CN1591005A - 键合型阳离子色谱柱及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种阳离子色谱柱的制备方法，以苯乙烯－二乙烯基苯填料为基体，采用接枝化学方法将羧酸基和膦酸基等弱阳离子离子交换功能基团键合到高分子基体上，制备得到高效阳离子色谱柱，能够将碱金属，铵和碱土金属等阳离子一次分离。
Description
技术领域
本发明涉及一种阳离子色谱柱及其制备方法，特别是涉及接枝型阳离子色谱柱的制备方法。
背景技术
离子色谱是目前色谱领域发展最快的一个分枝，是目前阳离子分析最有效的分析手段，在环境保护、电力、半导体等许多领域广泛应用。离子色谱柱作为离子色谱的心脏，有多种不同的制备方法，采用硅胶表面涂覆功能基团所制备的离子色谱柱虽然有不易变形，球径均匀等优点，但不耐酸碱的弱点极大的限制了其发展。采用高分子基球表面附聚法制作的离子色谱柱柱容量稳定，有极好的重现性，但是制作工艺复杂难度极大，国内也有此方法制作的阳离子色谱都无法达到碱金属、铵类和碱土金属等阳离子的同时分离分析，在实际中无法满足快速有效分析的要求。
发明内容
为了克服阳离子色谱柱无法同时分析碱金属、铵类和碱土金属等阳离子的问题，本发明提供一种成本低、能够达到同时分析碱金属、铵类和碱土金属阳离子的键合型阳离子色谱柱的制备方法。
本发明提供的键合型阳离子色谱柱，以苯乙烯-二乙烯基苯填料为基体，采用化学键合的方法接枝弱阳离子离子交换功能基团，基质交联度为10-60％之间，球径为4μm-10μm，阳离子色谱柱的柱容量为100-3000μmol/柱之间。
本发明提供的键合型阳离子色谱柱，所述弱阳离子离子交换功能基团为：羧酸基团、膦酸基团的一个或两个接枝到苯乙烯-乙烯基苯基质上。
本发明提供的键合型阳离子色谱柱的制备步骤为：
a、采用乳液聚合法合成制备苯乙烯-二乙烯基苯微球
以苯乙烯为单体，二乙烯苯为交联剂，偶氮二异丁腈为引发剂，在水相介质钟采用悬浮聚合的方法，制备交联的聚苯乙烯基球。基球的粒度是通过稳定剂的选择合聚合温度等来控制，并采用分级的方法选取一定分布范围内的颗粒。合成交联度为10-60％苯乙烯-二乙烯基苯微球，选取4μm-10μm苯乙烯-二乙烯基苯微球作为色谱填料基体。
b、通过化学键合的方法接枝阳离子功能基团。
在硝基苯环境中，将苯乙烯-二乙烯基苯微球和一定量的羧酸基团、膦酸基团的一个或两个混合，羧酸和膦酸物质与苯乙烯-二乙烯基苯微球的配比为100∶1-20∶1。在一定温度下，经一定的时间催化活化，反应完全后，取出键合微球，用甲醇，水洗净，采用匀浆法装柱。
本发明提供的键合型阳离子色谱柱的制备，通过控制基体和阳离子功能基团的反应配比，反应温度、时间和催化剂，可以调节离子色谱柱的交换容量，使之在压力降、表面积和柱效方面都能得到满意的分析效果。
本发明的特点是制备工艺简单，制作成本低，而制成的键合型阳离子色谱柱可以调节色谱柱的交换容量，并可以使碱金属、铵类和碱土金属等阳离子能够同时达到分离目的，并可以用于痕量分析。
具体实施方式
实施例1：阳离子色谱柱的制作过程如下，其步骤为：
(1)先通过乳液聚合法合成制备得到55％苯乙烯-二乙烯基苯微球，选取8μm左右窄分布的微球作为色谱填料基体。
(2)将基球和一定量的均苯四酸酐混合于硝基苯环境中，以无水氯化锌为催化剂，稳定温度在50摄氏度，反应6小时，取出键合微球并用乙醇洗净，并采用匀浆法装柱。
(3)采用3mmol/L的硫酸作为淋洗液，流速为1ml/min，采用抑制电导检测器对碱金属、铵
(4)类和碱土金属阳离子进行检测。
(5)采用不同浓度配比的均苯四酸酐键合制成的离子色谱柱会有不同的交换容量。
实施例2：
(1)采用8μm苯乙烯-二乙烯苯聚合物小球，洗净后干燥。
(2)将基球和一定量的乙烯基膦酸混合于硝基苯环境中，以无水氯化铝为催化剂，稳定温度在50摄氏度，反应6小时，取出键合微球并用乙醇洗净，并采用匀浆法装柱。
(3)用实施例1(3)方法对阳离子进行测定，结果与1(4)相一致。
实施例3：
(1)采用8μm苯乙烯-二乙烯苯聚合物小球，洗净后干燥。
(2)将基球、一定量的顺丁烯二酸酐混合于硝基苯环境中，以无水氯化锌为催化剂，稳定温度在50摄氏度，反应6小时，取出键合微球并用乙醇洗净，并采用匀浆法装柱。
(3)用实施例1(3)方法对阳离子进行测定，结果与1(4)相一致。
(4)该此法制作的阳离子色谱柱的交换容量适合，可以完全实现碱金属和碱土金属离子的一次性进样分离。
实施例4：
(1)采用8μm苯乙烯-二乙烯苯聚合物小球，洗净后干燥。
(2)将基球、一定量的均苯四酸酐和乙烯基膦酸混合于硝基苯环境中，以无水四氯化锡为催化剂，稳定温度在50摄氏度，反应6小时，取出键合微球并用乙醇洗净，并采用匀浆法装柱。
(3)用实施例1(3)方法对阳离子进行测定，结果与1(4)相一致。
(4)该此法制作的阳离子色谱柱的交换容量适合，可以完全实现碱金属和碱土金属离子的一次性进样分离。
实施例5：色谱性能测试
仪器：YSB-2(上海原子核研究所)，Dionex电导检测器，Dionex CSRS-ULTRA(4mm)自再生抑制器
试样：Li2+，Na+，NH4 +，K+，Mg2+，Ca2+，Sr2+(均为分析纯)
淋洗液：硫酸水溶液
分离柱：自制的填料填装于4.6×250mm不锈钢柱
流速：1ml/min
色谱性能参见图1和图2
附图说明：
图1为用该法制备的阳离子色谱柱的几种阳离子标准色谱图。
图2为雨水中阳离子的色谱图
色谱图中1-Li2+ 2-Na+ 3-NH4 + 4-K2+ 5-Mg2+ 6-Ca2+ 7-Sr2+
Claims (7)
1、一种键合型阳离子色谱柱，以苯乙烯-二乙烯基苯填料为基体，采用化学键合的方法接枝弱阳离子离子交换功能基团，其特征是基质为交联度10-60％之间，球径为4μm-10μm的苯乙烯-二乙烯苯微球，阳离子色谱柱的柱容量为100-3000μmol/柱之间。
2、根据权利要求1所述键合型阳离子色谱柱，其特征是所述弱阳离子交换功能基团为羧酸基团、膦酸基团的一个或两个。
3、权利要求1所述键合型阳离子色谱柱制备方法，其特征是所述制备步骤为：先通过乳液聚合法合成苯乙烯-二乙烯基苯微球作为色谱柱填料基体，再通过化学键合的方法在苯乙烯-二乙烯苯微球基体上接枝弱阳离子功能基团，用匀浆法装柱。
4、根据权利要求3所述键合型阳离子色谱树脂的制备方法，其特征是静态接枝，通过化学键合方法将羧酸基团和膦酸基团接枝到基质上，羧酸和膦酸物质与苯乙烯-二乙烯基苯微球的配比为100∶1-20∶1。
5、根据权利要求3所述键合型阳离子色谱树脂的制备方法，其特征是所述采用乳液聚合法合成制备苯乙烯-二乙烯基苯微球，是以苯乙烯为单体，二乙烯苯为交联剂，偶氮二异丁腈为引发剂，在水相介质钟采用悬浮聚合的方法，制备交联的聚苯乙烯基球。
6、根据权利要求3所述键合型阳离子色谱树脂的制备方法，其特征是所述通过化学键合的方法接枝阳离子功能基团，是在硝基苯环境中，将苯乙烯-二乙烯基苯微球和一定量的羧酸基团、膦酸基团的一亇或两个混合，在一定温度下，反应一定的时间，催化活化反应完全后，取出键合微球，用甲醇，水洗净。
7、根据权利要求3或6所述键合型阳离子色谱树脂的制备方法，其特征是所述催化活化使用的催化剂为：无水氯化锌或无水氯化铝或者无水四氯化锡。
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