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9月 27

分析人员都应该知道——离子色谱的这些事

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自1975年离子色谱法(Ion Chromatography)诞生至今,历经四十多年的快速发展,离子色谱法凭借其独特的优势逐渐成为离子型物质、有机酸与糖类分析的常用方法。随着国家对环境的日益重视以及离子色谱相关技术的不断改进,未来离子色谱在环境、食品、制药、生物医学等领域的应用前景可期。今天,仪小宝从离子色谱法的原理、优点和应用领域出发,带大家走入离子色谱的世界~

1.离子色谱的原理

大家熟知的色谱技术是利用待分离混合物中物理化学性质的差别,使得各组分以不同程度分配在固定相和流动相中,因各组分随流动相前进速度不同,从而有效分离各组分(即俗称的“过柱子”)。而离子色谱作为一种特殊的高效液相色谱,也是基于物理分离方法。

离子色谱可以分为三种类型:离子交换色谱、离子排斥色谱和离子对色谱,其中应用最为广泛的就是离子交换色谱(即高效离子交换色谱)。离子交换色谱柱主要填料类型为有机离子交换树脂。填料以苯乙烯与二乙烯苯的交联共聚体为骨架,在苯环上引入磺酸基,形成强酸型阳离子交换树脂,或引入叔胺基而成季胺型强碱性阴离子交换树脂。此交换树脂具有大孔、薄壳型或多孔表面层型的物理结构,以便于快速达到交换平衡。离子交换树脂的优点是耐酸碱,可在任何pH范围内使用,易再生处理、使用寿命长,缺点是机械强度差、易溶易胀、受有机物污染。

以离子交换树脂为固定相的离子色谱通常以酸性或碱性水溶液为流动相,依据不同待测离子与固定相的离子交换能力的差异最终实现分离。各待测组分与离子交换剂之间的亲和力与离子半径,电荷,离子的存在形式等相关。亲和力越大,待测物在固定相中的保留时间越长。

随着技术的不断进步,不可溶不可电离的物质也可通过前处理(诸如燃烧、高温水解、化学转化溶解等)转化成可检测的形态(离子态)。

2.离子色谱的优点

1.同时分析多种离子

离子色谱法可单独测定某一种离子,分析方法简单快捷。此外,离子色谱的可一次进样、无需分别操作即可分析多种离子。目前有的离子色谱柱技术已经达到一次进样,同时分析多达30多种以上的离子,只需在短时间内就可得到阴、阳离子以及样品组成的全部信息。

2.数据重现性良好

这点可以说是所有的自动化分析仪器的特点,传统的方法诸如滴定法,根据操作人员的水平和能力不同,所得到的结果也不同,但目前的仪器自动化程度较高,只需把样品注入到设备中,即可自动完成分离、检测、出报告的过程,不同的操作人员不影响结果。

3.快速方便

离子色谱法对常规的7种标准阴离子(亚硝酸根、硝酸根、硫酸根、磷酸根、氟离子、氯离子以和溴离子)及6种阳离子锂离子、钠离子、铵离子、钾离子、镁离子和钙离子的分离可在半小时内完成,如使用高效快速色谱柱,则速度更快,10分钟以内即可完成,可大大缩短人工操作时间。

4.分离不同形态和价态的离子

这是离子色谱法的突出优势,可以对不同形态和价态的离子进行分离。比如亚硝酸盐和硝酸盐的分离,传统的分光光度法,由于亚硝酸根和硝酸根吸光值很接近,不能很好的将其分离。而通过离子色谱法则可以将亚硝酸盐和硝酸盐实现良好分离。

5.灵敏度高

离子色谱法灵敏度高,分析浓度范围通常为低μg/L~mg/L,一般可以达到μg/L的级别,若通过增加进样量、采用小孔径柱或在线浓缩等方法可以提高灵敏度,检出限则更低,甚至能达到ng/L。

3.离子色谱的应用领域

1.环保行业

环保行业中,离子色谱法在水质分析、大气污染物分析、土壤与生物体污染分析及化石燃料分析中应用较多。各类水质标样中各种无机阴阳离子和有机酸都可用离子色谱法测定,如水质分析中的钾离子、钠离子、锂离子、钙离子等等。

同时,国家出台的部分政策同样规定需用离子色谱法测定相关离子。诸如HJ812-2016对水质中可溶性阳离子的测定,HJ84-2016对水质中无机阴离子的测定、HJ799-2016对环境空气中颗粒物中水溶性阳离子的测定、HJ800-2016对环境空气颗粒物中水溶性阴离子的测定等。

2.食品

离子色谱法在食品检测中的应用广泛,如对硝酸盐和亚硝酸盐的检测。硝酸盐和亚硝酸盐作为食品添加剂,目前还无可替代,因此需要检测它们在食品中的残留量。针对硝酸盐的测定,国际上广泛采用镉柱还原和分光光度分析法测定硝酸盐,往往操作繁琐、费时费力。若使用离子色谱法,则可大大提高检测速度和灵敏度,简化样品预处理程序。

同样,我国对需要使用离子色谱检测的食品污染物、添加剂等做出了明确规定,诸如GB 2762-2017《食品安全国家标准》中对食品中污染物限量 、GB 5009.33-2016《食品安全国家标准》中对食品中亚硝酸盐和硝酸盐的测定。

除了以上领域,农业中对农药、肥料及土壤的分析,生物医学中对血液、尿液、人体微量元素等的分析,材料中金属材料、半导体材料的分析,日化中对化妆品、洗涤剂、清洁剂的成分分析等同样需要使用离子色谱分析法,效率高且精准。

 

编辑:禹重科技UZonglab

文章来源:仪器信息网