离子色谱法

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1、离子色谱法科技名词定义中文名称：离子色谱法英文名称：Ionchromatography定义：用电导检测器对阳离子和阴离子混合物作常量和痕量分析的色谱法。分析时在分离柱后串接一根抑制柱，来抑制流动相中的电解质的背景电导率。所属学科：机械工程（一级学科）；分析仪器（二级学科）；色谱仪器-色谱仪器分析原理（三级学科）本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布优点离子色谱法是将改进后的电导检测器安装在离子交换树脂柱的后面，以连续检测色谱分离的离子的方法。1975年H.斯莫尔等人将经典的离子交换色谱与高效液相色谱技术相结合，创造了使用

2、连续电导检测器的现代离子色谱法，它与经典的离子交换色谱的区别（见表）在于分离柱的高效能，即现代离子色谱使用小粒度和低交换容量的树脂及小柱径的分离柱，以及进样阀进样，泵输送洗脱液,连续检测。类型　斯莫尔等人首先介绍双柱法（图1）。该法使用一根离子交换柱作为分离样品用。另一根是抑制柱，用于除去大部分洗脱液中的离子，以便在检测时能消除移动相离子的干扰。1979年D.T.耶尔德、J.S.弗里茨和G.施穆克尔斯介绍了不用抑制柱的单柱法，从分离柱流出的液体直接进入检测器，由于不需要特殊的抑制柱，并且可以使用常规的液相色谱仪器，所以单柱法

3、发展最快。然而，新的抑制法的出现，例如填充中空纤维的抑制柱，使柱效得到改善，所以仍然得到广泛的使用。原理在离子交换树脂上分离离子，实质上取决于样品离子、移动相、离子交换官能团三者之间的关系。离子A和B进行交换，对一价离子用反应式(1)表示,对有不同价数电荷的离子用反应式(2)描述离子交换平衡：　　As+Br匑Ar+Bs(1)　　bAs+aBr匑bAr+aBs(2)　　下标s代表溶液相，r代表树脂相。b和a代表电荷数。平衡常数（也叫选择性系数）表示如下：式中方括弧代表离子浓度。　　对已交换的离子A，重量分配系数Dg为：(3)体

4、积分配系数Dv为：　　Dv＝Dg×ρ　　式中ρ是树脂床层的密度,单位为克(干树脂)／毫升（树脂床层体积）。　　色谱中常用的容量因子k′与分配系数有关,离子A的容量因子是柱中树脂相中的量（不是浓度）被溶液相中的量除。根据上述定义，再结合式(3)得到：　　(4)式(4)表明,容量因子可根据分配系数来计算。在现代色谱中，根据被洗脱的离子保留体积(v)或保留时间(t)来测定容量因子：式中v0和t0分别是该柱的死体积和死时间。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

5、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，就像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

6、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，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

7、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

8、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