离子色谱法(四)
发布时间：2017-09-01
七、实验
1、实验目的
自来水中阴离子的分析(非抑制型电导检测)
(1)了解非抑制型电导检测离子色谱仪的基本构造和原理，学习仪器的基本操作。
(2)学习用阴离子交换色谱分析无机阴离子的方法。
2、实验原理
分析无机阴离子通常用阴离子交换柱。其填料通常为季胺盐交换基团，样品阴离子以静电相互作用进入固定相的交换位置，又被带负电荷的淋洗离子交换下来进入流动相，不同阴离子与交换基团的作用力大小不同，在固定相中的保留时间也就不同，从而彼此达到分离。自来水中主要是Cl-，NO-3和SO2-4等常见无机阴离子，这些离子在一般的阴离子交换柱上均能得到分离。本实验用峰面积标准曲线法(1点)定量。
3、仪器与试剂
仪器：离子色谱仪：如果带抑制型电导检测，可不用其抑制系统；
超声装置：用于样品溶解、流动相脱气、玻璃器皿清洗。
试剂：阴离子标准溶液：用优级纯钠盐分别配制浓度为1000mg／L的F-，Cl-，NO-2，Br-，NO-3，SO2-4的储备溶液。用重蒸去离子水稀释成10～20mg／L的工作溶液，同时配制6种离子的混合溶液(各含10～20mg／L)。
自来水样品：打开自来水管放流约1min后，用洗净的试剂瓶接约100mL，用O.45μm水相滤膜减压过滤，必要时用重蒸去离子水稀释2～5倍后进样。
流动相(2．5mmol／L邻苯二甲酸与2．4mmol／L TRIS的混合溶液)――称取O.416g邻苯二甲酸和O.292g三(羟甲基)氨基甲烷(TRIS)，用重蒸去离子水溶解后定容至1000mL，此流动相的pH值约为4.0。
4、实验内容与步骤
(1)检查色谱柱是否为阴离子交换柱，本实验用Slaim―pack IC_A1(4．6mmi．d．×100mm)柱。按仪器操作说明书打开仪器各单元的电源(一般先开恒温箱电源)。
(2)设置色谱柱恒温箱温度为40℃，并确认加热器已接通。
(3)将流动相换成2.5mmol／L邻苯二甲酸与2.4mmol／L TRIS的混合溶液，设定流速为1.5mL／min。然后打开输液泵旁路开关，按排气按钮“PURGE”排出流路中的气泡(若无专门排气按钮，则加大流速至3～4mL／min，按“PUNP”按钮)，大约排气3min，停泵，将流速恢复至所需设定值。设置输液泵的上限压力(如200kgf／cm2，1kgf=9.80665N)和下限压力(如5kgf／cm2)，然后按“PUNP”按钮重新启动输液泵。
(4)按操作说明书设定好电导检测器的参数(如增益、范围等)。
(5)启动工作站，按操作说明书设定好其他分析条件及数据处理系统的有关参数(如初始条件、分析文件、数据文件等)。
(6)待基线平稳后(如何判断?)，用微量注射器取大于进样器体积的阴离子混合标准溶液。注射器应事先用蒸馏水洗3次后再用样品溶液洗3次，并注意不要吸入气泡(如吸入气泡，可以将注射针头朝上，小心排出气泡)。将进样阀柄置于“LOAD”位置，注入样品，将阀柄转至“INJECT”位置的同时按下“START”键(有的仪器只需将阀柄转至“INJECT”位置，不必按“START”键，工作站即自动开始记录数据)，分析即开始。
(7)待所有阴离子峰出完后，按“STOP”键停止分析(如到了设定的停止时间，工作站即自动停止数据记录)，此时从色谱图上即可看到分离状况，计算机会给出包括保留时间、峰面积等在内的分析结果，同时将所有数据储存于计算机内。
(8)分别进样Cl一，NO-3和SO2-4的标准溶液，重复(5)和(6)的操作。从C1一，NO-4和SO2-4的保留时间即可确认混合标准中这3种离子的峰位置。
(9)设置好定量分析程序。用Cl-，NO-3和SO2-4标准溶液的分析结果建立或修改定量分析表(ID TABLE)，即在ID表中输入各阴离子的保留时间和浓度等数值，并计算出校正因子。
(10)进样自来水样品，分析停止后，计算机自动给出各离子的定量结果。同一样品连续分析两次，两次分析结果相差较大时(允许误差根据对学生的要求而定，如小于5％)，应再进样1次，取3次的平均值。
5、注意事项
(1)离子交换柱的型号、规格不一样时，色谱条件会有很大差异。一般商品离子色谱柱都附有常见离子的分离条件。如果所用色谱柱与本实验不一致时，应参考所用色谱柱的说明书确定分析条件。
(2)不同厂家的仪器，在分析条件的设置及工作站的软件操作方面差异较大，应仔细阅读仪器的操作说明后开始实验。
(3)在样品离子的色谱峰之后往往有一个较大的系统峰，一定要等到系统峰出完后再进样下一个样品。
6、数据处理
(1)从6种阴离子混合溶液的分析数据，计算各离子单位浓度的峰高和峰面积，并按峰高排列出6种阴离子的检测灵敏度顺序。
(2)参照下表整理自来水中无机阴离子的分析结果。
八、啤酒中一价阳离子的定量分析
1、实验目的
(1)进一步熟悉离子色谱仪的操作。
(2)学习用阳离子交换色谱分析一价阳离子的方法。
2、实验原理
食品中通常含Na+，NH+4和K+等一价阳离子和Ca2+，Mg2+等二价阳离子。这些离子可用阳离子交换柱分离。淋洗剂通常是能提供H+作淋洗离子的物质(如硝酸、有机酸等)。因为静电相互作用，样品阳离子被交换到填料交换基团上，又被淋洗离子交换进入流动相，这种过程反复进行，与阳离子交换基团作用力小的阳离子在色谱柱中的保留时间短，先流出色谱柱，于是，不同性质的阳离子得到分离。目前已有多种阳离子交换柱能同时分离一价和二价阳离子，但本实验条件下只适合一价阳离子(Li+，Na+，NH+4和K+)的分析。本实验用峰面积标准曲线法(1点)定量。
3、仪器与试剂
试剂：阳离子标准溶液：用优级纯硝酸盐分别配制浓度为1000mg／L的Li+，Na+，NH≯、K+的储备溶液，用重蒸去离子水稀释成20rng／L的工作溶液，同时配制4种阳离子的混合溶液(各含2(3mg／L)；啤酒样品：市售啤酒用0.45μm水相滤膜减压过滤，必要时稀释5～10倍后进样；硝酸(5mmol／L)：先配制100mmol／L的浓溶液,然后稀释到5mmol／L。
4、实验内容与步骤
(1)参照(1)～(5)开机使仪器处于工作状态。色谱条件为：阳离子交换柱Shim-pack IC-C1(4.6mm i．d．×150mm)，流动相为5mmoL/L硝酸，流速1.5ml／min，色谱柱温40℃，电导检测器(如采用抑制型电导检测，可用10mmol／L NaOH作抑制剂)，进样量20μL。
(2)待基线稳定后，进样4种阳离子的混合标准溶液。从色谱图上即可看到分离状况，待所有阳离子峰出完后，按“STOP”键停止分析，此时色谱工作站会给出分析结果并将所有信息储存在计算机中。
(3)分别进样Na+，NH+4和K+的标准溶液。通过比较保留时间即可定性确认混合标准中4种阳离子的峰位置。
(4)按操作规程设置定量分析程序。用混合标准溶液的分析结果建立或修改定量表，即在定量表中输入混合标准中各阳离子的保留时间和浓度等数值，并计算出校正因子。
(5)连续进样啤酒样品两次，如果两次定量结果相差较大(如大于5％)，则需再进样一次啤酒样品，取3次的平均值。
5、注意事项
(1)注意电导检测器的输．出极性应置于“一”，使得到的色谱峰为正方向的峰。
(2)本分析体系没有系统峰，样品峰出完后即可进样下一个样品。
6、数据处理
(1)从4种阳离子混合溶液的分析数据，计算各离子单位浓度的峰高和峰面积，并按峰高排列出4种阳离子的检测灵敏度顺序。
(2)参照下表整理啤酒中阳离子的分析结果。
九、离子排斥色谱分离-抑制型电导检测法分析葡萄酒中有机酸
1、实验目的
了解离子排斥色谱的分离机理和抑制型电导检测的特征。
2、实验原理
有机酸是弱酸，在离子排斥柱上，基于Donnan平衡，有机酸被保留和得到分离。离解越强的有机酸，受到的排斥越强，在树脂中的保留越小。整体上而言，有机酸在离子排斥柱上的流出顺序与在离子交换柱上相反。流动相用硫酸，抑制型电导检测用硫酸钠作抑制剂。在抑制器中，流动相中的H+与抑制剂中的Na+交换，由于Na+的摩尔电导较H+要小得多，流动相从H2SO4变成Na2SO4使背景电导降低。本实验也可采用非抑制型电导检测和紫外检测。
3、仪器与试剂
仪器：离子色谱仪：有带抑制器的电导检测单元。
试剂：有机酸标准溶液：用分析纯或优级纯有机酸分别配制浓度为1000mg／L的酒石酸、苹果酸、丁二酸、甲酸和乙酸，用重蒸去离子水稀释成50mg／L的工作溶液，同时配制5种有机酸的混合溶液(各含50mg／L)；
葡萄酒样品：市售白葡萄酒用O．45μm水相滤膜减压过滤，稀释10～20倍；硫酸(1mmol／L)：O.102g浓硫酸配制成1000mL水溶液；
硫酸钠(25mmol／L)：3.55g Na2SO4配制成1000mL水溶液。
4、实验内容与步骤
(1)开机，使仪器处于工作状态。色谱条件为：离子排斥柱PCS 5-052和SCS 5-252，流动相为1mmo1／L硫酸，流速1.OmL／min，抑制剂为25mmol／L硫酸钠，流速1．OmL／min，色谱柱温40℃，检测器为带抑制器的电导检测器，进样量20～50μL。
(2)待基线稳定后，进样5种有机酸混合标准溶液。
(3)待有机酸全部流出色谱柱后，按“STOP”键停止分析，此时从色谱图上即可看到分离状况，计算机会自动积分并给出分析结果。
(4)分别加入各有机酸标准溶液，重复步骤(2)和(3)的操作。从各有机酸的保留时间即可确认混合有机酸标准溶液中各有机酸的峰位置。
(5)用峰面积标准曲线法(1点)定量。按操作规程设置定量分析程序。用上述有机酸标准的分析结果建立定量分析表，即在定量表中输入混合标准溶液中各有机酸的保留时间和浓度等数值，并计算出校正因子。
(6)进样葡萄酒样品两次，如果两次定量结果相差较大(如大于5％)，则需再进样一次葡萄酒样品，取3次的平均值。
5、注意事项
(1)本实验也可用离子排斥型有机酸分析专用柱。
(2)葡萄酒样品未经前处理，样品中可能含有在色谱柱上有强烈吸附的有机物，实验完毕后应用含有机溶剂(如5％～10％甲醇)的流动相清洗色谱柱。
6、数据处理
参照下表整理葡萄酒中有机酸的分析结果。
参考资料：现代仪器分析实验与技术
