在上一篇微信文章中我們探討了離子色譜淋洗液該如何選擇與配制,在本篇文章中我們將與您一起分享淋洗液特性影響待測(cè)物分離的一些規(guī)律,希望可以對(duì)您使用離子色譜進(jìn)行方法開發(fā)提供一些幫助。
淋洗液濃度的影響
在離子色譜(IC)中,淋洗液濃度的增加通常會(huì)導(dǎo)致保留時(shí)間縮短,但會(huì)引起背景電導(dǎo)率升高。
以海水中的氯離子峰為例,發(fā)生峰拖尾時(shí),該峰會(huì)后移,與亞硝酸根和溴離子重疊;發(fā)生峰前延時(shí),過載的氯離子峰會(huì)前移,與洗脫時(shí)間早于它的有機(jī)酸及痕量鹵素氧化物重疊。
圖1.不同濃度氫氧化鈉淋洗液對(duì)過載溴離子峰(濃度0.1、1、10、100、300及500mmol/L)峰形(前延或拖尾)的影響
圖2.不同濃度碳酸鹽/碳酸氫鹽淋洗液對(duì)過載溴離子峰(濃度0.1、1、10、100、300及500mmol/L)峰形(前延或拖尾)的影響
pH值的影響
淋洗液pH值改變會(huì)引起待測(cè)物解離平衡移動(dòng),進(jìn)而改變其保留時(shí)間(如圖3所示)。緩沖液可穩(wěn)定溶液pH值,進(jìn)而提高分析結(jié)果的可靠性、準(zhǔn)確性和重現(xiàn)性,此機(jī)制對(duì)酸堿類待測(cè)物尤為重要。
圖3. 淋洗液pH對(duì)常見陰離子保留時(shí)間的影響(色譜柱:Metrosep A Supp 19 - 150/4.0;淋洗液:標(biāo)準(zhǔn)碳酸鹽體系;陰離子:1.氟離子,2.氯離子,3.亞硝酸鹽,4.溴離子,5.硝酸鹽,6.磷酸鹽,7.硫酸鹽)
柱溫的影響
溫度變化會(huì)影響解離常數(shù),進(jìn)而改變待測(cè)物保留時(shí)間(尤其對(duì)酸堿類物質(zhì))。柱溫箱可為色譜柱提供穩(wěn)定的溫度條件,提高檢測(cè)結(jié)果穩(wěn)定性。
圖4. 溫度對(duì)常見陰離子保留時(shí)間的V型效應(yīng)(碳酸鹽體系,色譜柱:Metrosep A Supp 19 - 150/4.0;淋洗液:標(biāo)準(zhǔn)碳酸鹽體系;陰離子:1.氟離子,2.氯離子,3.亞硝酸鹽,4.溴離子,5.硝酸鹽,6.磷酸鹽,7.硫酸鹽)
碳酸鹽體系中待測(cè)物的分離在高溫下具有V型效應(yīng):一價(jià)陰離子洗脫提前,多價(jià)陰離子洗脫延后(如圖4所示)
圖5. 溫度對(duì)常見陰離子保留時(shí)間的斜V型效應(yīng)(氫氧根體系,色譜柱:Metrosep A Supp 19 - 150/4.0;淋洗液:30mmol/L氫氧根體系;陰離子:1.氟離子,2.氯離子,3.亞硝酸鹽,4.溴離子,5.硝酸鹽,6.硫酸鹽)
而氫氧化物體系中待測(cè)物的分離則呈斜V型效應(yīng):所有離子洗脫延后,多價(jià)陰離子則更為顯著(如圖5所示)
有機(jī)溶劑含量(改性劑)的影響
在水性淋洗液中添加有機(jī)溶劑(如甲醇、丙酮或乙腈)對(duì)不可極化離子(如氟離子、氯離子、鈉離子、鈣離子等)的保留時(shí)間影響甚微,而可極化離子與弱親水性離子(如碘離子、硫氰酸鹽、有機(jī)胺陽離子等)使用有機(jī)改性劑后通常提前洗脫。(如圖6所示)
圖6. 有機(jī)改性劑(丙酮)對(duì)有機(jī)胺保留時(shí)間的影響(色譜柱Metrosep C6;淋洗液:硝酸體系;陽離子:乙醇胺,二乙醇胺,三乙醇胺)
由于有機(jī)溶劑會(huì)導(dǎo)致淋洗液介電常數(shù)降低,高價(jià)離子與固定相的靜電作用增強(qiáng)。淋洗液中添加有機(jī)溶劑后硫酸根和磷酸根等多價(jià)離子保留時(shí)間會(huì)顯著增加。(如圖7所示)
圖7. 有機(jī)改性劑(甲醇)對(duì)常見陰離子保留時(shí)間的影響(色譜柱:Metrosep A Supp 19 - 150/4.0;淋洗液:碳酸鹽體系;陰離子:1.氟離子,2.氯離子,3.亞硝酸鹽,4.溴離子,5.硝酸鹽,6.硫酸鹽,7.磷酸鹽)
此外,當(dāng)離子色譜儀與質(zhì)譜聯(lián)用時(shí),有機(jī)改性劑常被用于提升電噴霧離子源內(nèi)的電離效率。
配位試劑的影響
離子色譜中,向淋洗液中配位試劑可調(diào)控陽離子保留時(shí)間。配體與待測(cè)陽離子(中心金屬離子)形成配合物。配體對(duì)某種金屬離子的選擇性配位作用越強(qiáng),則對(duì)該金屬離子的保留時(shí)間的影響越大。理想情況下,其他陽離子的保留時(shí)間變化非常微小。常用配位試劑包括冠醚和二羧酸類(如草酸、吡啶二羧酸、酒石酸)。
圖8. 添加18-冠醚-6(橙色曲線)至淋洗液對(duì)常見陽離子保留行為的影響對(duì)比色譜圖(陽離子:1.鋰離子,2.鈉離子,3.銨離子,4.鉀離子,5.鈣離子,6.鎂離子)
向淋洗液添加18-冠醚-6后,K?保留時(shí)間顯著延長(zhǎng)。該現(xiàn)象源于K?-18-冠醚-6復(fù)合物的生成(結(jié)構(gòu)見圖9),其體積顯著增大。由于空間位阻效應(yīng),鉀離子保留時(shí)間延長(zhǎng),從而擴(kuò)大與NH??的分離間距。即使在高鉀濃度下,銨離子檢測(cè)仍不受干擾。
圖9. 18-冠醚-6與鉀離子的復(fù)合結(jié)構(gòu),鉀離子精準(zhǔn)嵌入冠醚空腔中心,冠醚氧原子通過孤對(duì)電子與鉀離子形成配位鍵
圖10. 不同濃度吡啶二羧酸改性劑添加對(duì)陽離子分離的影響色譜圖:1.鈉離子,2.鉀離子,3.鎂離子,4.鋅離子,5.鈣離子;改性劑濃度:a) 0mol/L,b) 0.1mmol/L,c) 0.7mmol/L
圖10展示了吡啶二羧酸(亦稱吡啶-2,6-二羧酸,簡(jiǎn)稱PDC或DPA)作為淋洗液改性劑時(shí)對(duì)鎂、鈣、鋅的分離的影響。相較于鈣或鎂,過渡金屬鋅與吡啶二羧酸形成的配合物更穩(wěn)定,故即使低濃度改性劑也顯著改變其保留:在色譜圖b中鋅已先于鈉洗脫;在色譜圖c中則完全配合并隨第一系統(tǒng)峰(水峰)流出(無保留)。鈣與吡啶二羧酸的配位較弱,但其配位強(qiáng)度仍高于鎂。色譜圖b中鎂鈣分離度降低,而色譜圖c中鈣已先于鎂洗脫。堿金屬與鈣鎂同時(shí)分析時(shí),吡啶二羧酸可縮短分析時(shí)間。
淋洗液是離子色譜依賴三角中的重要部分,其制備步驟、所用試劑等因素都十分重要,了解淋洗液對(duì)待測(cè)物分離影響的規(guī)律,可有效提高分析效率,對(duì)離子色譜分析工作具有十分明顯的幫助。
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