離子色譜法(二)
發布時間：2017-09-01
三、離子交換劑
常用離子色譜柱的性能列于表13.1中。離子色譜柱的填料主要有以下3類。
1、離子交換樹脂
離子交換樹脂是指有機聚合物離子交換劑，是應用最廣的填料。離子交換樹脂可以粗略地分為多孔性和表層性兩類。多孔性樹脂的顆粒上各布滿了孔徑均勻的微孔，則又稱微孔樹脂；樹脂顆粒上除了有微孔外，還有數十納米的大孔的樹脂，又稱大孔樹脂。表層性樹脂有一剛性較好的固體惰性核，如低交聯度的聚苯乙烯核，此核中無功能基團，有一定疏水性。惰性核外可以是一層帶活性基團的離子交換薄膜，表層薄膜和微孔樹脂一樣具有溶脹性，可進行離子交換，這種樹脂是將聚苯乙烯剛性基球置于熱濃硫酸中反應數分鐘，僅將表面磺化制得的，又稱薄殼型樹脂。惰性核外也可以是由許多很小的固體顆粒組成的薄層，在這些小顆粒上又可以通過化學方法或機械方法結合上一層離子交換劑。表層性樹脂的傳質速度快、柱效高，因為惰性核與流動相溶液接觸時溶脹小，即使流動相的組成變化很大，也能迅速達到平衡，因此適用于梯度淋洗。表層性樹脂表面的離子交換劑少，交換容量低，只適合作分析型填料。使用最廣泛的樹脂是交聯聚苯乙烯。
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維網狀結構的疏水性的球形顆粒。交聯度是聚苯乙烯樹脂的一個重要參數，即聚合物中交聯劑二乙烯基苯的質量分數。增加交聯度可以增加樹脂的耐壓強度和減小溶脹，但同時也會降低樹脂顆粒的滲透性。通常使用的樹脂的交聯度在4％～12％。衡量離子交換樹脂性能的另一個參數是交換容量，它是指1g干樹脂所能交換的離子的物質的量(mmo1)。強酸性和強堿性樹脂的交換容量受溶液pH值的影響較小，但弱酸性和弱堿性離子交換樹脂的交換容量受溶液pH值的影響很大。弱堿性陰離子交換樹脂在堿性溶液中離解受抑制，隨堿性的增加交換容量急劇下降。同樣，弱酸性陽離子交換樹脂只有在堿性條件下才能保證其交換容量。
通常將聚苯乙烯樹脂作為基質(載體)，通過化學反應將功能基團接到基質上。如果接入的是磺酸基、羧酸基和磷酸基，就是陽離子交換劑。陰離子交換樹脂的功能基團主要是季胺鹽。還有一類稱作兩性離子交換樹脂，即在基質上既含有陰離子交換基團，又含有陽離子交換基團，這類樹脂與電解質接觸可形成內鹽，用水淋洗很容易再生。
2、螯合樹脂
螯合型離子交換樹脂是將螯合基團引進樹脂表面制成的，這種螯合基團容易與過渡金屬離子形成螯合物，可用于過渡金屬離子的分離。由于螫合基團對金屬離子具有一定的選擇性，因此這類樹脂可用于過渡金屬離子的選擇性分離。
如含有異硫脲官能團的樹脂對金和鉑的分離具有很好的選擇性。帶冠醚基的樹脂用水作流動相可使堿金屬和堿土金屬離子與其他離子分離。
3、硅膠鍵合型離子交換劑
有機聚合物基質的離子交換樹脂的缺陷是溶脹性較大，不耐高壓，基質表面和內部的微孔會影響溶質的傳遞速率。為了解決這些問題，以硅膠為基質的鍵合型離子交換劑發展得很迅速。最常見的是在表層薄殼型或微孔型硅膠微粒表面鍵合上各種離子交換基團。硅膠基質固定相除了能耐高壓外，還有良好的化學穩定性和熱穩定性，但只能使用中性和酸性流動相。
參考資料：現代儀器分析實驗與技術
