離子色譜法(四)
發布時間：2017-09-01
七、實驗
1、實驗目的
自來水中陰離子的分析(非抑制型電導檢測)
(1)了解非抑制型電導檢測離子色譜儀的基本構造和原理，學習儀器的基本操作。
(2)學習用陰離子交換色譜分析無機陰離子的方法。
2、實驗原理
分析無機陰離子通常用陰離子交換柱。其填料通常為季胺鹽交換基團，樣品陰離子以靜電相互作用進入固定相的交換位置，又被帶負電荷的淋洗離子交換下來進入流動相，不同陰離子與交換基團的作用力大小不同，在固定相中的保留時間也就不同，從而彼此達到分離。自來水中主要是Cl-，NO-3和SO2-4等常見無機陰離子，這些離子在一般的陰離子交換柱上均能得到分離。本實驗用峰面積標準曲線法(1點)定量。
3、儀器與試劑
儀器：離子色譜儀：如果帶抑制型電導檢測，可不用其抑制系統；
超聲裝置：用于樣品溶解、流動相脫氣、玻璃器皿清洗。
試劑：陰離子標準溶液：用優級純鈉鹽分別配制濃度為1000mg／L的F-，Cl-，NO-2，Br-，NO-3，SO2-4的儲備溶液。用重蒸去離子水稀釋成10～20mg／L的工作溶液，同時配制6種離子的混合溶液(各含10～20mg／L)。
自來水樣品：打開自來水管放流約1min后，用洗凈的試劑瓶接約100mL，用O.45μm水相濾膜減壓過濾，必要時用重蒸去離子水稀釋2～5倍后進樣。
流動相(2．5mmol／L鄰苯二甲酸與2．4mmol／L TRIS的混合溶液)――稱取O.416g鄰苯二甲酸和O.292g三(羥甲基)氨基甲烷(TRIS)，用重蒸去離子水溶解后定容至1000mL，此流動相的pH值約為4.0。
4、實驗內容與步驟
(1)檢查色譜柱是否為陰離子交換柱，本實驗用Slaim―pack IC_A1(4．6mmi．d．×100mm)柱。按儀器操作說明書打開儀器各單元的電源(一般先開恒溫箱電源)。
(2)設置色譜柱恒溫箱溫度為40℃，并確認加熱器已接通。
(3)將流動相換成2.5mmol／L鄰苯二甲酸與2.4mmol／L TRIS的混合溶液，設定流速為1.5mL／min。然后打開輸液泵旁路開關，按排氣按鈕“PURGE”排出流路中的氣泡(若無專門排氣按鈕，則加大流速至3～4mL／min，按“PUNP”按鈕)，大約排氣3min，停泵，將流速恢復至所需設定值。設置輸液泵的上限壓力(如200kgf／cm2，1kgf=9.80665N)和下限壓力(如5kgf／cm2)，然后按“PUNP”按鈕重新啟動輸液泵。
(4)按操作說明書設定好電導檢測器的參數(如增益、范圍等)。
(5)啟動工作站，按操作說明書設定好其他分析條件及數據處理系統的有關參數(如初始條件、分析文件、數據文件等)。
(6)待基線平穩后(如何判斷?)，用微量注射器取大于進樣器體積的陰離子混合標準溶液。注射器應事先用蒸餾水洗3次后再用樣品溶液洗3次，并注意不要吸入氣泡(如吸入氣泡，可以將注射針頭朝上，小心排出氣泡)。將進樣閥柄置于“LOAD”位置，注入樣品，將閥柄轉至“INJECT”位置的同時按下“START”鍵(有的儀器只需將閥柄轉至“INJECT”位置，不必按“START”鍵，工作站即自動開始記錄數據)，分析即開始。
(7)待所有陰離子峰出完后，按“STOP”鍵停止分析(如到了設定的停止時間，工作站即自動停止數據記錄)，此時從色譜圖上即可看到分離狀況，計算機會給出包括保留時間、峰面積等在內的分析結果，同時將所有數據儲存于計算機內。
(8)分別進樣Cl一，NO-3和SO2-4的標準溶液，重復(5)和(6)的操作。從C1一，NO-4和SO2-4的保留時間即可確認混合標準中這3種離子的峰位置。
(9)設置好定量分析程序。用Cl-，NO-3和SO2-4標準溶液的分析結果建立或修改定量分析表(ID TABLE)，即在ID表中輸入各陰離子的保留時間和濃度等數值，并計算出校正因子。
(10)進樣自來水樣品，分析停止后，計算機自動給出各離子的定量結果。同一樣品連續分析兩次，兩次分析結果相差較大時(允許誤差根據對學生的要求而定，如小于5％)，應再進樣1次，取3次的平均值。
5、注意事項
(1)離子交換柱的型號、規格不一樣時，色譜條件會有很大差異。一般商品離子色譜柱都附有常見離子的分離條件。如果所用色譜柱與本實驗不一致時，應參考所用色譜柱的說明書確定分析條件。
(2)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。
(3)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樣下一個樣品。
6、數據處理
(1)從6種陰離子混合溶液的分析數據，計算各離子單位濃度的峰高和峰面積，并按峰高排列出6種陰離子的檢測靈敏度順序。
(2)參照下表整理自來水中無機陰離子的分析結果。
八、啤酒中一價陽離子的定量分析
1、實驗目的
(1)進一步熟悉離子色譜儀的操作。
(2)學習用陽離子交換色譜分析一價陽離子的方法。
2、實驗原理
食品中通常含Na+，NH+4和K+等一價陽離子和Ca2+，Mg2+等二價陽離子。這些離子可用陽離子交換柱分離。淋洗劑通常是能提供H+作淋洗離子的物質(如硝酸、有機酸等)。因為靜電相互作用，樣品陽離子被交換到填料交換基團上，又被淋洗離子交換進入流動相，這種過程反復進行，與陽離子交換基團作用力小的陽離子在色譜柱中的保留時間短，先流出色譜柱，于是，不同性質的陽離子得到分離。目前已有多種陽離子交換柱能同時分離一價和二價陽離子，但本實驗條件下只適合一價陽離子(Li+，Na+，NH+4和K+)的分析。本實驗用峰面積標準曲線法(1點)定量。
3、儀器與試劑
試劑：陽離子標準溶液：用優級純硝酸鹽分別配制濃度為1000mg／L的Li+，Na+，NH≯、K+的儲備溶液，用重蒸去離子水稀釋成20rng／L的工作溶液，同時配制4種陽離子的混合溶液(各含2(3mg／L)；啤酒樣品：市售啤酒用0.45μm水相濾膜減壓過濾，必要時稀釋5～10倍后進樣；硝酸(5mmol／L)：先配制100mmol／L的濃溶液,然后稀釋到5mmol／L。
4、實驗內容與步驟
(1)參照(1)～(5)開機使儀器處于工作狀態。色譜條件為：陽離子交換柱Shim-pack IC-C1(4.6mm i．d．×150mm)，流動相為5mmoL/L硝酸，流速1.5ml／min，色譜柱溫40℃，電導檢測器(如采用抑制型電導檢測，可用10mmol／L NaOH作抑制劑)，進樣量20μL。
(2)待基線穩定后，進樣4種陽離子的混合標準溶液。從色譜圖上即可看到分離狀況，待所有陽離子峰出完后，按“STOP”鍵停止分析，此時色譜工作站會給出分析結果并將所有信息儲存在計算機中。
(3)分別進樣Na+，NH+4和K+的標準溶液。通過比較保留時間即可定性確認混合標準中4種陽離子的峰位置。
(4)按操作規程設置定量分析程序。用混合標準溶液的分析結果建立或修改定量表，即在定量表中輸入混合標準中各陽離子的保留時間和濃度等數值，并計算出校正因子。
(5)連續進樣啤酒樣品兩次，如果兩次定量結果相差較大(如大于5％)，則需再進樣一次啤酒樣品，取3次的平均值。
5、注意事項
(1)注意電導檢測器的輸．出極性應置于“一”，使得到的色譜峰為正方向的峰。
(2)本分析體系沒有系統峰，樣品峰出完后即可進樣下一個樣品。
6、數據處理
(1)從4種陽離子混合溶液的分析數據，計算各離子單位濃度的峰高和峰面積，并按峰高排列出4種陽離子的檢測靈敏度順序。
(2)參照下表整理啤酒中陽離子的分析結果。
九、離子排斥色譜分離-抑制型電導檢測法分析葡萄酒中有機酸
1、實驗目的
了解離子排斥色譜的分離機理和抑制型電導檢測的特征。
2、實驗原理
有機酸是弱酸，在離子排斥柱上，基于Donnan平衡，有機酸被保留和得到分離。離解越強的有機酸，受到的排斥越強，在樹脂中的保留越小。整體上而言，有機酸在離子排斥柱上的流出順序與在離子交換柱上相反。流動相用硫酸，抑制型電導檢測用硫酸鈉作抑制劑。在抑制器中，流動相中的H+與抑制劑中的Na+交換，由于Na+的摩爾電導較H+要小得多，流動相從H2SO4變成Na2SO4使背景電導降低。本實驗也可采用非抑制型電導檢測和紫外檢測。
3、儀器與試劑
儀器：離子色譜儀：有帶抑制器的電導檢測單元。
試劑：有機酸標準溶液：用分析純或優級純有機酸分別配制濃度為1000mg／L的酒石酸、蘋果酸、丁二酸、甲酸和乙酸，用重蒸去離子水稀釋成50mg／L的工作溶液，同時配制5種有機酸的混合溶液(各含50mg／L)；
葡萄酒樣品：市售白葡萄酒用O．45μm水相濾膜減壓過濾，稀釋10～20倍；硫酸(1mmol／L)：O.102g濃硫酸配制成1000mL水溶液；
硫酸鈉(25mmol／L)：3.55g Na2SO4配制成1000mL水溶液。
4、實驗內容與步驟
(1)開機，使儀器處于工作狀態。色譜條件為：離子排斥柱PCS 5-052和SCS 5-252，流動相為1mmo1／L硫酸，流速1.OmL／min，抑制劑為25mmol／L硫酸鈉，流速1．OmL／min，色譜柱溫40℃，檢測器為帶抑制器的電導檢測器，進樣量20～50μL。
(2)待基線穩定后，進樣5種有機酸混合標準溶液。
(3)待有機酸全部流出色譜柱后，按“STOP”鍵停止分析，此時從色譜圖上即可看到分離狀況，計算機會自動積分并給出分析結果。
(4)分別加入各有機酸標準溶液，重復步驟(2)和(3)的操作。從各有機酸的保留時間即可確認混合有機酸標準溶液中各有機酸的峰位置。
(5)用峰面積標準曲線法(1點)定量。按操作規程設置定量分析程序。用上述有機酸標準的分析結果建立定量分析表，即在定量表中輸入混合標準溶液中各有機酸的保留時間和濃度等數值，并計算出校正因子。
(6)進樣葡萄酒樣品兩次，如果兩次定量結果相差較大(如大于5％)，則需再進樣一次葡萄酒樣品，取3次的平均值。
5、注意事項
(1)本實驗也可用離子排斥型有機酸分析專用柱。
(2)葡萄酒樣品未經前處理，樣品中可能含有在色譜柱上有強烈吸附的有機物，實驗完畢后應用含有機溶劑(如5％～10％甲醇)的流動相清洗色譜柱。
6、數據處理
參照下表整理葡萄酒中有機酸的分析結果。
參考資料：現代儀器分析實驗與技術
