离子色谱法(二)
发布时间：2017-09-01
三、离子交换剂
常用离子色谱柱的性能列于表13.1中。离子色谱柱的填料主要有以下3类。
1、离子交换树脂
离子交换树脂是指有机聚合物离子交换剂，是应用最广的填料。离子交换树脂可以粗略地分为多孔性和表层性两类。多孔性树脂的颗粒上各布满了孔径均匀的微孔，则又称微孔树脂；树脂颗粒上除了有微孔外，还有数十纳米的大孔的树脂，又称大孔树脂。表层性树脂有一刚性较好的固体惰性核，如低交联度的聚苯乙烯核，此核中无功能基团，有一定疏水性。惰性核外可以是一层带活性基团的离子交换薄膜，表层薄膜和微孔树脂一样具有溶胀性，可进行离子交换，这种树脂是将聚苯乙烯刚性基球置于热浓硫酸中反应数分钟，仅将表面磺化制得的，又称薄壳型树脂。惰性核外也可以是由许多很小的固体颗粒组成的薄层，在这些小颗粒上又可以通过化学方法或机械方法结合上一层离子交换剂。表层性树脂的传质速度快、柱效高，因为惰性核与流动相溶液接触时溶胀小，即使流动相的组成变化很大，也能迅速达到平衡，因此适用于梯度淋洗。表层性树脂表面的离子交换剂少，交换容量低，只适合作分析型填料。使用最广泛的树脂是交联聚苯乙烯。
聚苯乙烯是苯乙烯和二乙烯苯聚合所得的共聚物，聚合后的共聚物是具有三维网状结构的疏水性的球形颗粒。交联度是聚苯乙烯树脂的一个重要参数，即聚合物中交联剂二乙烯基苯的质量分数。增加交联度可以增加树脂的耐压强度和减小溶胀，但同时也会降低树脂颗粒的渗透性。通常使用的树脂的交联度在4％～12％。衡量离子交换树脂性能的另一个参数是交换容量，它是指1g干树脂所能交换的离子的物质的量(mmo1)。强酸性和强碱性树脂的交换容量受溶液pH值的影响较小，但弱酸性和弱碱性离子交换树脂的交换容量受溶液pH值的影响很大。弱碱性阴离子交换树脂在碱性溶液中离解受抑制，随碱性的增加交换容量急剧下降。同样，弱酸性阳离子交换树脂只有在碱性条件下才能保证其交换容量。
通常将聚苯乙烯树脂作为基质(载体)，通过化学反应将功能基团接到基质上。如果接入的是磺酸基、羧酸基和磷酸基，就是阳离子交换剂。阴离子交换树脂的功能基团主要是季胺盐。还有一类称作两性离子交换树脂，即在基质上既含有阴离子交换基团，又含有阳离子交换基团，这类树脂与电解质接触可形成内盐，用水淋洗很容易再生。
2、螯合树脂
螯合型离子交换树脂是将螯合基团引进树脂表面制成的，这种螯合基团容易与过渡金属离子形成螯合物，可用于过渡金属离子的分离。由于螫合基团对金属离子具有一定的选择性，因此这类树脂可用于过渡金属离子的选择性分离。
如含有异硫脲官能团的树脂对金和铂的分离具有很好的选择性。带冠醚基的树脂用水作流动相可使碱金属和碱土金属离子与其他离子分离。
3、硅胶键合型离子交换剂
有机聚合物基质的离子交换树脂的缺陷是溶胀性较大，不耐高压，基质表面和内部的微孔会影响溶质的传递速率。为了解决这些问题，以硅胶为基质的键合型离子交换剂发展得很迅速。最常见的是在表层薄壳型或微孔型硅胶微粒表面键合上各种离子交换基团。硅胶基质固定相除了能耐高压外，还有良好的化学稳定性和热稳定性，但只能使用中性和酸性流动相。
参考资料：现代仪器分析实验与技术
