高效離子色譜儀的基本構(gòu)造和工作原理與高效液相色譜儀基本相同,所不同的是高效離子色譜儀的檢測(cè)器通常不是紫外可見(jiàn)光吸收檢測(cè)器,而是電導(dǎo)檢測(cè)器;色譜柱通常不是高效液相色譜儀所用的吸附型硅膠柱和分配型ODS柱,而是離子交換劑填充柱;高效離子色譜分析,特別是抑制型離子色譜分析往往用強(qiáng)酸性或強(qiáng)堿性物質(zhì)作流動(dòng)相,儀器流路系統(tǒng)耐酸堿的要求更高。
一、溶劑和樣品的預(yù)處理:
1、去離子水的制備:
高效離子色譜分析所用水應(yīng)是經(jīng)過(guò)蒸餾的去離子水,通常稱為重蒸去離子水或二次蒸餾水。
2、流動(dòng)相的配制和過(guò)濾:
配制流動(dòng)相時(shí)一定要用重蒸去離子水,以防離子污染。配制好的流動(dòng)相要用0.45μm以下孔徑的濾膜過(guò)濾,防止流動(dòng)相中有固體小顆粒堵塞流路。流動(dòng)相放置一段時(shí)間后可能會(huì)因微生物的作用而出現(xiàn)絮狀物,因此,流動(dòng)相一次不能配制太多,最好現(xiàn)配現(xiàn)用。
3、流動(dòng)相的脫氣:
流動(dòng)相在過(guò)濾之后要進(jìn)行脫氣。
4、樣品的預(yù)處理:
樣品的預(yù)處理方法有很多種,常用的有液液萃取、固相萃取、微滲析、超濾和超臨界流體萃取等。高效離子色譜中的樣品溶液和標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制一般都要用重蒸去離子水,配制好的樣品溶液和標(biāo)準(zhǔn)溶液也都要用0.45μm以下孔徑的濾膜過(guò)濾。樣品溶液和標(biāo)準(zhǔn)溶液放置時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng),最好現(xiàn)配現(xiàn)用。
二、分離和檢測(cè)方式的選擇:
分析前首先應(yīng)了解待測(cè)化合物的分子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)以及樣品的基體情況,如是無(wú)機(jī)還是有機(jī)離子、是酸還是堿、是親水還是疏水、離子的電荷數(shù)、是否為表面活性化合物等。待測(cè)離子的疏水性和水合能是決定選用何種分離方式的主要因素。
水合能高和疏水性弱的離子,如Clˉ和K+,最好選用離子交換色譜分離。
水合能低和疏水性強(qiáng)的離子,如高氯酸(ClO4ˉ)和四丁基銨,最好選用親水性強(qiáng)的離子交換色譜分離。
有一定疏水性,也有明顯水合能的pKa = 1~7的離子,如乙酸鹽和丙酸鹽,最好選用離子排斥色譜分離。
有些離子,既可用陰離子交換色譜分離,也可用陽(yáng)離子交換色譜分離,如氨基酸和生物堿等。
無(wú)紫外或可見(jiàn)光吸收以及強(qiáng)離解的酸和堿,最好選用電導(dǎo)檢測(cè)器檢測(cè)。
具有電化學(xué)活性和弱離解的離子,最好選用安培檢測(cè)器檢測(cè)。
離子本身或通過(guò)柱后衍生化反應(yīng)后的絡(luò)合物在紫外或可見(jiàn)光區(qū)有吸收,最好選用紫外可見(jiàn)光吸收檢測(cè)器檢測(cè)。
能產(chǎn)生熒光的離子和化合物,最好選用熒光檢測(cè)器檢測(cè)。
三、色譜參數(shù)的優(yōu)化:
高效離子色譜分析中色譜參數(shù)的優(yōu)化是通過(guò)改變各種色譜參數(shù)來(lái)提高分離度、縮短分析時(shí)間和提高檢測(cè)靈敏度等。
1、提高分離度:
(1)稀釋樣品:
若待測(cè)離子之間的濃度相差較大,而且與固定相的親和力差異很大,提高分離度的最簡(jiǎn)單方法是稀釋樣品。因?yàn)槿魳悠窛舛容^大,某些組分可能會(huì)出現(xiàn)平頭峰(柱超載)或峰很寬且拖尾,覆蓋某些濃度較小的組分,使分離度下降。稀釋樣品可比較明顯地改變這種狀況,使樣品之間得到較好的分離。
(2)改變分離和檢測(cè)方式:
若待測(cè)離子與固定相的親和力相近或相同,樣品稀釋的效果常常不好。對(duì)于這種情況,除了選擇適當(dāng)?shù)牧鲃?dòng)相,還應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)姆蛛x和檢測(cè)方式。
如ClO4ˉ的疏水性大于NO3ˉ,在離子對(duì)色譜上很容易分開(kāi)。
如NO2ˉ和Clˉ在陰離子交換柱上的保留時(shí)間相近,常見(jiàn)樣品中的Clˉ濃度又遠(yuǎn)大于NO2ˉ,使分離更加困難。但NO2ˉ的紫外吸收強(qiáng),而Clˉ很弱,實(shí)際分析中用UVD測(cè)定NO2ˉ,用電導(dǎo)檢測(cè)器測(cè)定Clˉ,可很好地解決這個(gè)問(wèn)題。
(3)選擇適當(dāng)?shù)牧芟匆海?/DIV>
淋洗液通常是電解質(zhì),在溶液中離解成陰離子和陽(yáng)離子,對(duì)分離起實(shí)際作用的離子稱為淋洗離子。如用Na2CO3水溶液作流動(dòng)相分離無(wú)機(jī)陰離子時(shí),Na2CO3是淋洗劑,CO32ˉ是淋洗離子。
選擇淋洗液的基本原則是淋洗離子能從交換位置置換出待測(cè)離子。但在實(shí)際分析中,當(dāng)樣品中強(qiáng)保留離子和弱保留離子共存時(shí),如果選擇與保留最強(qiáng)的離子的親和力接近的的淋洗離子,往往有些弱保留離子會(huì)很快流出色譜柱,不能達(dá)到分離的目的。因此,合適的淋洗液應(yīng)根據(jù)樣品的組成通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行選擇。
高效離子色譜中,可通過(guò)加入不同的淋洗液添加劑來(lái)改善選擇性。淋洗液添加劑只影響樹(shù)脂和待測(cè)離子之間的相互作用,減少樹(shù)脂對(duì)疏水性離子的吸附,而不影響離子交換。對(duì)與樹(shù)脂親和力較強(qiáng)的離子如Iˉ、ClO4ˉ、苯甲酸和三乙胺等,在淋洗液中加入適量極性的有機(jī)溶劑如甲醇或乙腈等,可縮短這些組分的保留時(shí)間并改善峰形的不對(duì)稱性。又如測(cè)定1%NaCl中的痕量Iˉ和SCNˉ時(shí),加入對(duì)氰酚占據(jù)樹(shù)脂對(duì) Iˉ和SCNˉ的吸附位置,可減少峰拖尾,增加檢測(cè)靈敏度。
淋洗液pH值決定待測(cè)組分的離解程度,是影響分離度較大的因素。對(duì)于硅膠基質(zhì)的鍵合固定相,淋洗液pH 值應(yīng)為2~7.5。在離子對(duì)色譜中,有時(shí)緩沖溶液離子可能與離子對(duì)試劑結(jié)合,其濃度不宜過(guò)高,通常為1~5mmol/L。
2、縮短分析時(shí)間:
縮短分析時(shí)間與提高分離度有時(shí)是相互矛盾的。在能得到較好分離結(jié)果的前提下分析時(shí)間越短越好。為了縮短分析時(shí)間,常采用減小分離柱容量、增加淋洗液流速、增加淋洗液強(qiáng)度和梯度洗脫等方法。
減小分離柱容量或用短柱可明顯的縮短分析時(shí)間,但用短柱時(shí),有時(shí)要選用稍弱的淋洗液,否則可能會(huì)導(dǎo)致分離不好。
增加淋洗液流速可縮短分析時(shí)間,但流速的增加受系統(tǒng)所能承受的最高壓力限制,而且流速的改變可能對(duì)分離度產(chǎn)生很大影響,如對(duì)Brˉ和NO2ˉ的分離。
增強(qiáng)淋洗液強(qiáng)度可加速離子的淋洗,縮短分析時(shí)間,但弱保留和中等保留的離子會(huì)在很短的時(shí)間內(nèi)一起出峰,使分離度下降,甚至出現(xiàn)峰重疊現(xiàn)象。對(duì)于這種情況,可采用梯度洗脫,這樣既能縮短分析時(shí)間,又能使各組分得到良好分離。
3、提高檢測(cè)靈敏度:
(1)將檢測(cè)器的靈敏度設(shè)置在較高靈敏度檔:
這是提高檢測(cè)靈敏度最簡(jiǎn)單的方法,但同時(shí)也增大了基線噪聲。因此,這種方法一般很少使用。
(2)增加進(jìn)樣量:
高效離子色譜中,為了提高檢測(cè)靈敏度,可采用大體積進(jìn)樣。但進(jìn)樣量不能無(wú)限制的增加,其上限取決于保留時(shí)間最短的色譜峰與死體積(水峰)之間的時(shí)間。
(3)選用濃縮柱:
對(duì)于較清潔樣品中痕量組分的測(cè)定,采用此法效果較好。
使用濃縮柱時(shí)一定不能使分離柱超負(fù)荷。
(4)使用小內(nèi)徑柱:
高效離子色譜常用的標(biāo)準(zhǔn)柱內(nèi)徑為4mm,小內(nèi)徑柱內(nèi)徑為2mm。這樣在小內(nèi)徑柱中進(jìn)同樣質(zhì)量的樣品,將在檢測(cè)器中產(chǎn)生4倍于標(biāo)準(zhǔn)柱的信號(hào),從而增加了檢測(cè)靈敏度,同時(shí)減少了淋洗液的消耗。
四、定性和定量方法:
1、定性方法:
高效離子色譜的定性方法與高效液相色譜類似,主要采用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)對(duì)照定性和高效離子色譜與質(zhì)譜聯(lián)用來(lái)準(zhǔn)確定性。
2、定量方法:
高效離子色譜的定量方法與其它色譜類似,主要采用標(biāo)準(zhǔn)曲線法定量(一點(diǎn)或多點(diǎn))。
五、日常維護(hù):
離子色譜柱能承受的壓力比較小,使用時(shí)要特別小心。
離子色譜柱的固定相很容易被有機(jī)溶劑或其它極性物質(zhì)破壞,使用時(shí)也要特別小心,對(duì)不確切的未知樣品應(yīng)弄清楚后再分析。
高效離子色譜分析對(duì)水的要求特別高,應(yīng)用重蒸去離子水配制流動(dòng)相、樣品溶液和標(biāo)準(zhǔn)溶液。
電導(dǎo)檢測(cè)器最害怕的是電導(dǎo)池被樣品和流動(dòng)相玷污,使用過(guò)程中一定要保證流動(dòng)相、樣品溶液和標(biāo)準(zhǔn)溶液都比較干凈。
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