溶液中離子型化合物的測定是經(jīng)典分析化學(xué)的主要內(nèi)容。對陽離子的分析已有一些快速而靈敏的分析方法,如原子吸收、高頻電感耦合等離子體發(fā)射光譜和 x 射線熒光分析法等,而對陰離子的分析長期以來缺乏快速靈敏的方法,一直是沿用經(jīng)典的容量法、重量法和光度法等。這些方法大都是操作步驟冗長費時,需用多種化學(xué)試劑,靈敏度低而且有干擾。離子色譜具有快速、靈敏、選擇性好和同時測定多組分的優(yōu)點,其中很多是目前難以用其他方法測定的離子,尤其是陰離子。離子色譜對陰離子的分析是分析化學(xué)中的一項新的突破。如果說高頻電感耦合等離子體發(fā)射光譜 - 質(zhì)譜(icp - ms)是目前同時測定多元素的快速、靈敏而準(zhǔn)確的分析方法的話,那么同時測定多種陰離子的快速、靈敏而準(zhǔn)確的分析手段當(dāng)*離子色譜法。
1. 快速、方便
現(xiàn)代社會中,完成一項分析任務(wù)所需的時間越來越重要。對 7 種常見陰離子(f-、cl-、br- 、no2-、no3-、so42-、po43-和六種常見陽離子(li+、na+、nh4+、k+、mg2+、ca2+)的平均分析時間已分別小于10min。用快速分離柱對上述七種重要的常見陰離子的分離只需3min。
使用方便是當(dāng)代ic發(fā)展的標(biāo)志之一。使用者感到麻煩的一些問題已得到較好的解決。如naoh是化學(xué)抑制型ic中分析陰離子的推薦淋洗液,因為它的抑制反應(yīng)產(chǎn)物是低電導(dǎo)的水。但配制和使用時,空氣中的co2總會溶入naoh溶液中,并生成co32-,使基線漂移,有時還出現(xiàn)鬼峰。基于電解原理的在線淋洗液發(fā)生器,避免了淋洗液與空氣接觸,只用工作站的鼠標(biāo)就可得到所需準(zhǔn)確濃度的無污染的koh淋洗液。又如電化學(xué)膜抑制器,無需再生,可連續(xù)工作。
2. 靈敏度高
離子色譜分析的濃度范圍為μg/l-mg/l。直接進樣50μl,對常見陰離子的檢出限小于10μg/l。對電廠、核電廠以及半導(dǎo)體工業(yè)所用高純水,通過增加進樣量,采用小孔徑柱(2mm 直徑)或在線濃縮等方法,檢出限可達10-12g/l 或更低。檢測靈敏度的提高常與選擇性的改善有關(guān),如用ic 與電感耦合等離子體 - 質(zhì)譜(icp-ms)聯(lián)用:對砷,鉛,錫,汞,鉻,鑭系元素,磷,硫,釩和鎳的檢測限分別為20,0.2,2,7,20,1,400,7000,110 和30pg。對陰離子io3-,bro3-,cl-,clo3-,br-和i- 的檢測限分別為:25ng,0.8ng 溴和36ng 氯。
與icp-ms 法相比,柱后衍生反應(yīng)是一個成本較低和簡單的提高檢測靈敏度的方法。例如基于i-對次氯酸鹽與雙二二苯甲烷之間反應(yīng)的催化效應(yīng),對i- 的檢測限達0.02ng。
3. 選擇性好
ic 法分析無機和有機陰陽離子的選擇性主要由選擇適當(dāng)?shù)姆蛛x和檢測系統(tǒng)來達到。與hplc相比,ic 中固定相對選擇性的影響較大。雖然市場上已有數(shù)十種不同選擇性的分離柱供選用,但對固定相的研究一直是ic 的熱點,每年匹茲堡會都有新的分離柱推出。用電導(dǎo)檢測器時,抑制技術(shù)是很重要的,因為可能為干擾源的待測離子的反離子(如測nacl中)cl-時,na+為反離子,測nh4no3中nh4+時,no3-為反離子)在抑制反應(yīng)中將分別與h+ 或oh-交換,進入廢液。選用溶質(zhì)特性檢測器以改善某些復(fù)雜樣品分析的選擇性,如cl- 無紫外吸收,
而no3-和no2-有強的紫外吸收,選用紫外 - 可見檢測器可方便地檢測高cl-中的no2-和no3-。柱后衍生方法的發(fā)展提高了對金屬離子、多價陰離子和硫酸鹽等的檢測選擇性。由于ic的選擇性,對樣品前處理的要求簡單,一般只作稀釋和過濾。
4. 可同時分析多種離子化合物
與光度法、原子吸收法相比,ic的主要優(yōu)點是同時檢測樣品中的多種成分。只需很短的時間就可得到陰、陽離子以及樣品組成的全部信息。但這種同時檢測的能力受樣品中不同成分之間的巨大濃度差的限制。例如很難同時檢測廢水樣品中的高濃度和低濃度成分,對這種樣品的分析,常用不同的靈敏度設(shè)置或不同的稀釋程度作兩次或多次進樣。90 年代高容量柱的研制成功較好的解決了上述部分問題,如dionex公司的ionpac cs15型陽離子分離柱,因其樹脂的修飾基團增加了內(nèi)徑為1.38nm 的冠醚,對k+ 的保留很強,對k+ 與nh4+或na+ 與
nh4+的濃度比高達10000:1的樣品,仍可不作前處理,直接進樣同時檢測。
5. 分離柱的穩(wěn)定性好、容量高
分離柱的穩(wěn)定性取決于柱填料的類型。與hplc中所用的硅膠填料不同,ic中苯乙烯/二乙烯基苯聚合物是用得廣的填料。這種樹脂的高ph穩(wěn)定性允許用強酸或強堿作淋洗液,有利于擴大應(yīng)用范圍。新型的高交聯(lián)度樹脂在有機溶劑中穩(wěn)定。因此可用有機溶劑清洗柱子以除去有機污染物。高的ph穩(wěn)定性和有機溶劑可匹配性以及高的柱容量,簡化了樣品前處理手續(xù)。溶解、稀釋、和過濾是ic中樣品前處理的主要內(nèi)容。