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離子色譜法(四)
發(fā)布時間：2017-09-01
七、實(shí)驗
1、實(shí)驗?zāi)康?/p>
自來水中陰離子的分析(非抑制型電導(dǎo)檢測)
(1)了解非抑制型電導(dǎo)檢測離子色譜儀的基本構(gòu)造和原理，學(xué)習(xí)儀器的基本操作。
(2)學(xué)習(xí)用陰離子交換色譜分析無機(jī)陰離子的方法。
2、實(shí)驗原理
分析無機(jī)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(tuán)，樣品陰離子以靜電相互作用進(jìn)入固定相的交換位置，又被帶負(fù)電荷的淋洗離子交換下來進(jìn)入流動相，不同陰離子與交換基團(tuán)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(dá)到分離。自來水中主要是Cl-，NO-3和SO2-4等常見無機(jī)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(shí)驗用峰面積標(biāo)準(zhǔn)曲線法(1點(diǎn))定量。
3、儀器與試劑
儀器：離子色譜儀：如果帶抑制型電導(dǎo)檢測，可不用其抑制系統(tǒng)；
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(biāo)準(zhǔn)溶液：用優(yōu)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(jìn)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(shí)驗內(nèi)容與步驟
(1)檢查色譜柱是否為陰離子交換柱，本實(shí)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(shè)置色譜柱恒溫箱溫度為40℃，并確認(rèn)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(shè)定流速為1.5mL／min。然后打開輸液泵旁路開關(guān)，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(fù)至所需設(shè)定值。設(shè)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(shè)定好電導(dǎo)檢測器的參數(shù)(如增益、范圍等)。
(5)啟動工作站，按操作說明書設(shè)定好其他分析條件及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的有關(guān)參數(shù)(如初始條件、分析文件、數(shù)據(jù)文件等)。
(6)待基線平穩(wěn)后(如何判斷?)，用微量注射器取大于進(jìn)樣器體積的陰離子混合標(biāo)準(zhǔn)溶液。注射器應(yīng)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(jìn)樣閥柄置于“LOAD”位置，注入樣品，將閥柄轉(zhuǎn)至“INJECT”位置的同時按下“START”鍵(有的儀器只需將閥柄轉(zhuǎn)至“INJECT”位置，不必按“START”鍵，工作站即自動開始記錄數(shù)據(jù))，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(shè)定的停止時間，工作站即自動停止數(shù)據(jù)記錄)，此時從色譜圖上即可看到分離狀況，計算機(jī)會給出包括保留時間、峰面積等在內(nèi)的分析結(jié)果，同時將所有數(shù)據(jù)儲存于計算機(jī)內(nèi)。
(8)分別進(jìn)樣Cl一，NO-3和SO2-4的標(biāo)準(zhǔn)溶液，重復(fù)(5)和(6)的操作。從C1一，NO-4和SO2-4的保留時間即可確認(rèn)混合標(biāo)準(zhǔn)中這3種離子的峰位置。
(9)設(shè)置好定量分析程序。用Cl-，NO-3和SO2-4標(biāo)準(zhǔn)溶液的分析結(jié)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(shù)值，并計算出校正因子。
(10)進(jìn)樣自來水樣品，分析停止后，計算機(jī)自動給出各離子的定量結(jié)果。同一樣品連續(xù)分析兩次，兩次分析結(jié)果相差較大時(允許誤差根據(jù)對學(xué)生的要求而定，如小于5％)，應(yīng)再進(jìn)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(guī)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(shí)驗不一致時，應(yīng)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(shè)置及工作站的軟件操作方面差異較大，應(yīng)仔細(xì)閱讀儀器的操作說明后開始實(shí)驗。
(3)在樣品離子的色譜峰之后往往有一個較大的系統(tǒng)峰，一定要等到系統(tǒng)峰出完后再進(jìn)樣下一個樣品。
6、數(shù)據(jù)處理
(1)從6種陰離子混合溶液的分析數(shù)據(jù)，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(jī)陰離子的分析結(jié)果。
八、啤酒中一價陽離子的定量分析
1、實(shí)驗?zāi)康?/p>
(1)進(jìn)一步熟悉離子色譜儀的操作。
(2)學(xué)習(xí)用陽離子交換色譜分析一價陽離子的方法。
2、實(shí)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(zhì)(如硝酸、有機(jī)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(tuán)上，又被淋洗離子交換進(jìn)入流動相，這種過程反復(fù)進(jìn)行，與陽離子交換基團(tuán)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(zhì)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(shí)驗條件下只適合一價陽離子(Li+，Na+，NH+4和K+)的分析。本實(shí)驗用峰面積標(biāo)準(zhǔn)曲線法(1點(diǎn))定量。
3、儀器與試劑
試劑：陽離子標(biāo)準(zhǔn)溶液：用優(yōu)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(jìn)樣；硝酸(5mmol／L)：先配制100mmol／L的濃溶液,然后稀釋到5mmol／L。
4、實(shí)驗內(nèi)容與步驟
(1)參照(1)～(5)開機(jī)使儀器處于工作狀態(tài)。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(dǎo)檢測器(如采用抑制型電導(dǎo)檢測，可用10mmol／L NaOH作抑制劑)，進(jìn)樣量20μL。
(2)待基線穩(wěn)定后，進(jìn)樣4種陽離子的混合標(biāo)準(zhǔn)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(jié)果并將所有信息儲存在計算機(jī)中。
(3)分別進(jìn)樣Na+，NH+4和K+的標(biāo)準(zhǔn)溶液。通過比較保留時間即可定性確認(rèn)混合標(biāo)準(zhǔn)中4種陽離子的峰位置。
(4)按操作規(guī)程設(shè)置定量分析程序。用混合標(biāo)準(zhǔn)溶液的分析結(jié)果建立或修改定量表，即在定量表中輸入混合標(biāo)準(zhǔn)中各陽離子的保留時間和濃度等數(shù)值，并計算出校正因子。
(5)連續(xù)進(jìn)樣啤酒樣品兩次，如果兩次定量結(jié)果相差較大(如大于5％)，則需再進(jìn)樣一次啤酒樣品，取3次的平均值。
5、注意事項
(1)注意電導(dǎo)檢測器的輸．出極性應(yīng)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(tǒng)峰，樣品峰出完后即可進(jìn)樣下一個樣品。
6、數(shù)據(jù)處理
(1)從4種陽離子混合溶液的分析數(shù)據(jù)，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(jié)果。
九、離子排斥色譜分離-抑制型電導(dǎo)檢測法分析葡萄酒中有機(jī)酸
1、實(shí)驗?zāi)康?/p>
了解離子排斥色譜的分離機(jī)理和抑制型電導(dǎo)檢測的特征。
2、實(shí)驗原理
有機(jī)酸是弱酸，在離子排斥柱上，基于Donnan平衡，有機(jī)酸被保留和得到分離。離解越強(qiáng)的有機(jī)酸，受到的排斥越強(qiáng)，在樹脂中的保留越小。整體上而言，有機(jī)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(dǎo)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(dǎo)較H+要小得多，流動相從H2SO4變成Na2SO4使背景電導(dǎo)降低。本實(shí)驗也可采用非抑制型電導(dǎo)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(dǎo)檢測單元。
試劑：有機(jī)酸標(biāo)準(zhǔn)溶液：用分析純或優(yōu)級純有機(jī)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(jī)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(shí)驗內(nèi)容與步驟
(1)開機(jī)，使儀器處于工作狀態(tài)。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(dǎo)檢測器，進(jìn)樣量20～50μL。
(2)待基線穩(wěn)定后，進(jìn)樣5種有機(jī)酸混合標(biāo)準(zhǔn)溶液。
(3)待有機(jī)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(jī)會自動積分并給出分析結(jié)果。
(4)分別加入各有機(jī)酸標(biāo)準(zhǔn)溶液，重復(fù)步驟(2)和(3)的操作。從各有機(jī)酸的保留時間即可確認(rèn)混合有機(jī)酸標(biāo)準(zhǔn)溶液中各有機(jī)酸的峰位置。
(5)用峰面積標(biāo)準(zhǔn)曲線法(1點(diǎn))定量。按操作規(guī)程設(shè)置定量分析程序。用上述有機(jī)酸標(biāo)準(zhǔn)的分析結(jié)果建立定量分析表，即在定量表中輸入混合標(biāo)準(zhǔn)溶液中各有機(jī)酸的保留時間和濃度等數(shù)值，并計算出校正因子。
(6)進(jìn)樣葡萄酒樣品兩次，如果兩次定量結(jié)果相差較大(如大于5％)，則需再進(jìn)樣一次葡萄酒樣品，取3次的平均值。
5、注意事項
(1)本實(shí)驗也可用離子排斥型有機(jī)酸分析專用柱。
(2)葡萄酒樣品未經(jīng)前處理，樣品中可能含有在色譜柱上有強(qiáng)烈吸附的有機(jī)物，實(shí)驗完畢后應(yīng)用含有機(jī)溶劑(如5％～10％甲醇)的流動相清洗色譜柱。
6、數(shù)據(jù)處理
參照下表整理葡萄酒中有機(jī)酸的分析結(jié)果。
參考資料：現(xiàn)代儀器分析實(shí)驗與技術(shù)
