第三章 离子排斥色谱法
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离子色谱的分离方式根据三种不同分离机理,离子色谱可分为高效离子交换色谱(简称HPIC),离子排斥色谱(简称HPIEC)和离子对色谱(简称MPIC)。
用于三种分离方式的柱填料的树脂骨架基本上都是苯乙烯- 二乙烯基苯的共聚物,但树脂的离子交换容量各不相同。
HPIC用低容量的离子交换树脂(0.01 - 0.50mmol/g),"?(@)用高容量的树脂(3-5mmol/g),MPLC用不含离子交换基团的多孔树脂。
三种分离方式各基于不同分离机理。
HPLC的分离机理主要是离子交换,HPLEC主要为离子排斥,而MPLC则主要基于吸附和离子对的形成。
1. 离子交换色谱(HPIC)方法基于流动相和连接到固定相上的离子交换基团之间发生的离子交换过程。
对高极化度的离子,分离机理中还包括非离子的吸附过程。
离子交换色谱主要用于有机和无机阴离子和阳离子的分离。
离子交换功能基为季铵基的树脂用作阴离子分离,为磺酸基和羧酸基的树脂用作阳离子分离。
2. 离子排斥色谱(HPIEC)离子排斥色谱的分离机理包括Donnan排斥,空间排阻和吸附过程。
固定相主要是高容量的总体磺化的聚苯乙烯. 二乙烯基苯阳离子交换树脂。
离子排斥色谱主要用于有机酸、无机弱酸和醇类的分离。
HPIEC的一个特别的优点是可用于弱的无机酸和有机酸与在高的酸性介质中完全离解的强酸的分离。
强酸不被保留,在死体积被洗脱。
3. 离子对色谱(MPIC)离子对色谱的主要分离机理是吸附,其固定相主要是弱极性和高表面积的中性多孔聚苯乙烯二乙烯基苯树脂和弱极性的辛烷或十八烷基键合的硅胶两类。
分离的选择性主要由流动相决定。
有机改进剂和离子对试剂的选择取决于待测离子的性质。
离子对色谱主要用于表面活性的阴离子和阳离子以及金属络合物的分离。
4. 其他分离方法除上述三种主要的分离方式之外,反相液相色谱(RPLC)用于极性和离子型化合物的分离也越来越普遍。
例如以离子抑制方式在化学键合的十八烷基固定相上分离长链脂肪酸;以磷酸缓冲溶液作淋洗液,在化学键合的氨丙基固定相(aminopropyl)上分离食品样品中NO3-和Br-。
1、工作原理当流动相中加入离子对试剂R+或者R-,这些试剂被色谱柱的固定相进行保留,然后溶质进入色谱柱后与离子对试剂进行离子的交换,从而改变化合物的保留。
一般流动相中加入阴离子型试剂时,电离的碱性化合物会保留增加;中性化合物因色谱柱的固定相表面被离子对试剂吸附,造成部分被阻塞,使得中性化合物的保留时间减少;对于酸性化合物因酸性离子和固定相中的离子对试剂相互排斥,加上固定相被部分离子对试剂堵塞,使得酸性化合物的保留时间减少。
当流动相中加入阳离子型试剂时,电离的酸性化合物保留增加,中性和(尤其是)碱性化合物的保留会减少。
2、与反向色谱法相比较优势在流动相中添加离子对试剂可以改善碱性物质色谱峰的拖尾,增加原本保留很弱的酸性或者碱性离子化合物的保留(并且k值合理)β其和反向色谱法中改变流动相PH导致化合物的保留时间变化性质差不多,但是离子对色谱法能够更好的控制酸性或者碱性化合物的保留行为,而且无须使用极端的流动相PH(PH小于2.5或者大于8)。
3、什么情况流动相需使用离子对试剂•被分析化合物是离子型样品。
•当改变反向色谱法的其他条件被分析的化合物仍无法得到一个很好的保留,或者更换各种条件无法得到一个较好的分离度时。
•当且仅当需要时才使用!4、使用离子对试剂的前提是对需要已知某个峰应一份酸性物质、碱性物质或是中性物质,只有这样我们才可以进行准确去预测出需要添加的离子对试剂对于溶质的保留的影响。
5、离子对试剂选择原则一般对于酸性化合物选择四烷基镀盐R4N+(R+);对于碱性化合物选择烷基磺酸盐R-S03-(R-);有机试剂一般推荐选择使用甲醇,因为这些离子对试剂在甲醇中有更好的溶解度。
对于同时有酸有碱的化合物推荐开始使用低PH的流动相加上烷基磺酸盐,因为低PH抑制酸性离子化,离子对试剂增强碱性物质的保留。
6、影响离子对色谱法因素-离子对试剂浓度的影响a.离子对试剂浓度对于化合物的保留的影响,见下图:假设被分析的化合物的浓度一定,当逐步提高流动相中离子对试剂的浓度时化合物的保留会逐渐增大;当离子对试剂浓度继续增加到色谱柱的固定相被饱和时,化合物的保留达到最大值;继续增加离子对试剂浓度,流动相中会伴随离子对试剂的反离子浓度的增加,反离子会与化合物进行竞争离子的交换保留,导致化合物的保留呈逐渐下降的趋势。
离子排斥色谱离子排斥色谱(IONExchangeChromatography)是一种用于分离和测定有机和无机物质的高效分离技术。
它的基本原理是利用溶液中的离子之间的电荷互斥作用,以及物质及其各自的电性特征,将它们将物质分离出来。
它具有快速、高灵敏、可缩小规模操作和提高分离质量等优点,是一种常用的分离和分析技术。
离子排斥色谱的基本原理是利用分子内部的电荷分布以及溶液中的离子之间的互斥作用,将它们分离出来。
溶质在柱中的运动是由其内部的电荷分布以及外部的电荷分布而决定的,由它们的电气协同作用决定的,这种作用称之为“离子排斥”。
离子排斥色谱仪是用于分离离子排斥色谱基础上的仪器,由计算机、设备和操作系统组成,可以自动控制,可以实现分离、检测和分析操作。
它可以实现色谱分析,检测分离耗时短,灵敏度高,容易控制,成本低廉,能够实现大批量分离,具有普遍的应用价值。
离子排斥色谱技术可以应用于多种研究领域,如生物分离和分析,分离核素、质子素和抗体等。
另外,它还可以用于有机化学研究,如有机物分析、无机物分析。
此外,它还可以应用于医药研究,如药物细胞及细胞因子检测、药物过敏性等。
此外,离子排斥色谱还可以在食品安全方面发挥重要作用。
离子排斥色谱技术可以检测出有毒化学物质的存在,如重金属、农药、有机污染物等,以及有毒有机化合物的含量。
因此,它在食品安全检测中可以发挥重要作用,为食品安全提供有效保障。
可以看出,离子排斥色谱技术具有广泛的应用,为工业、农业、医学、环境保护等领域的研究提供了新的技术手段,对各类产品的质量控制也提出了新的要求。
离子排斥色谱作为一项先进的分析技术,将在今后的工业应用中发挥重要作用,具有广阔的发展前景。
综上所述,离子排斥色谱是一种重要的分离和分析技术,具有诸多优点,可以应用于医药、农业、环境保护和食品安全等多个领域,将为科研和产业生产带来新的机遇。