強酸中無機酸的闡發,若接納離子排擠,因為強酸不被保留,在死體積解除,將不攪擾無機酸的分手。

  (3)樣品前處置

  對高濃度基體中痕量離子的測定,比方海水中陰離子的測定,最好的體例是對樣品作恰當的前處置。撤除恰當Cl-的前處置體例有:使樣品經由進程Ag 型前處置柱撤除Cl-,或進樣前加AgNO3到樣品中積淀Cl-;也可用閥切換手藝,其體例是使樣品中弱保留的組分和90%以上的Cl-進入廢液,只讓10%擺布的Cl-和保留時候大于Cl-的組分進入分手柱停止分手。

  (4)挑選恰當的淋洗液

  離子色譜分手是基于淋洗離子和樣品離子之間對樹脂有用互換容量的合作,為了獲得有用的合作,樣品離子和淋洗離子應有附近的親協力。上面舉例申明挑選淋洗液的普通準繩。用CO32-/HCO3-作淋洗液時,在Cl-之前洗脫的離子是弱保留離子,包含一價無機陰離子、短碳鏈一元羧酸和一些弱離解的組分,如F-、HCOO-、CH3COO-、AsO2-、CN-和S2-等。對HCOO-、CH3COO-、與F-、Cl-等的分手應選用較弱的淋洗離子,經常利用的弱淋洗離子有HCO3-、OH-和B4O72-。因為HCO3-和OH-易接收氛圍中CO2,CO2在堿性溶液中會轉變成CO32-,CO32-的淋洗強度較HCO3-和OH-大,是以倒霉于上述弱保留離子的分手。B4O72-亦為弱淋洗離子,但溶液不變,是分手弱保留離子的保舉淋洗液。中等強度的碳酸鹽淋洗液對高親和力組分的洗脫效力低。對離子互換樹脂親協力強的離子有兩種環境,一種是離子的電荷數大,如PO43-、AsO43-和多聚磷酸鹽等;一種是離子半徑較大,疏水性強,如I-、SCN-、S2O32-,苯甲酸和檸檬酸等。對前者以增添淋洗液的濃度或挑選強的淋洗離子為主。對后一種環境,保舉的體例是在淋洗液中插手無機改良劑(如甲醇、乙腈和對氰酚等)或選用親水性的柱子,無機改良劑的感化首要是削減樣品離子與離子互換樹脂之間的非離子互換感化,占有樹脂的疏水性地位,削減疏水性離子在樹脂上的吸附,從而延長保留時候,削減峰的拖尾,并增添測定活絡度。

  在離子色譜中,可由插手差別的淋洗液增添劑來改良挑選性,這類淋洗液增添劑只影響樹脂和所測離子之間的彼此感化,而不影響離子互換。對與樹脂親協力較強的離子,如一些可極化的離子,I-和ClO4-,和疏水性的離子,苯甲酸和三乙胺等,在淋洗液中插手恰當極性的無機溶劑如甲醇或乙腈,可延長這些組分的保留時候并改良峰形的錯誤稱性。為了削減樣品離子與樹脂之間的非離子互換感化,削減樹脂對疏水性離子的吸附,在陰離子闡發中,可在淋洗液中插手對氰酚。如測定1%NaCl中的痕量I-和SCN-時,插手對氰酚占有樹脂對I-和SCN-的吸附地位,從而削減峰的拖尾并增添測定的活絡度。IC中,一價淋洗離子洗脫一價待測離子,二價淋洗離子洗脫二價待測離子,淋洗液濃度的轉變對二價和多價待測離子保留時候的影響大于一價待測離子。若多價離子的保留時候太長,增添淋洗液的濃度是較好的體例。

  2.2 削減保留時候

  延長闡發時候與進步分手度的請求偶然是相抵觸的。在能獲得較好的分手成果的條件下闡發的時候天然是越短越好。為了延長闡發時候,可轉變分手柱容量、淋洗液流速、淋洗液強度,在淋洗液中插手無機改良劑和用梯度淋洗手藝。

  以上體例中最簡潔的是減小分手柱的容量,或用短柱。比方用3×500mm分手柱分手NO3-和SO42-,需用18min,而用3×250mm的分手柱,用不異濃度的淋洗液只用9min。但NO3-和SO42-的分手不好,若改用稍弱的淋洗液便可獲得較好的分手。

  大的進樣體積有益于進步檢測活絡度,但致使大的體系死體積,即大的水負峰,是以推延樣品離子的出峰時候。如在Dionex的AS11柱上用NaOH為淋洗液,進樣量別離為25μL、250μL和750μL時,F-的保留時候別離為2.0min、2.5min和3.6min。為了減小保留時候,最好用小的進樣體積。

  增添淋洗液的流速可延長闡發時候,但流速的增添受體系所能蒙受的最高壓力的限定,流速的轉變對分手機理不完整是離子互換的組分的分手度的影響較大,比方對Br-和NO2-之間的分手,當流速增添時候手度下降良多,而分手機理首要是離子互換的NO3-和SO42-,乃至在很高的流速時,他們之間的分手度仍很好。

  增添淋洗液的強度對分手度影響與延長分手柱或增添淋洗液的流速不異。用較強的淋洗離子可加速離子的淋洗,但對弱保留和中等保留的離子,會下降分手度。當用弱淋洗液(如B4O72-)分手弱保留樣品離子時,弱保留離子,如奎尼酸鹽、F-、乳酸鹽、乙酸鹽、丙酸鹽、甲酸鹽、丁酸鹽、甲基磺酸鹽、丙酮酸鹽、戊酸鹽、一氯醋酸鹽、BrO3-和Cl-等獲得較好分手。但普通樣品中都含有一些對陰離子互換樹脂親協力強的離子,如SO42-、PO43-、草酸鹽等,若是用等濃度淋洗,它們將在一小時以后乃至更永劫候才被洗脫。對這類環境,應于3-5次進樣以后,用高濃度的強淋洗液作樣品進一次樣,將強保留組分從柱中推出來,或用較強的淋洗液洗柱子半小時。在淋洗液中插手無機改良劑,可延長保留時候和減小峰的拖尾。

  2.3 改良檢測活絡度

  起首是按申明書操縱,是儀器在最好任務狀況,獲得不變的基線,才可將檢測器的活絡度設置在較高活絡檔,這是進步檢測活絡度的最簡略體例,但此時基線樂音也隨之增大。

  第二種體例是增添進樣量。間接進樣,進樣量的下限取決于保留時候最短的色譜峰與死體積(IC中普通稱水負峰)之間的時候,比方用IonPacCS12A柱,12mmol/L硫酸作淋洗液。進樣體積1300μL,可間接用電導檢測低μg/L的堿金屬和堿土金屬,見圖5-11。圖中,Li (保留時候最小的峰)的保留時候為4.1min,水負峰在1.6min,Li 峰與水負峰之間相隔達2.5min,是以可間接用大致積進樣。而在陰離子闡發中,若用CO32-/HCO3-作活動相,因為F-峰(保留時候最短的峰)接近水負峰,若增添進樣體積,水負峰增大,F-的峰乃至與水負峰分不開;別的一方面因為F-的保留時候普通小于2min,若進樣量大于1ml,流速為1mL/min-2mL/min,F-不充足的時候參與色譜進程,是以峰拖尾定量堅苦。若用親水性強的牢固相,以NaOH為淋洗液,出格是梯度淋洗時,因為梯度淋洗起頭時NaOH濃度低,又因為經由進程按捺器以后的背景溶液是低電導的水,幾近無水負峰,這類環境可恰當增猛進樣量,圖5-12標明,若進樣量為1000μL可間接測定0.1μg/L的罕見陰離子。

  第三種體例是用稀釋柱,但普通只用于較潔凈的樣品中痕量成份的測定,用稀釋柱時要注重,不要使分手柱超負荷。柱子的靜態離子互換容量小于實際值的30%。用稀釋柱富集F-時,若樣品中同時還含有保留較強的離子,如SO42-或PO43-等,F-的收受接管不好。其緣由是樣品中的SO42-或PO43-也起淋洗離子的感化,可將弱保留的F-局部洗脫上去。對弱保留的離子,若稀釋柱的柱容量不是充足大,則用加猛進樣量體例所獲得的成果較用稀釋柱好。

  第四種體例是用微孔柱。離子色譜中經常利用的規范柱的直徑為4mm,微孔柱的直徑為2mm。因為微孔柱較規范柱的體積小4倍,在微孔柱中進一樣(與規范柱)品德的樣品,將在檢測器發生4倍于規范柱的旌旗燈號。從能源學的角度斟酌,在不異的活動線速率下,內徑較大的柱子比內徑較小的柱子有較大的洗脫體積,故樣品在內徑較大的柱子內被稀釋的水平較內徑較小的柱子嚴峻,別的,內徑較小的柱子在停止離子互換時更容易洗脫,同時死體積較小,是以即便進樣量較大也不會呈現色譜峰嚴峻拖尾的景象,同時能夠防止利用稀釋柱時能夠會呈現的因為太高的基體形成某些待測離子不能定量保留的景象。并且淋洗液的用量只為規范柱的四分之一,是以削減淋洗液的耗損。