1、離子色譜法測定自來水中的七種離子第1頁，共24頁，2022年，5月20日，10點59分，星期五2022/9/25一、目的要求1、學習離子色譜法分析的基本原理及其操作方法。2、掌握離子色譜法的定性和定量分析方法。3.初步掌握離子色譜儀的構造和使用（特別是軟件）。 第2頁，共24頁，2022年，5月20日，10點59分，星期五2022/9/25 二、實驗原理 離子色譜法是在經典的離子交換色譜法基礎上發展起來的，這種色譜法及陰離子或陽離子交換樹脂為固定相，電解質溶液為流動相（洗脫液）。具體分析過程是，將樣品加在色譜柱的一端，用淋洗液洗脫，由于樣品中各組分的分配系數的差異使它們以先后次序隨淋洗液從柱中

2、洗脫。 第3頁，共24頁，2022年，5月20日，10點59分，星期五2022/9/25 當加入樣品時，樣品中的離子與分離柱中樹脂的交換基團反應而形成離子對。樣品中的離子由于這種結合而會有一個暫時的停留。不同樣品離子與樹脂固定電荷之間的庫侖力不同，即親和力不同，因此在淋洗過程中造成樣品離子在柱中的移動速度的不同。對不同離子可用選擇系數K來表征它們的相對移動速度，K值越大，其在柱上的保留時間越長。選擇系數是該離子的電荷，離子的半徑，系統淋洗液種類和樹脂種類的函數。一般離子價態越高，對離子交換樹脂的親和力越強。因此保留時間隨離子電荷數的增加而增加。對電荷數相同的離子，隨離子半徑增加，保留時間增長。

3、淋洗液的酸堿度會影響多價離子的解離平衡，即改變離子的價態形式，因此也會影響離子的洗脫順序。第4頁，共24頁，2022年，5月20日，10點59分，星期五2022/9/25 淋洗液是用來將樣品離子從柱中洗脫和分離用的溶液，樣品中的離子和淋洗液中的離子爭奪分離柱中樹脂交換基上的位置，并達到一種平衡。在分離陰離子時，常用Na2CO3溶液或Na2CO3NaHCO3混合液作洗脫液；在分離陽離子時，則常用稀鹽酸或稀硝酸溶液。此法常使用電導檢測器進行檢測，為消除洗脫液中強電解質電導對檢測的干擾，于分離柱和檢測器之間串聯一根抑制柱而成為雙柱型離子色譜法。第5頁，共24頁，2022年，5月20日，10點59分，

4、星期五2022/9/251-1 標準圖譜1-2第6頁，共24頁，2022年，5月20日，10點59分，星期五2022/9/25圖11為雙柱離子色譜系統示意圖。它由輸送系統、分離系統、檢測系統和數據處理系統構成。充樣時試液被截留在定量管內，當高壓六通進樣閥轉向進樣時，洗脫液由高壓恒流泵輸入，經定量管時，試液被帶入分離柱。在分離柱中發生如下交換過程： 交換洗脫 RHCO3+MX RX +MHCO3 （陰離子交換樹脂） （試液中組分）第7頁，共24頁，2022年，5月20日，10點59分，星期五2022/9/25式中R代表離子交換樹脂。由于洗脫液不斷流過分離柱，使交換在陰離子樹脂上的各種陰離子Xu-

5、 又被洗脫。各種陰離子在不斷進行交換及洗脫過程中，由于親和力的不同，交換和洗脫過程有所不同，親和力小的離子先流出分離柱，而親和力大的離子后流出分離柱，各種不同離子因而得到分離。一般離子價態越高，對離子交換樹脂的親和力越強，因此保留時間隨離子電荷數的增加而增加；對電荷數相等的離子，隨離子半徑增加，保留時間增長。在標準陰離子色譜中，淋洗液中的平衡離子為CO32-和HCO3-，在標準陽離子色譜中，平衡離子為H+ 。第8頁，共24頁，2022年，5月20日，10點59分，星期五2022/9/25電導檢測器是離子色譜中使用最廣的檢測方法，它是在電導池的兩極間施加電勢，通過兩極間的電解質溶液的電導變化來測

6、定淋洗液中溶質濃度的變化。電導值（1/R）與電極截面積（A），兩極間距離（L），各離子電導的總和（Cii）有如下關系：1/R=A * Cii/10000 * L第9頁，共24頁，2022年，5月20日，10點59分，星期五2022/9/25由于淋洗液為離子型水溶液，如不加抑制地任其通過電導池，勢必造成很高的背景電導，這會使樣品離子所產生的微小信號難以被識別。因此必需抑制本底電導，我們采用電化學自動再生抑制器。 對陰離子檢測而言，淋洗液一般為CO32-和HCO3-的混合液，借電解產生的H+即可有效的抑制淋出液的背景電導值。其抑制反應為： NaCO3 + 2ResinSO3H 2ResinSO3N

7、a +H2CO3(系電介質) 第10頁，共24頁，2022年，5月20日，10點59分，星期五2022/9/25陽離子微膜抑制器，離子交換膜為強堿性陰離子交換膜。在陽離子分析中一般用HCl或HNO3作為淋洗液，借電解產生的OH- 即可有效的抑制淋出液的背景電導值。其抑制反應為： H+ OH- H2O樣品中的被測離子與OH-發生反應為： OH-+M+M+OH 第11頁，共24頁，2022年，5月20日，10點59分，星期五2022/9/25 三、儀器 1.離子色譜儀 EP2000D型 2.超聲波清洗器 3.微量進樣器 4.過濾器（帶微膜） 5.隔膜真空泵第12頁，共24頁，2022年，5月20日

8、，10點59分，星期五2022/9/25 四、試劑和試樣 1.NaF、NaCl、NaBr、Na2SO4、NaNO2、KH2PO4、KNO3、Na2CO3、NaHCO3等均為優級純。 2.二次水 經0.45m微孔濾膜過濾的去離子水，其電導率5Scm-1。 3.七種陰離子標準儲備液的濃度為1mg/mL，分別準確稱取下列物質：（NaF、NaCl、NaBr、Na2SO4于105下烘干2h，保存在干燥器內；NaNO2、KH2PO4、KNO3于干燥器內干燥24h以上），定溶于一升去離子水中即可生成1mg/mL的儲備液。質量NaFNaClNaBrNa2SO4NaNO2 KH2PO4 KNO3 重量（g)2.

9、2101 1.6484 1.2877 1.4786 1.4997 1.4330 1.6306 第13頁，共24頁，2022年，5月20日，10點59分，星期五2022/9/25 4.標準陰離子溶液濃度（ppm即gmL-1）分別吸取上述七種標準儲備液體積為：標準儲液F-Cl-Br-SO42-NO2-PO43-NO3-V/mL1.52.05.0255.02515第14頁，共24頁，2022年，5月20日，10點59分，星期五2022/9/25 5.淋洗液的配制 1.70mm/1.80mm /混合溶液，分別稱取0.143gNaHCO3和0.191g無水Na2CO3，定容于一升去離子水中。第15頁，共

10、24頁，2022年，5月20日，10點59分，星期五2022/9/25 五、實驗條件 1.分離柱 4mm250mm 2.抑制器 電化學自動再生陰離子抑制器，抑制電流為70100mA之間 3.洗脫液 NaHCO3/Na2CO3，流量1.5mL/min 4.進樣量 100L第16頁，共24頁，2022年，5月20日，10點59分，星期五2022/9/25 六、實驗步驟 1. 對照儀器說明書，檢查儀器各處連接是否良好，化學單元內各瓶中所裝液體是否達到要求，保證輸液管在實驗過程中保持在液面以下。檢查化學淋洗液切換閥是否在所需位置，柱箱內后面板信號輸出盒的陰離子、校正、陽離子旋鈕切換開關是否在合適位置。

11、 2. 排空輸液管路中的氣泡，打開泵放空閥用洗耳球排氣，泵出口輸液管放空，打開泵電源開關，設置實驗所需流量，按“運行”鍵啟動分析泵，待分析泵頭中的氣泡完全排出后，按“停止”鍵。將進樣閥的輸入端接到柱箱的進液接口，重新啟動泵，觀察壓力顯示，以判斷液路工作是否正常。第17頁，共24頁，2022年，5月20日，10點59分，星期五2022/9/25 3. 待廢液出口有廢液流出后，打開檢測器，進行相關設置，同時按下檢測器面板上的“抑制器”鍵，調節柱箱上的電流調節鈕，使電流顯示為70100mA之間。 4. 啟動數據處理系統，觀察基線穩定后，開始實驗。第18頁，共24頁，2022年，5月20日，10點59

12、分，星期五2022/9/25 5. 取樣：此時進樣閥手柄處于左側，吸取樣品要足量定量環的兩倍以上，注射器前端不能有氣泡，注射時不能打到底，防止打入氣泡。 進樣：注入樣品后，按下檢測器面板“調零”鍵，把進樣閥手柄扳到右邊，并同時按下藍色按鈕，啟動工作站采集色譜圖。 將標樣溶液分別重復進樣兩次。 6. 取未知水樣99.00mL，加1.00mL洗脫液，搖勻，經0.45m微孔濾膜過濾后，按上述實驗條件進樣記錄譜圖，重復進樣兩次。第19頁，共24頁，2022年，5月20日，10點59分，星期五2022/9/25 7. 根據色譜圖進行相關數據處理，推斷水樣中所含陰離子及其含量，得出結論。 8. 做完實驗后

13、，用二次蒸餾水沖洗系統。第20頁，共24頁，2022年，5月20日，10點59分，星期五2022/9/25 七、注意事項 1.陰、陽離子系統切換時，要先把切換閥扳到純水位置，關閉檢測器面板上“抑制器”按鈕，沖洗至當前系統溶液成中性時，關閉泵，按操作步驟切換陰陽離子系統，完成實驗。 2.離子交換柱的型號、規格不一樣，色譜條件會有很大的差異，使用前一定要仔細查看離子色譜柱對常見離子的分離條件。第21頁，共24頁，2022年，5月20日，10點59分，星期五2022/9/25 3.不同廠家的儀器，在分析條件的設置及工作站的軟件操作方面差異較大，應仔細閱讀儀器的操作說明后開始實驗。 4.在樣品離子的色譜峰之后往往有一個較大的系統峰，一定要等到系統峰出完后，再進下一個樣品。第22頁，共24頁，2022年，5月20日，10點59分，星期五2022/9/25 八、思考題 1.簡述離子色譜法的分離機理？ 2.什么是淋洗液？在離子色譜中起到什么作用？