戴安離子色譜儀的原理有這些

發(fā)布時(shí)間:2024-02-26
戴安離子色譜儀的原理有這些戴安離子色譜儀是液相色譜的一種,是分析陰陽(yáng)離子的一種液相色譜方法,該方法具有選擇性好、靈敏、快速、簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn),并且可以同時(shí)測(cè)定多種組分。其有別于傳統(tǒng)離子交換色譜柱色譜的主要是樹脂具有很高的交聯(lián)度和較低的交換容量,進(jìn)樣體積很小,用柱塞泵輸送淋洗液通常對(duì)淋出液進(jìn)行在線自動(dòng)連續(xù)電導(dǎo)檢測(cè)。
戴安離子色譜儀的基本原理
1、基本原理:分離的原理是基于離子交換樹脂上可離解的離子與流動(dòng)相中具有相同電荷的溶質(zhì)離子之間進(jìn)行的可逆交換和分析物溶質(zhì)對(duì)交換劑親和力的差別而被分離。適用于親水性陰、陽(yáng)離子的分離。
2、分類
離子交換色譜:主要用于有機(jī)和無機(jī)陰、陽(yáng)離子的分離
離子排斥色譜:主要用于機(jī)弱酸和有機(jī)酸的分離,也可以用于醇類、醛類氨基酸和糖類的分離。
離子對(duì)色譜:主要用于表面活性陰離子和陽(yáng)離子以及金屬絡(luò)合物的分離。
(一)離子交換色譜
1、分離機(jī)理
事實(shí)上在一定酸度下,樣品離子和固定相基團(tuán)之間存在著相互作用,對(duì)于不同的樣品離子,這種作用的大小是不同的。因此在隨流動(dòng)相通過色譜柱的過程中,作用力強(qiáng)的樣品離子保留時(shí)間要比作用力弱的離子長(zhǎng),經(jīng)過一段時(shí)間后,就可以實(shí)現(xiàn)樣品的分離。
2、影響離子交換保留的因素
價(jià)態(tài):價(jià)態(tài)越高,保留越強(qiáng)。
疏水性吸附:離子半徑、易極化度 極化度(polarizability)又稱可極化性,它表示成鍵的電子云在外界電場(chǎng)的作用下,發(fā)生變化的相對(duì)程度。極化度除了與成鍵原子的結(jié)構(gòu)和鍵的種類有關(guān)外,還與外界電場(chǎng)強(qiáng)度有關(guān)。成鍵原子的體積越大,電負(fù)性越小,原子核對(duì)成鍵電子的束縛越小,鍵的極化度就越大。
3、離子分離交換機(jī)理的主要應(yīng)用
(1)無極的陰陽(yáng)離子
陰離子:f、cl、no3、so4;陽(yáng)離子:li、na、k、nh4等
(2)小分子的極性化合物
有機(jī)酸:甲酸、乙酸、丙酸、檸檬酸、草酸等
有機(jī)胺:乙胺、乙醇胺
(3)在強(qiáng)堿性溶液中成離子狀態(tài)
糖、糖醇、醇:ph在12-14之間的naoh的溶液中全部以離子形式存在。
氨基酸:兩性離子,在強(qiáng)堿介質(zhì)中可以形成離子。
(二)離子排斥色譜
1、分離機(jī)理
(1)donnan排斥作用——donnan膜的負(fù)電荷層排斥*離解的離子型化合物,僅允許未離解的化合物通過。
(2)吸附——保留時(shí)間與有機(jī)酸的烷基鍵的長(zhǎng)度有關(guān)。通常烷基鍵越長(zhǎng),其保留時(shí)間也越長(zhǎng)。
(3)空間排阻——與有機(jī)酸的分子量大小及交換樹脂的交聯(lián)程度有關(guān)。
2、主要應(yīng)用
主要用于分離無機(jī)離子以及離解很強(qiáng)的有機(jī)離子,如有機(jī)酸
(三)戴安離子色譜儀離子對(duì)色譜
1、分離機(jī)理:
生成離子對(duì)——待測(cè)離子與離子對(duì)試劑生成中性離子對(duì),分布于固定相與流動(dòng)相之間,其分離類似于傳統(tǒng)的反相分離。
動(dòng)態(tài)離子交換——離子對(duì)試劑的疏水部分吸附于固定相形成動(dòng)態(tài)的離子交換表面,其分離機(jī)理類似于離子交換。
離子相互作用——除包括以上兩種分離機(jī)理和固定相表面雙電層結(jié)構(gòu)的分離機(jī)理。
陰離子分離:常采用烷基銨類,如氫氧化四丁基銨或氫氧化十六烷基*銨作為對(duì)離子;
陽(yáng)離子分離:常采用烷基磺酸類,如己烷磺酸鈉作為對(duì)離子;
反相離子對(duì)色譜:非極性的疏水固定相(c-18柱),含有對(duì)離子y+的甲醇-水或乙腈-水作為流動(dòng)相,試樣離x-進(jìn)入流動(dòng)相后,生成疏水性離子對(duì)y+x -后;在兩相間分配。
2、戴安離子色譜儀主要應(yīng)用
大分子或離解較弱的有機(jī)離子
戴安離子色譜儀結(jié)構(gòu)及工作流程
戴安離子色譜儀結(jié)構(gòu)
1、儀器結(jié)構(gòu)
基本的組件是流動(dòng)相容器、高壓輸液泵、進(jìn)樣器、色譜柱、檢測(cè)器和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。此外,可根據(jù)需要配置流動(dòng)相在線脫氣裝置、自動(dòng)進(jìn)樣系統(tǒng)、流動(dòng)相抑制系統(tǒng)、柱后反應(yīng)系統(tǒng)和全自動(dòng)控制系統(tǒng)等。
2、工作流程
高壓輸液泵將流動(dòng)相以穩(wěn)定的流速(或壓力)輸送至分析體系,在色譜柱之前通過進(jìn)樣器將樣品導(dǎo)入,流動(dòng)相將樣品帶入色譜柱,在色譜柱中各組分被分離,并依次隨流動(dòng)相流至檢測(cè)器。抑制型離子色譜則在電導(dǎo)檢測(cè)器之前增加一個(gè)抑制系統(tǒng),即用另一個(gè)高壓輸液泵將再生液輸送到抑制器。在抑制器中,流動(dòng)相背景電導(dǎo)被降低,然后將流動(dòng)出物導(dǎo)入電導(dǎo)池,檢測(cè)到的信號(hào)送至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)記錄、處理或保存。非抑制型戴安離子色譜儀不用抑制器和輸送再生液的高壓泵,因此儀器結(jié)構(gòu)相對(duì)比較簡(jiǎn)單,價(jià)格也相對(duì)比較便宜。
戴安離子色譜儀分離過程
以陰離子的分離為例說明一下離子色譜的分離過程。
在色譜柱中,填充了無數(shù)的離子交換劑作為離子分離的固定相,固定相上吸附了很多陽(yáng)離子。充滿色譜柱的流動(dòng)相為某種鹽的溶液,在沒有樣品進(jìn)入時(shí),流動(dòng)相中的陰離子和固定相的陽(yáng)離子保持平衡。樣品中含有兩種待分離陰離子,基中體積較大的a與固定相的正電荷作用力較大,而體積較小的b作用力小。在樣品進(jìn)入色譜柱后,陰離子a、b與流動(dòng)相陰離子一同前進(jìn),三種離子不斷的交替占據(jù)與固定相陽(yáng)離子相吸的位置;樣品陰離子a與正電荷的作用力較大因而移動(dòng)較慢,而b移動(dòng)較快,從而實(shí)現(xiàn)了分離。終,因?yàn)榱鲃?dòng)相陰離子的數(shù)量有優(yōu)勢(shì),所以樣品陰離子a、b都分流出色譜柱,對(duì)在不同時(shí)間流出色譜柱,對(duì)在不同時(shí)間流出色譜柱的樣品離子進(jìn)行檢測(cè),就可以知道樣品組分的種類與含量。
戴安離子色譜儀的主要用途
1、環(huán)境分析:是其生產(chǎn)初期重要的應(yīng)用,應(yīng)用范圍包括地面水、飲用水、雨水、生活污水和工業(yè)廢水、酸沉降物和大氣顆粒物等樣品中的陰、陽(yáng)離子的定性、定量分析,。
2、廣泛應(yīng)用于微電子、電力工業(yè)中高純水、高純?cè)噭┖哿侩s質(zhì)的分析,快速準(zhǔn)確而有效果。
3、食品飲料分析:食品和飲料中陰陽(yáng)離子、有機(jī)酸、胺和糖類分析 與傳統(tǒng)的分析方法相比,離子色譜法的突出優(yōu)點(diǎn)是多組分同時(shí)進(jìn)行分析,樣品處理簡(jiǎn)單,因此成為食品和飲料中陰陽(yáng)離子、有機(jī)酸、胺和糖類分析的較好方法。
經(jīng)常檢測(cè)的常見離子
陰離子:f-, cl-, br-, no2-, po43-, no3-, so42-,甲酸,乙酸,草酸等。
陽(yáng)離子:li+, na+, nh4+, k+, ca2+, mg2+, cu2+, zn2+, fe2+, fe3+等。
戴安離子色譜儀的特點(diǎn)
1、迅速準(zhǔn)確,可在短時(shí)間內(nèi)得出多個(gè)離子測(cè)定結(jié)果,其它分析手段無法達(dá)到。
2、多組分同時(shí)進(jìn)行分析,樣品處理簡(jiǎn)單
3、實(shí)現(xiàn)梯度檢測(cè)
離子色譜聯(lián)用技術(shù)是離子色譜發(fā)展的一個(gè)方向。聯(lián)用技術(shù)的發(fā)展,使得離子色譜分析技術(shù)的應(yīng)用范圍和檢測(cè)靈敏度有了很大的提高,關(guān)于離子色譜--原子吸收(發(fā)射)光譜、離子色譜--電感耦合等離子體、離子色--質(zhì)譜的聯(lián)用已有不少報(bào)道。
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