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离子色谱分离柱
  • 发布日期:2018-06-22      浏览次数:1305
    • HPLC一样,分离柱是离子色谱仪重要的组成部分。离子色谱的分离机理主要是离子交换,基于离子交换树脂上可离解的离子与流动相中具有相同电荷的溶质离子之间进行的可逆交换,不同的离子因与交换剂的亲和力不同而被分离,与HPLC不同的是,离子色谱选择性的改变主要是通过采用不同的固定相来实现的。 

        1 阴离子交换分离柱 

        阴离子交换分离柱使用的填料主要是表面附聚薄壳型阴离子交换树脂。树脂的内核是苯乙烯一二乙烯苯的共聚物(PS-DVB),核外是一层磺化层,外层是粒度均匀的单层季铵化乳胶颗粒,以离子键结合在磺化层上。由于树脂的表面完全被乳胶颗粒覆盖,所以乳胶的性质决定了固定相的选择性。由于薄膜层快速的运动和大的渗透能力,薄壳材料比一般微孔离子交换物有更高的交换效能。这种类型的固定相的性能主要由三个因素决定:PS-DVB树脂的交联度、乳胶颗粒的材料、季钱功能基的类型和结构。 

        早期的薄壳材料的核心颗粒采用15~40μ范围的球型PS-DVB树脂。这种微粒的交联度一般为2%~5%,有足够的物理稳定性。然而5%交联度PS-DVB微粒没有足够的硬度允许使用有机溶剂,它们只能用水溶液作为流动相。使用乙烯基苯乙烯(EVB)、交联度为55%的二乙烯苯的固定相是离子色谱发展的一大进步,因为有机溶剂如:甲醇、乙醇、丙三醇、乙睛,可以高浓度地加入到流动相中以改变分离的选择性。 

        离子交换乳胶一般采用直径为10~500nm的微粒,以200nm为通用。阴离子交换柱所用的乳胶主要通过与苯乙烯基氯(VBC)或甲基丙烯酸醋缩水甘油脂(GMA)的聚合物制备。甲基丙烯酸酶材料的性能优异,表现为: 

        (1)对阴离子如腆离子和硫氨根离子选择性非常好。 

        (2)可以增大F-与水峰的分离。 

        (3)可以用来分离卤氧化合物阴离子,如溴酸根离子、亚氯酸根离子和氯酸根离子。在Dionex公司近研制的IonPac AS9-HC柱上,卤氧化合物和一般无机阴离子被成功分离,其固定相是由55%交联度超孔EVB-DVB颗粒涂溃15%交联度缩水甘油乙氧基甲基丙烯酸醋的聚合物。 

        季铵功能基的结构也是影响选择性的重要因素。从理论上讲,季铵功能基的结构有数百种可能,对于这方面已进行了许多研究。一般情况下,当功能基的大小增加时,亲水性多价阴离子的保留时间减少。亲水性一价限离子受功能团大小的影响较小,而且当功能团大小增加时,保留时间略有增加。易极化阴离子受功能基水合作用的影响较大,当功能基变得更疏水时,它们的保留时间减少。烧基醇委钱功能基树脂对OH-的亲和力显著增强,被称为OH-选择性树脂,适合于用氢氧化物作为淋洗液。例如:Dionex公司的IonPac AS11,该柱以Na-ON溶液为淋洗液进行梯度淋洗,可以一次分离34种无机和有机酸阴离子表现出非常好的性能。 

        2 阳离子交换分离柱 

        广泛应用的阳离子交换分离柱使用的是薄壳型树脂,树脂核是惰性PS-DVB共聚物,核的表面以共价键结合阳离子交换功能基。以前,阳离交换功能基大多采用磺酸基,一价阳离子和二价阳离子在磺化阳离子交换剂上的保留行为差异太大,使得这两类离子的同时分析变得非常困难,只能分别进行。一价阳离子的洗脱采用无机强酸溶液,二价阳离子则采用拧橡酸与己二胺的混合溶液。研究表明,改变阳离子交换或离子交换功能基的密度可改变其选择性,从而达到一价阳离子和二价阳离子同时分离的目的。美国Dionex公司的IonPac CS12A阳离子交换分离柱使用接枝型羧酸和磷酸功能基的固定相;IonPac CS11阳离子交换分离柱仍采用磺酸基固定相,但改变了交换基的密度。这两种分离柱都可以使用等浓度淋洗,一次进样,同时分离碱金属和碱土金属离子。近,kazutoku Ohta等人以硅胶作固定相,利用硅胶本身的离子交换功能,采用添加了冠酷的淋洗液,成功地同时分离了一价和二价阳离子。 
       

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