作為壹種快速、準確、有效的分析方法,離子色譜廣泛應用於微電子、電力工業、高純水、高純試劑痕量雜質分析。氣體行業術語。分析和檢測混合氣體成分的儀器。樣品由載氣帶入,通過對混合物中待檢測組分具有不同保留特性的色譜柱,將各組分分離並導入檢測器,以獲得各組分的檢測信號。根據進入檢測器的先後順序,經過比對,可以分辨出是什麽成分,根據峰高或峰面積可以計算出每種成分的含量。通常使用的檢測器有:熱導率檢測器、火焰離子化檢測器、氦離子化檢測器、超聲波檢測器、光離子化檢測器、電子捕獲檢測器、火焰光度檢測器、電化學檢測器、質譜檢測器等。
氣相色譜儀的結構
氣相色譜儀的基本結構有兩部分,即分析單元和顯示單元。前者主要包括測量裝置、進樣裝置、恒溫器和色譜柱的起源與控制。後者主要包括校準器和自動記錄器。色譜柱(包括固定相)和檢測器是氣相色譜儀的核心部件。
操作
1) 操作要點
1.參照儀器使用說明書整理儀器,將相關插頭插入機座,接地線應牢固接地。
2.色譜柱進氣管路,檢查氣體是否泄漏,熟悉高壓氣瓶的使用方法;打開總壓閥->調節減壓閥(使壓力為2×10Pa)->調節調壓閥﹑針形閥,使載氣的流量達到規定要求。
3.加熱色譜柱至所需溫度(波動值為 0.5 ℃)。加熱進樣器,使其溫度略高於樣品成分的最高沸點。將校準器加熱到與色譜柱溫度相同或稍高的溫度,切勿低於色譜柱溫度,以防止樣品蒸汽冷凝汙染識別器
。
4.打開檢測器的溫度和壓力開關,打開記錄放大器(對於氫火焰離子化檢測器是啟動直流放大器)。調節校準器穩定基線,設置零點,即可開始樣品分析。
5.當樣品為液體時,可直接用微型註射器從進樣口註入;如果樣品為氣體,可使用氣體六通閥或直接用註射器註入。
2)條件的選擇
在選擇好色譜柱的前提下,還應註意以下幾點:
1.載氣流速。當使用氫氣作為載氣時,填充柱內的載氣流速壹般為 5-10 厘米/秒的線速度。適當的流速有利於提高分辨率。
2.色譜柱溫度。通常色譜柱溫度等於或高於樣品的平均沸點 10 度。但在氣液相色譜中,當流動相以恒定的溫度進入色譜柱時,會使相似化合物的早期餾分峰相互重疊,增加晚期餾分峰的寬度。如果改用單步
階梯式或多步線性程序升溫,可以大大提高分辨率。
根據實驗選擇初始溫度(化合物的最低沸點)、升溫速率(0.5-6°C/min)和最終溫度(化合物的最高沸點,但不高於固定相的沸點)
,可以找出與理想分辨率相關的柱溫。
3.進樣體積和速度。氣體樣品的進樣量,普通填料柱為 0.1 至 1 ml,液體樣品為 0.1 至 2 ml。進樣量過大會使峰形扁平甚至重疊,有時還會出現變形峰,不利於測量面積的擴大。此外,氫
焰離子化檢測器的進樣體積應小於熱導池式檢測器。至於進樣速度,原則上越快越好,這樣可以提高分離效果,減少進樣誤差。高效液相色譜法(High Performance Liquid Chromatography 或 HPLC)又稱高速或高壓液相色譜法。該方法吸收了普通液相色譜法和氣相色譜法的優點,並經過適當改進而發展起來的。它既具有普通液相色譜法的功能(水溶性物質可在常溫下分離制備),又具有氣相色譜法的特點(即高壓、高速、高分辨率和高靈敏度),不僅適應於許多難於熱分解的非揮發性物質的定性和定量分析,也適應於上述物質的制備和分離。
高效液相色譜法(HPLC)按固定相性質可分為高效凝膠色譜法(HPGC)、疏水高效液相色譜法(HPLC)、反相高效液相色譜法(HPLC)、高效離子交換液相色譜法(HPIC)、高效親和層析法(HPAC)和高效聚焦液相色譜法(HPFC)。不同類型的高效液相色譜法分離或分析各種化合物的原理與相應的普通液相色譜法基本相似。所不同的是,高效液相色譜具有靈敏、快速、分辨率高、重現性好等特點,而且必須在色譜儀中進行。離子色譜是高效液相色譜的壹種,是壹種分析陰陽離子的液相色譜法,該方法具有選擇性好、靈敏、快速、簡便等優點,可同時測定多種成分。
通常,離子色譜法可分為離子交換色譜法、離子排斥色譜法和離子對色譜法三種。
離子交換色譜
離子交換色譜是基於離子間作用力不同的原理,主要用於有機和無機陰陽離子的分離。
離子斥力色譜法
離子斥力色譜法是基於唐南斥力原理,利用溶質與固定相之間的非離子相互作用進行分離。它主要用於分離無機弱酸和有機酸,也可用於分離醇、醛、氨基酸和糖。離子對色譜的分離機理是吸附,分離的選擇性主要由流動相決定。
該方法主要用於分離表面活性陰陽離子和金屬絡合物。
下面我們以離子交換色譜為例,簡要介紹離子色譜的原理。
在事實上的酸性條件下,樣品離子與固定相基團之間存在著相互作用,不同的樣品離子之間相互作用的大小是不同的。因此,在樣品離子隨流動相通過色譜柱的過程中,作用強的樣品離子的保留時間比作用弱的樣品離子的保留時間長,經過壹段時間後,就可以實現樣品的分離。
以陰離子的分離為例,說明離子色譜的分離過程。
在色譜柱中,填充了許多離子交換劑作為離子分離的固定相,固定相上吸附了許多陽離子。
填充色譜柱的流動相是某種鹽溶液,在沒有樣品進入時,流動相中的陰離子與固定相中的陽離子處於平衡狀態。
樣品中含有兩種要分離的陰離子,基質中體積較大的 A 在固定相中帶有較大的正電荷,而體積較小的 B 帶有較小的電荷。
樣品進入色譜柱後,陰離子 A 和 B 與流動相陰離子壹起向前移動,三個離子不斷交替占據與固定相陽離子的吸引位置;樣品中的陰離子 A 帶有較大的正電荷,因此移動速度較慢,而 B 移動速度較快,從而實現分離。
最後,由於流動相陰離子的數量具有絕對優勢,所以樣品陰離子 A 和 B 被分流出色譜柱,不同時間流出色譜柱的樣品離子不同,檢測不同時間流出色譜柱的樣品離子,可以知道樣品組分的種類和含量。離子色譜儀的典型結構包括輸液泵、進樣閥、色譜柱、抑制柱、檢測器和數據處理系統。
輸液泵
雙端往復泵是壹種非常常用的輸液泵,它由電機驅動凸輪旋轉,兩個柱塞桿往復運動以吸入和排出流動相。兩個柱塞桿的運動之間存在時間差,正好補償了流動相輸出的脈沖,因此流速相當平穩。
進樣閥
常用的進樣方式是六通閥進樣,它的進樣量可變範圍大,耐高壓,易於實現自動化。
色譜柱
色譜柱是分離系統的主要部件,是色譜分離過程中儲存固定相的地方。離子色譜儀的柱填料是離子色譜儀研究的熱點,也是離子色譜儀發展的主要推動力,離子色譜儀發展迅速。
離子檢測器分為電化學檢測器和光學檢測器兩大類,電化學檢測器包括電導檢測器、直流安培檢測器、脈沖安培檢測器和積分安培檢測器等,光學檢測器包括紫外檢測器、可見光檢測器和熒光檢測器等。
電導檢測器是離子色譜法中最重要的檢測器,下面將對其進行簡要介紹。
所有離子化合物(有機離子、無機離子、強酸和強堿)以及可解離化合物(弱酸和弱堿)的水溶液都能導電。電導檢測器利用離子色譜流動相中電導率的變化作為定量的依據。
電導檢測器的結構比較簡單,檢測池位於兩個電極的中間,當給電極施加電壓時,檢測池中溶液中的離子會產生運動。通過測量運動產生的電流,就可以知道溶液中離子的濃度。
然而,如果流動相的電導率高而樣品的電導率低,電導檢測器將無法有效檢測樣品中的離子濃度。
因此,在色譜柱和電導檢測器之間添加了抑制色譜柱,該色譜柱可改變流動相和樣品的電導率,從而靈敏地檢測樣品離子。