CN106645502A - 一种基于多阀切换的离线和在线分析的离子色谱仪及其检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于多阀切换的离线和在线分析的离子色谱仪及其检测方法，包括：自动进样器、两个色谱泵、多个六通阀、在线净化柱、富集柱、色谱分离柱、紫外检测器、抑制器、电导检测器，可以在一台离子色谱仪上实现离线离子色谱分析和在线净化离子色谱分析的在线切换，解决传统离子色谱仪只能做离线离子色谱分析或者在线净化离子色谱分析的缺点，可以根据待分析样品的性质在线切换分析系统，大大提高了仪器的便利性和使用效率，降低了仪器的使用成本。同时，在线净化分析系统节省了样品前处理的时间和繁复的操作过程，在线净化柱的活化再生处理，循环利用，相对传统净化柱一次性的使用特性也要更加的环保，也大大降低了分析成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种离子色谱仪，特别是涉及一种能够基于多阀切换技术，实现既能完成离线分析，又能完成在线分析的离子色谱仪及其检测方法。
背景技术
离子色谱(IC)是高效液相色谱的一种，是分析离子的一种液相色谱方法。1975年，Small等人用电导检测器连续检测柱流出物获得成功，标志着离子色谱法的诞生。我国从20世纪80年代开始引进离子色谱仪器。经过近四十年的发展，离子色谱法已经成为分析离子型物质的常用方法。离子色谱在化工、电子、环境等领域应用比较广泛，随着技术的发展，标准的更新，离子色谱的应用在食品检测领域也得到了较大的发展。由于它在阴、阳离子检测方面独特的优势，一些采用比色、电位滴定等传统的检测方法逐渐被离子色谱所取代。
离子色谱法虽然有传统检测方法无法比拟的优点，但是在应用中也发现一些问题，比如离子色谱法检测中前处理过程复杂，费时费力，前处理的材料成本很高。而建立一套阀切换在线净化系统，样品经除蛋白、稀释、过滤等简单处理后即可进样，操作非常简便，大大节省了人力，可有效解决样品量大、人手不足的问题。更重要的是，由于在线净化柱只对进入定量环的样品进行净化，净化量大大减小，可极大的节省了实验成本。
虽然阀切换离子色谱带来了成本上的节约，但是仍面临新的问题。无法进行离线检测，如果检测基质简单不需要净化的样品(例如水样)，必须将系统流路恢复为初始的状态。面对样品检验量大，样品种类较多的情况，处理起来有较大困难。经常在两种系统状态中切换，操作很繁琐，对仪器的寿命也不利，而且拆装系统专业性很强，没有经过培训的人员无法操作。如果能够针对离子色谱这一缺陷，在一台离子色谱仪上实现既能够完成离线离子色谱分析，又能够完成在线色谱分析，实现多种离子色谱系统的在线切换，就能够使得离子色谱分析操作简便，提高检测效率，节省人力物力，降低使用成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种基于多阀切换的离线和在线分析的离子色谱仪及其检测方法，可以在一台离子色谱仪上实现既能够完成离线离子色谱分析，又能够完成在线色谱分析，实现多种离子色谱系统的在线切换，使得离子色谱分析操作简便，提高检测效率，节省人力物力，降低使用成本。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种基于多阀切换的离线和在线分析的离子色谱仪，包括：自动进样器、两个色谱泵、多个六通阀、在线净化柱、富集柱、色谱分离柱、紫外检测器、抑制器、电导检测器,自动进样器与系统切换三通阀相连，系统切换三通阀分别与第一六通阀和第二六通阀连接；
第一六通阀上连有第一色谱泵和第一定量环，并与第三六通阀相连，第一色谱泵与第一储液瓶相连，第三六通阀上连有色谱分离柱，色谱分离柱依次与紫外检测器、抑制器和电导检测器连接，构成离线离子色谱分析系统；
第二六通阀上连有第二色谱泵和第二定量环，第二六通阀上连有在线净化柱，线净化柱与第三六通阀相连，第二色谱泵分别与第二储液瓶和第三储液瓶相连，第三六通阀上连有富集柱，与上述第三六通阀上连的色谱分离柱，色谱分离柱上连接的紫外检测器、抑制器和电导检测器，构成在线净化离子色谱分析系统。
所述第一储液瓶用于装淋洗液，第二储液瓶用于装水，第三储液瓶用于装甲醇。
所述第一色谱泵为二元梯度泵，用于调节淋洗液的浓度；第二色谱泵为四元梯度泵，分别输送第二储液瓶的水和第三储液瓶的甲醇。
所述第一六通阀、第二六通阀、第三六通阀上均设置有废液出口。
上述的基于多阀切换的离线和在线分析的离子色谱仪的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：当用做离线分析时，步骤如下：
(1)进样和系统平衡过程：自动进样器将样品经过系统切换三通阀进入第一六通阀，样品在第一定量环中储存；第一色谱泵将淋洗液带入第一六通阀、第三六通阀、色谱分离柱、紫外检测器、抑制器和电导检测器，对整个系统进行平衡；
(2)洗脱分析过程：第一六通阀进行切换，第一色谱泵将淋洗液泵入连在第一六通阀上的第一定量环，第一定量环中的样品经过第三六通阀，进入色谱分离柱进行分离，并通过紫外检测器、抑制器和电导检测器进行分析；
步骤二：当用做在线净化分析时，步骤如下：
(1)进样和系统平衡过程：自动进样器将样品经过系统切换三通阀进入第二六通阀，样品在第二定量环中储存；第二色谱泵将淋洗液带入第一六通阀、第三六通阀、色谱分离柱、紫外检测器、抑制器和电导检测器，对整个系统进行平衡；
(2)在线净化和富集过程：第二六通阀进行切换，第二色谱泵将水带入连在第二六通阀上的第二定量环，第二定量环中的样品经过在线净化柱进行在线净化，之后进入第三六通阀上的富集柱进行富集；
(3)洗脱分析过程：第三六通阀进行切换，第一色谱泵将淋洗液泵入连在第三六通阀上的富集柱，富集在富集柱上的样品进入色谱分离柱进行分离，并通过紫外检测器、抑制器和电导检测器进行分析；
(4)在线活化再生过程：第二色谱泵将甲醇经第二六通阀带入在线净化柱，对在线净化柱进行活化再生，随后第二色谱泵将水经第二六通阀带入在线净化柱，对在线净化柱进行平衡，用于下一个样品的净化分析。
本发明的有益效果：可以在一台离子色谱仪上实现离线离子色谱分析和在线净化离子色谱分析的在线切换，解决传统离子色谱仪只能做离线离子色谱分析或者在线净化离子色谱分析的缺点，可以根据待分析样品的性质在线切换分析系统，大大提高了仪器的便利性和使用效率，降低了仪器的使用成本。同时，在线净化分析系统节省了样品前处理的时间和繁复的操作过程，在线净化柱的活化再生处理，循环利用，相对传统净化柱一次性的使用特性也要更加的环保，也大大降低了分析成本。
附图说明
图1为本发明基于多阀切换的离子色谱仪离线检测进样和系统平衡过程的结构示意图。
图2本发明基于多阀切换的离子色谱仪离线检测洗脱分析过程的结构示意图。
图3为本发明基于多阀切换的离子色谱仪在线检测进样和系统平衡过程的结构示意图。
图4本发明基于多阀切换的离子色谱仪在线检测在线净化和富集过程的结构示意图。
图5本发明基于多阀切换的离子色谱仪在线检测在线洗脱分析和净化柱活化过程的结构示意图。
图6采用本发明离子色谱仪用于纯净水中溴酸盐离线分析的色谱图。
图7采用本发明离子色谱仪用于奶粉中硝酸盐的在线净化分析的色谱图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细说明：
如图1、2所示，本发明的基于多阀切换的离线和在线分析的离子色谱仪，包括：自动进样器1、两个色谱泵5,14、多个六通阀、在线净化柱17、富集柱18、色谱分离柱8、紫外检测器9、抑制器10、电导检测器11,自动进样器1与系统切换三通阀2相连，系统切换三通阀2分别与第一六通阀3和第二六通阀15连接；
第一六通阀3上连有第一色谱泵5和第一定量环6，并与第三六通阀7相连，第一色谱泵5与第一储液瓶4相连，第三六通阀7上连有色谱分离柱8，色谱分离柱8依次与紫外检测器9、抑制器10和电导检测器11连接，构成离线离子色谱分析系统；
第二六通阀15上连有第二色谱泵14和第二定量环16，第二六通阀15上连有在线净化柱17，线净化柱17与第三六通阀7相连，第二色谱泵14分别与第二储液瓶12和第三储液瓶13相连，第三六通阀7上连有富集柱18，与上述第三六通阀7上连的色谱分离柱8，色谱分离柱8上连接的紫外检测器9、抑制器10和电导检测器11，构成在线净化离子色谱分析系统。
所述第一储液瓶4用于装淋洗液，第二储液瓶12用于装水，第三储液瓶13用于装甲醇。
所述第一色谱泵5为二元梯度泵，用于调节淋洗液的浓度；第二色谱泵14为四元梯度泵，分别输送第二储液瓶12的水和第三储液瓶13的甲醇。
所述第一六通阀3、第二六通阀15、第三六通阀7上均设置有废液出口。
所述第一定量环6的进、出口均连接在第一六通阀3上，第二定量环16的进、出口均连接在第二六通阀15上，富集柱18的进、出口均连接在第三六通阀7。
离线分析和在线分析离子色谱分析系统可以通过系统切换三通阀2进行在线切换。紫外检测器和电导检测器，可以相互对照，减少杂质对色谱峰的干扰。
上述的基于多阀切换的离线和在线分析的离子色谱仪的检测方法，其包括以下步骤：
步骤一：当用做离线分析时，步骤如下：
(1)进样和系统平衡过程(图1，图中实线为本过程实际流路，下同)：自动进样器1将样品经过系统切换三通阀2进入第一六通阀3，样品在第一定量环6中储存；第一色谱泵5将淋洗液带入第一六通阀3、第三六通阀7、色谱分离柱8、紫外检测器9、抑制器10和电导检测器11，对整个系统进行平衡；
(2)洗脱分析过程(图2)：第一六通阀3进行切换，第一色谱泵5将淋洗液泵入连在第一六通阀3上的第一定量环6，第一定量环6中的样品经过第三六通阀7，进入色谱分离柱8进行分离，并通过紫外检测器9、抑制器10和电导检测器11进行分析；
步骤二：当用做在线净化分析时，步骤如下：
(1)进样和系统平衡过程(图3)：自动进样器1将样品经过系统切换三通阀2进入第二六通阀15，样品在第二定量环16中储存；第二色谱泵5将淋洗液带入第一六通阀3、第三六通阀7、色谱分离柱8、紫外检测器9、抑制器10和电导检测器11，对整个系统进行平衡；
(2)在线净化和富集过程(图4)：第二六通阀15进行切换，第二色谱泵14将第二储液瓶12带中水带入连在第二六通阀15上的第二定量环16，第二定量环16中的样品经过在线净化柱17进行在线净化，之后进入第三六通阀7上的富集柱18进行富集；
(3)洗脱分析过程(图5)：第三六通阀7进行切换，第一色谱泵5将淋洗液泵入连在第三六通阀7上的富集柱18，富集在富集柱18上的样品进入色谱分离柱8进行分离，并通过紫外检测器9、抑制器10和电导检测器11进行分析；
(4)在线活化再生过程(图5)：在洗脱分析过程进行的同时，第二色谱泵14将第三储液瓶13甲醇经第二六通阀15带入在线净化柱17，对在线净化柱进行活化再生，随后第二色谱泵14将水经第二六通阀15带入在线净化柱17，对在线净化柱进行平衡，用于下一个样品的净化分析。
具体实施如下：
本离子色谱系统做离线分析纯净水中溴酸盐时，其步骤如下：
(1)进样和系统平衡过程：自动进样器1将500μL纯净水样品经过系统切换三通阀2进入第一六通阀3，样品在第一定量环6中储存；第一色谱泵5以1mL/min的速度将淋洗液10mMol/L的氢氧化钾溶液泵入系统，经过第一六通阀3、第二六通阀7、色谱分离柱8(型号：IonPac As11-HC，4*250mm)、紫外检测器9、抑制器10和电导检测器11，对整个系统进行平衡。
(2)洗脱分析过程：第一六通阀3进行切换，第一色谱泵5以1mL/min的速度将淋洗液氢氧化钾溶液带入系统，淋洗液将第一定量环6中的纯净水样品经过第二六通阀7，带入色谱分离柱8(型号：IonPac As11-HC，4*250mm)进行分离，经洗脱后，纯净水中的溴酸盐通过紫外检测器9，在225nm条件下检测出现紫外色谱峰，洗脱液继续经过抑制器10(抑制电流87mA)和电导池温度设定为35℃的电导检测器11进行分析，检测出现电导色谱峰，通过两种检测器互相佐证，确定为溴酸盐的色谱峰(图6)。
(3)离线分析纯净水中溴酸盐时淋洗液时间梯度程序见下表：
本离子色谱系统做在线净化分析纯奶粉中硝酸盐时，其步骤如下：
(1)进样和系统平衡过程：称取1g奶粉样品，加入1mL去离子水，用乙腈定溶至5mL，10000rpm离心10min后，过0.22μm滤膜后，用于分析。自动进样器1将50μL样品经过系统切换三通阀2进入第二六通阀15，样品在第二定量环16中储存；第一色谱泵5以1.3mL/min的速度将淋洗液5mMol/L的氢氧化钾溶液泵入系统，进入第一六通阀3、第三六通阀7、色谱分离柱8(型号：IonPac As11-HC，4*250mm)、紫外检测器9、抑制器10和电导检测器11，对整个系统进行平衡。
(2)在线净化和富集过程：第二六通阀15进行切换，第二色谱泵14以1mL/min的速度将水带入连在第二六通阀15上的第二定量环16，第二定量环16中的样品经过在线净化柱17进行在线净化，之后进入第三六通阀7上的富集柱18进行富集。
(3)洗脱分析过程：第三六通阀7进行切换，第一色谱泵5以1.3mL/min的速度将淋洗液带入连在第三六通阀7上的富集柱18，富集在富集柱18上的样品进入色谱分离柱8(型号：IonPac As11-HC，4*250mm)进行分离，经洗脱后，奶粉样品中的硝酸盐通过紫外检测器9，在225nm条件下检测出现紫外色谱峰，洗脱液继续经过抑制器10(抑制电流226mA)和电导池温度设定为35℃的电导检测器11进行分析，检测出现电导色谱峰，通过两种检测器互相佐证，确定为溴酸盐的色谱峰(图7)。
(4)在线活化(再生)过程：第二色谱泵14以1mL/min将甲醇经第二六通阀15带入在线净化柱17，对在线净化柱进行活化再生，随后第二色谱泵14将水经第二六通阀15带入在线净化柱17，对在线净化柱进行平衡，用于下一个样品的净化分析。
(5)在线净化分析纯奶粉中硝酸盐时淋洗液时间梯度程序见下表：
以上所述的实施例仅用于说明本发明的技术思想及特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够理解本发明的内容并据以实施，不能仅以本实施例来限定本发明的专利范围，即凡本发明所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍落在本发明的专利范围内。
Claims (5)
1.一种基于多阀切换的离线和在线分析的离子色谱仪，其特征在于，包括：自动进样器(1)、两个色谱泵(5,14)、多个六通阀、在线净化柱(17)、富集柱(18)、色谱分离柱(8)、紫外检测器(9)、抑制器(10)、电导检测器(11),自动进样器(1)与系统切换三通阀(2)相连，系统切换三通阀(2)分别与第一六通阀(3)和第二六通阀(15)连接；
第一六通阀(3)上连有第一色谱泵(5)和第一定量环(6)，并与第三六通阀(7)相连，第一色谱泵(5)与第一储液瓶(4)相连，第三六通阀(7)上连有色谱分离柱(8)，色谱分离柱(8)依次与紫外检测器(9)、抑制器(10)和电导检测器(11)连接，构成离线离子色谱分析系统；
第二六通阀(15)上连有第二色谱泵(14)和第二定量环(16)，第二六通阀(15)上连有在线净化柱(17)，线净化柱(17)与第三六通阀(7)相连，第二色谱泵(14)分别与第二储液瓶(12)和第三储液瓶(13)相连，第三六通阀(7)上连有富集柱(18)，与上述第三六通阀(7)上连的色谱分离柱(8)，色谱分离柱(8)上连接的紫外检测器(9)、抑制器(10)和电导检测器(11)，构成在线净化离子色谱分析系统。
2.根据权利要求1所述基于多阀切换的离线和在线分析的离子色谱仪，其特征在于，所述第一储液瓶(4)用于装淋洗液，第二储液瓶(12)用于装水，第三储液瓶(13)用于装甲醇。
3.根据权利要求1所述基于多阀切换的离线和在线分析的离子色谱仪，其特征在于，所述第一色谱泵(5)为二元梯度泵，用于调节淋洗液的浓度；第二色谱泵(14)为四元梯度泵，分别输送第二储液瓶(12)的水和第三储液瓶(13)的甲醇。
4.根据权利要求1所述基于多阀切换的离线和在线分析的离子色谱仪，其特征在于，所述第一六通阀(3)、第二六通阀(15)、第三六通阀(7)上均设置有废液出口。
5.如权利要求1-4任一项所述的基于多阀切换的离线和在线分析的离子色谱仪的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：当用做离线分析时，步骤如下：
(1)进样和系统平衡过程：自动进样器(1)将样品经过系统切换三通阀(2)进入第一六通阀(3)，样品在第一定量环(6)中储存；第一色谱泵(5)将淋洗液带入第一六通阀(3)、第三六通阀(7)、色谱分离柱(8)、紫外检测器(9)、抑制器(10)和电导检测器(11)，对整个系统进行平衡；
(2)洗脱分析过程：第一六通阀(3)进行切换，第一色谱泵(5)将淋洗液泵入连在第一六通阀(3)上的第一定量环(6)，第一定量环(6)中的样品经过第三六通阀(7)，进入色谱分离柱(8)进行分离，并通过紫外检测器(9)、抑制器(10)和电导检测器(11)进行分析；
步骤二：当用做在线净化分析时，步骤如下：
(1)进样和系统平衡过程：自动进样器(1)将样品经过系统切换三通阀(2)进入第二六通阀(15)，样品在第二定量环(16)中储存；第二色谱泵(5)将淋洗液带入第一六通阀(3)、第三六通阀(7)、色谱分离柱(8)、紫外检测器(9)、抑制器(10)和电导检测器(11)，对整个系统进行平衡；
(2)在线净化和富集过程：第二六通阀(15)进行切换，第二色谱泵(14)将水带入连在第二六通阀(15)上的第二定量环(16)，第二定量环(16)中的样品经过在线净化柱(17)进行在线净化，之后进入第三六通阀(7)上的富集柱(18)进行富集；
(3)洗脱分析过程：第三六通阀(7)进行切换，第一色谱泵(5)将淋洗液泵入连在第三六通阀(7)上的富集柱(18)，富集在富集柱(18)上的样品进入色谱分离柱(8)进行分离，并通过紫外检测器(9)、抑制器(10)和电导检测器(11)进行分析；
(4)在线活化再生过程：第二色谱泵(14)将甲醇经第二六通阀(15)带入在线净化柱(17)，对在线净化柱进行活化再生，随后第二色谱泵(14)将水经第二六通阀(15)带入在线净化柱(17)，对在线净化柱进行平衡，用于下一个样品的净化分析。
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