離子色譜儀基本結構

發布時間：2019-12-26 17:13 原文鏈接：離子色譜儀基本結構

離子色譜儀與液相色譜儀一樣，一般也是先做成一個個單元組件，然后根據分析需要將各個單元組件組合起來。最基本的單元組件是流動相容器、高壓輸液泵、進樣器、色譜柱、檢測器和數據處理系統，也可根據需要配置流動相在線脫氣裝置、梯度洗脫裝置、流動相抑制系統、柱后反應系統和全自動控制系統等。

一、流動相容器：

流動相容器通常由一個或多個聚乙稀或硬質玻璃瓶組成。

應經常清洗流動相容器和過濾頭，經常更換流動相。

二、高壓輸液泵：

高壓輸液泵的作用是將流動相以穩定的流速或壓力輸送至色譜分離系統。高壓輸液泵的穩定性直接關系到分析結果的重現性和準確性，是離子色譜儀的關鍵部件之一。高壓輸液泵有恒壓泵和恒流泵，常用的有氣動放大泵、單柱塞往復泵、雙柱塞往復泵和往復式隔膜泵等。

三、進樣器：

進樣裝置有手動進樣器和自動進樣器。

四、色譜柱：

色譜柱是實現分離的核心部件，要求柱效高、柱容量大和性能穩定。

標準柱內徑為4mm，小內徑柱內徑為2mm。柱長通常在50～100mm，比液相色譜柱短。柱內填充粒徑5～10μm的球形顆粒填料。

在微量離子色譜中也用到內徑為數十納米的毛細管柱（包括填充型和內壁修飾型）。

色譜柱是有方向的，安裝和更換時一定要注意。

離子色譜儀需用保護柱和恒溫裝置。

五、檢測器：

離子色譜中應用最多的檢測器是電導檢測器，其次是紫外可見光吸收檢測器、衍生化光度檢測器、安培檢測器、熒光檢測器和在液相色譜中幾乎不被重視的原子發射檢測器。

1、非抑制型電導檢測器：

離子色譜的分析對象和使用流動相都是離子型物質，不同離子溶液的導電性不同。電導檢測器的檢測信號與樣品中待測離子的濃度成正比。

非抑制型電導檢測是直接測定色譜柱流出物的電導。流動相中的離子主要是淋洗離子和與之平衡的反離子，其電導值稱為背景電導。進樣后，當待測組分通過檢測池時，測得的電導是淋洗液離子及與之平衡的反離子、待測離子及與之平衡的反離子共同的電導。非抑制型離子色譜使用流動相是低電導、濃度為數mmol/L的有機酸或有機酸鹽溶液，從色譜柱流出的溶液直接進入電導檢測器。當樣品加入后，樣品帶隨流動相到達色譜柱，待測組分在交換基團上與淋洗離子競爭，達到zui初的離子交換平衡，被交換下來的淋洗離子和待測離子的反離子迅速通過色譜柱到達檢測器，在色譜圖上對應死體積（死時間）的位置出現一個稱為水跌的色譜峰（又稱水峰）。各待測組分在色譜柱中的保留不同，依次流出色譜柱，此時流動相中待測離子的濃度增加，同時有等摩爾的淋洗離子交換到固定相中，由于待測離子和淋洗離子的摩爾電導率不同，這時流動相的電導不同于背景電導，這種電導的變化以色譜峰的形式記錄下來。如果淋洗離子的摩爾電導率比待測離子小，則在色譜圖上出現正峰，陰離子通常是這種情況。

對于陽離子分析，陽離子交換色譜流動相中的淋洗離子一般是H⁺，其極限摩爾電導率（離子的摩爾電導率隨溶液濃度的變化而變化，在無限稀釋情況下，離子的摩爾電導率達到zui大值，此zui大摩爾電導率稱為極限摩爾電導率）遠比一般陽離子大，陽離子通常產生負峰。實際分析中，可通過改變電導檢測器的輸出極性，使負峰變成易于處理的正峰。很多體系中，在待測離子峰之后會出現一個系統峰。系統峰往往會給分離帶來負面影響，目前還無法完全消除，一般可通過調節流動相pH值來抑制系統峰的大小和調節系統峰的出峰位置，使其對分析無干擾。

2、抑制型電導檢測器：

抑制型電導檢測離子色譜分析使用的是強電解質流動相，如分析陰離子用Na₂CO₃和NaOH，分析陽離子用稀硝酸和稀硫酸等。這類流動相的背景電導高，且待測離子以鹽的形式存在于溶液中，檢測靈敏度很低。為提高靈敏度，需用抑制器來降低流動相的背景電導和增加待測組分的電導。

最初使用的抑制器是抑制柱，目前使用較多的空心纖維管和微膜抑制器。常用的抑制器是通過連續輸送再生試劑使抑制器始終保持抑制功能，分析陰離子時通常用稀硫酸（10～20mmol/L）作再生試劑，分析陽離子時通常用稀NaOH溶液作再生試劑。

隨著離子色譜抑制技術的發展，無需使用再生試劑的自動再生電解抑制器已得到廣為應用。陰離子分析用的電解型陽離子抑制器的工作原理是將水電解生成H⁺和OHˉ，只有H⁺能通過陽離子交換膜進入流動相（NaOH水溶液）中，將NaOH中和，使流動相變成難離解的H₂O，使背景電導降低，檢測靈敏度提高。電解型陰離子抑制器采用陰離子交換膜（只有OHˉ能通過），可抑制約100mmol/L的酸或堿流動相的背景電導。當用NaOH作流動相時，從抑制器中出來的流動相變成了純水，完全可將通過檢測池后的流出液循環至抑制器再生室作電解水源。以強堿（如NaOH）作流動相的陰離子分析和以強酸（如HCl）作流動相的陽離子分析占離子色譜分析的大部分，自動再生電解抑制器的應用價值很大。