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离子色谱新进展
作者:蛋白质药…    文章来源:www.yaodongxue.cn    点击数:    更新时间:2012-1-7          ★★★【字体:

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离子色谱新进展

 离子色谱(IC)是高效液相色谱(HPLC)的一种,是分析离子的一种新的液相色谱方法。由于操作简便,对常见阴阳离子分析的高灵敏度,特别是对阴离子和价态形态分析的突出优点,已广泛应用于环境、电厂、半导体、食品卫生、石油化工和生命科学等领域。

   世纪著名色谱学家G.Guiochon认为(参见Am.Lab.1998),近30年来气相色谱(GC)和高压液相色谱(HPLC)取得了辉煌成就。在GC和HPLC中;HPLC是应用最广泛,发表文献最多的一个领域。1977年后,以6%-8%的速度递增,其中离子色谱是最活跃的领域之一。

   离子色谱作为实验室中常规分析手段,近几年发展的趋势主要集中在以下几方面:高性能的分离柱和抑制器的研究;减少人为误差,提高自动化程度;离子色谱分析方法成为国家、各行业中某些项目特别是阴离子“标准分析方法”的数量不断增加;增加数据容量和数据集中管理使用。本文着重讨论第一方面的进展。

   分离柱和抑制器是IC的关键部件,一直是IC研究的热点,随着新型离子交换柱填料的发展,IC技术已成功地扩展到复杂基体中有机和无机离子的分析。新型的高聚物离子交换材料除了离效之外,在pH0-14以及在与水互溶的有机溶剂中稳定。可用强酸和强碱作流动相,也可在流动相中加入有机溶剂调节和改善分离的选择性以及色谱峰的对称性,缩短疏水性化合物的保留时间,用有机溶剂清洗色谱柱的有机污染物以延长柱子的使用寿命。IC固定相发展的另一个方向是高容量柱,其离子交换容量较常用柱高10-20倍,可改善弱保留离子的分离和峰形,而且高浓度基体的样品和相邻两峰浓度比高1000:1的样品可直接进样,简化样品的前处理过程。对羟基(OH-)选择性的新型分离柱,用氢氧化钠或氢氧化钾作流动相,因其抑制反应产物为水,背景电导低,可提高检测灵敏度和减小梯度淋洗时的基线漂移,改善弱保留离子的分离。这些新型柱填料的问世,改善了分离的选择性,简化了样品前处理步骤,提高了分析结果的准确度。简单而有效地解决了化学方式或样品前处理方法难以解决的很多问题。

   IC对分析化学的突出贡献是阴离子分析,IC已成为分析阴离子的首选方法。IC的硬件和应用发展很快,最近在硬件上的一项突破是“只用水”,淋洗液因线发生器与自动再生抑制器结合,不用化学试剂,只需高纯水就可完成阴、阳离子的分析。使用化学试剂,手工配制所需要的浓度的淋洗液一直是液相色谱分析中不可缺少的步骤。“只用水”仅需点击计算机鼠标即可得到所需浓度的淋洗液。“只用水”,不仅免用化学试剂、消除化学试剂杂质和大气中二氧化碳溶入碱性溶液的干扰,而且可排队由于配制溶液操作和人为因素等所引起的误差,使分析结果的精密度和准确度明显提高。“只用水”装置简单,但包含了综合性的高科技。其基本原理是在氢氧化钾电解池中置入的微形铂金电极(正极)电解水产生的氢离子(H+),推动电解池中的钾离子(K+)通过阳离子交换膜,进入置入铂金阴极的淋洗液发生舱,与阴极电解水产生的羟基(OH-)结合生成IC的淋洗液氢氧化钾(KOH)。离子交换膜的功能除了允许阳离子(或阴离子)通过之外,还隔离常压区(电解池)与高达210大气压的高压区(泵→分离柱→检测器)。淋洗液的浓度与外加电流成正比,与泵的流速(泵入的高纯水)成反比。所需要浓度的淋洗液不再经过泵前的管道和阀门以及泵头。直接进入分离柱,不仅操作简便,无污染,而且带来另一个突出的优点,使液相色谱中梯度(浓度梯度)淋洗非常简单。常规梯度淋洗的完成需要用两个或多个高压泵,或者用四通比例阀泵前低压混合。“只用水”作梯度淋洗也只需点击鼠标。IC硬件发展的另一个趋势是用2mm小孔径柱,常用的标准孔柱的内径为4mm。因为用于小孔径柱的流动相用量较标准孔径柱的用量减少3-6倍,而且对相同的进样体积,用小孔径柱时的质量灵敏度增加4倍。但小孔径柱对填料粒度的均匀性、柱管、填充技术以及泵在低流量时的准确度要求更高。

   IC的应用发展很快,近年来与有关监管部门合作,在环境、食品卫生等领域提出并公布了一系列标准分析方法。现在医学已证明馀用水消毒中所产生的副产品,如卤素含氧酸、溴酸、次氯酸和氯酸盐等,对人体有毒害性,一些国家已作为法规必须检测,如美国要求所有自来水公司必须将其作为每天的常规检测项目严格控制其含量。但方法难度很大,因为在饮用水中氯与卤素含氧酸的浓度差大到5个数量级以上,用特殊选择性的高容量柱不作复杂的化学前处理,就很好的解决了这个问题。今年9月在法国尼斯召开的国际离子色谱学术报告会上,离子色谱在饮用水分析中的应用是会议三个主要议题之一。

   IC应用的一个新的突破是氨基酸分析,对氨基酸的分析一直沿用的方法是用特殊的化学试剂与氨基酸进行柱前或柱后衍生反应,用紫外或萤光检测。不仅仪器结构复杂,操作费时,而且影响因素多,难以掌握。新的氨基酸IC直接分析方法不需要柱前或柱后衍生。基于氨基酸的羧基(-COOH)在强碱性介质中以阴离子形态存在;氨基酸的氨基(-NH2)在电场中可被氧化。因而直接在高pH稳定的有机高聚物阴离子交换树脂填充的柱上,用氢氧化钾作流动相,阴离子交换分离,脉冲安培检测。方法操作非常简便,选择性好,灵敏度高。

   现代IC仪是涉及多学科的综合性高科技。与国际水平相比,我们目前的IC仪在硬件和软件方面确实存在不小的差距,特别是消耗性部件分离柱和抑制器的性能差距,使进口仪器占据了国内主要市场。 


 

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