CN1058272A - 电迁移微离子色谱仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及离子色谱分析装置，提供一种电迁移 微离子色谱仪。它摒弃传统的输液泵，采用电场输送 淋洗液离子和待测离子的方法，利用离子与树脂的亲 和力以及离子的电迁移率两种分离因素。它包括电 极槽与电极、进样器、分离管、电导检测器、测量电路 和高压恒流电源等。分离管采用毛细管树脂柱，且填 有离子交换树脂。本发明提高了分析灵敏度，避免了 柱污染失效，工作电压仅为几百伏，有可能使原来单 一分离因素无法分离的样品得到分离。

Description

本发明涉及一种离子色谱分析装置。

自1975年离子色谱问世后，成为一种有效的分离分析技术，其分离原理是：在输液泵的推动下，淋洗液及待测样品流入填有离子交换树脂的分离柱，由于待测离子同树脂间的亲和力不同，形成不同的色谱区带流出分离柱，各区带不同的电导被电导检测器检测（单柱法）或由抑制器降低流动相的基底电导后再由电导检测器检测（双柱体）。其缺点是：需用昂贵苯重的恒流输液泵，成本无法降低，系统体积大。当使用的分离柱直径小于2mm时，柱效降低，影响分离柱的微型化，昂贵的树脂用量大，淋洗液耗量大，色谱峰增宽等。分析过程中样品组分都流入分离柱，易造成分离柱污染失效。

近十几年发展较迅速的电泳分离其原理是利用不同离子（带电粒子）在电场中具有不同运动速度从而形成不同的电泳区带，这种区带可以是连续的（等速电泳）也可以是间断的（区带电泳）。这类装置必须有一个驱动离子定向运动的电场，这就要求有一对电极和正、负电极室;电极室之间要有一个使离子在其间迁移、分离的分离室（通常是一根足够长的毛细管）。由于电极室及分离管内所选用的电解质溶液不同，电泳装置具有理论上不同的分离模型及不同的分离性能，因而还可分为区带电泳、移动界面电泳和等速电泳（还有一种等电聚焦，但它不是靠离子迁移率的不同而是靠不同的等电点，在恒稳态时离子并不移动）。

区带电泳的正负电极室、分离室都用同一种电解质溶液，样品加在这一相同的背景电解质溶液中，在电场下各种离子依不同的迁移速度逐渐分离成不同的区带，这些区带是不连续的。它们具有不同的电位梯度，温度等等，可由相应的检测器检测。由于背景电解质溶液必须提供一个恒定的PH和电位梯度（基底），通常其浓度比样品的浓度高得多，用电位梯度检测器得到的信号太小，一般都使用其他类型的检测器。

电泳仪器构造简单，操作方便，但由于分离柱较长，因而电泳电压通常高达几千伏，系统温升也较大，有些装置还须对分离管加上冷却措施才能正常工作。

本发明的目的是提供一种离子色谱分析装置，它摒弃传统的输液泵，采用电场输送淋洗液离子和待测离子的方法，简化离子色谱系统，提高分析灵敏度。

本发明包括一对（阴、阳）电极槽（室）、一对（阴、阳）电极、进样器、分离管、电导检测器、测量电路和高压恒流电源等。阴、阳电极槽设有注液口，每个电极槽中各有一片离子树脂隔离膜，阴、阳电极分别置于阴、阳电极槽中并与高压恒流电源连接。分离管采用一根毛细管树脂柱，其两端分别与进样器和电导检测器连接，进样器及电导检测器的另一端分别与正、负电极室连接。检测器的输出由测量电路进行信号处理和显示与记录。

整个系统采用同一种电解液作为淋洗液。

毛细管树脂柱的内径最好＜0.5mm，且树脂柱中填有离子交换树脂，树脂柱采用聚四氟乙烯毛细管。

高压恒流电源电压一般小于400伏。

电迁移微离子色谱分离原理同离子色谱和电泳的区别，主要是起分离作用的因素不是单一的，即离子和离子交换树脂的亲和力差别（离子色谱）或离子在电场下的运动速度差别（电泳），而是两种因素的综合作用。其分离过程如下：在恒电流电场下，淋洗液离子和样品离子被迁移入分离柱，样品离子在电迁移过程中，经历了不断被树脂吸附同时又不断被淋洗液离子洗脱的过程，各种样品离子依其不同的电迁移速度和与树脂的亲和力，形成不同的色谱区带而被电位梯度检测器检测，这种分离作用有可能使原来单一分离因素无法分离的样品得到分离。

附表将电迁移微离子色谱、离子色谱、电泳作一比较。

图1为电迁移微离子色谱仪示意图。

图2为电迁移微离子色谱（图a）与同条件区带电泳（图b）实验结果比较。

图3为电迁移微离子色谱（图a）与离子色谱（图b）实验结果比较。

实施例：如图1所示。本发明设一对阴、阳电极〔1、2〕，分别置于阴、阳电极槽〔3、4〕中。微型化的离子色谱分离柱选用聚四氟乙烯毛细管树脂柱〔9〕，内径＜0.5mm，管内填充Hitachi Custom＃2710阴离子交换树脂，淋洗液用苯甲酸，由注液口〔5、6〕注入电极槽内，浓度为1.5×10^-5M。电极槽中分别由离子交换树脂膜〔7、8〕隔离，电极槽容积＞10ml。毛细管树脂柱通过支架〔10〕与电导检测器〔11〕连接，再通过电极引线〔12〕与V/F转换器〔13〕连接，输出信号送计数器〔14〕和计算机〔15〕，并由磁盘机〔16〕、打印机〔17〕和绘图机〔18〕等进行数据记录。高压恒流电源〔19〕电压为200～400伏。

当分离阴离子时，与进样器一端连接的是负极室;若分离阳离子，则相反。

以下通过实验结果比较进一步说明本发明的效果。

1、与区带电泳方法比较：

选用同样管经、管长的分离柱，电解液都用2×10^-5M苯甲酸，实验电流为30μA，样品为（Cl^-3PPm，NO^- ₃9ppm），进样品1μl，用同一电位梯度检测器，实验结果见图2。从实验可见，用较短的分离柱，区带电泳无法得到较好的分离结果，而电迁移微离子色谱则能得到完全分离。

2、与离子色谱比较：

离子色谱的实验结果出自日立高速液相色谱离子交换树脂产品说明书。电迁移微离子色谱分离柱填料采用同样的Hitachi  Custom＃2710阴离子交换树脂。实验结果见图3。从实验结果可以看出两种分离因素综合作用的结果。

① Cl^-与Br^-：虽然Br^-的有效淌度（电场下离子的平均运动速度）大于Cl^-，但由于它与树脂亲和力较大，结果其区带落后于Cl^-。

② NO^- ₂与Br^-：虽然NO^- ₂与树脂的亲和力小于Br^-，但因Br^-的淌度远大于NO^- ₂，分离的结果Br^-的区带先于NO^- ₂。

实验中，电迁移微离子色谱的溶液用2×10^-5M苯甲酸，电流40μA，进样量1μl，分离柱长11cm，样品为（Cl^-10ppm，Br^-20ppm，NO^- ₂20ppm）。离子色谱的溶液用0.75mm阾苯二甲酸钾，液流1ml/min，进样量20μl，样品为（Cl^-2ppm，NO^- ₂5ppm，Br^-10ppm）。

Claims (2)

1、一种离子色谱仪，包括一对电极和电极槽、进样器、分离柱、电导检测器、测量电路和高压恒流电源等，其特征在于分离柱采用毛细管树脂柱，其内径≤0.5mm，且树脂柱中填有离子交换树脂，电极槽中各有一片离子树脂隔离膜。

2、如权利要求1所述的离子色谱仪，其特征在于高压恒流电源电压小于400伏。