实验室分析仪器--离子色谱仪抑制器分类及介绍

抑制器是离子色谱的关键部件之一,化学抑制型电导检测法中,抑制反应是构成离子色谱的高灵敏度和选择性的重要因素,也是选择分离柱和淋洗液时必需考虑的主要因素。抑制器主要起两个作用,一是降低淋洗液的背景电导,二是增加被测离子的电导值,改善信噪比。

一、抑制器的分类

1、 离子交换的模式来分类

1) 通过离子交换树脂进行的离子交换抑制器。

2) 通过离子交换膜使离子有选择性的进行浓差扩散交换的抑制器。

3) 通过离子交换膜和电场的共同作用使离子进行选择性定向迁移交换的抑制器。 

2、再生离子的来源来分类

1) 化学试剂提供H⁺(阴离子分析)和OH^-(阳离子分析)的化学抑制器。

2) 电解水产生H⁺(阴离子分析)和OH^-(阳离子分析)的自循环再生离子抑制器。 

3、结构来分类

1)树脂填充式抑制器。

2) 化学薄膜式抑制器。

3) 电化学抑制器。

4) 特殊的辅助抑制器,接在抑制器的后面,采用脱CO₂的方式降低背景电导。

二、不同抑制器类型的介绍

1、树脂填充式抑制器

R—H⁺ + Na+OH^-→R—Na⁺ +H₂O

R—H⁺ + Mn+An^-→R—Mn⁺ +HnA

R代表离子交换树脂的固定相,OH为淋洗离子,A^-为待测阴离子,Mn⁺为样品中配对的阳离子。

2、 旋转式填充床型抑制器

Metrohm的旋转式填床型抑制系统有三个等效的抑制柱;一个柱工作时,另一个柱再生,第三个柱用超纯水冲洗。分析完毕后,旋转120度,刚冲洗过的柱用于抑制,分析后的柱进行再生,再生后的柱用超纯水冲洗,依次重复,这样就变成可以连续工作。

解决了连续分析的抑制问题,但由于单根柱子的抑制容量低(因为受死体积的限制而无法增加填料以提高交换容量),每一支柱的实际使用时间不长,无法同高容量分析柱配合使用,梯度兼容性有限(不能长时间用于梯度分析,而且梯度重复性差),须使用外加硫酸再生和加水平衡。

3、抑制胶抑制器

在原来单根树脂填充式抑制器的结构上,提出可抛弃式抑制柱的组合方式,在操作过程中,只需更换抑制树脂,无需再生抑制柱。

采用这种方式,由于抑制胶无需再生,即使样品对抑制器产生了污染,下一个更换的抑制胶仍保持最佳状态,适合对抑制器会造成严重污染样品的分析。抑制胶有阴阳二种形式可供选择。

4、离子交换纤维管抑制器和薄膜抑制器

离子交换树脂填充柱抑制器的局限在于,再生离子是键合在容量有限的固定相上。而且树脂必须间歇再生,为了克服上述缺点,一种再生离子由化学试剂连续提供的离子交换纤维管或薄膜抑制器被研制和使用。

5、电迁移式电化学抑制器

抑制器由三个室组成,以阴离子分析为例,两张阳离子交换膜2,2’夹层间组成抑制室1, 两张阳离子交换膜的另一侧与柱壳体分别组成阳极室5和阴极室。

6、阴阳极室内置有电极3, 4和电解液

自循环再生电化学薄膜抑制器

7、阴、阳离子双功能电化学抑制器

8、盐转换器

新型的盐转换器—阳离子自动再生抑制器(SC-CSRS)在阳离子交 换的应用取代CSRS-ULTRA抑制器,它用于测定铵盐和胺类化合物时扩大线性范围,增加灵敏度。SC-CSRS将弱电离的铵盐和胺类化合物转化为强电离的MSA形式,因此增大了响应值,扩大了线性范围。SC-CSRS抑制器仅适用于甲烷磺酸淋洗液,不适合硫酸作淋洗液,另一个限制是仅适用于等浓度淋洗,不支持梯度操作。

9、Atlas抑制器

属于柱膜混合型自再生电抑制器。

10、 DS-Plus抑制器

(1)抑制  在抑制池中,流动相和样品离子进行酸、碱的中和反应。

(2)电化学再生来自流动相的水进行电解,连续不断再生。再生无需外加水或检测器流出液。

(3)除气  抑制器的流出液在进入电导池前,通过脱气管,脱去溶解的二氧化碳。

DS-Plus抑制器可用于碳酸体系的梯度,因为其将碳酸转变成水降低了背景电导,使NaCO₃/NaHCO₃的基线漂移降至最小。

11、双化学抑制器

通常IC采用等度方式分离,以NaCO₃/NaHCO₃为淋洗液,难以实现梯度洗脱。因此IC梯度洗脱采用NaOH或KOH体系(抑制后其产物为H₂O,背景低)。

双化学抑制是在原来化学抑制的基础上,加上一个专门的装置用于除去淋洗液抑制产生的CO₂,大大降低了背景电导,使NaCO₃/ NaHCO₃ 梯度淋洗成为可能。

12、辅助抑制器-CRD抑制器

为了克服系统及样品CO₂的干扰,在抑制器后再接一个CRD,可以有效消除CO₂对其它离子测定的干扰,并进一步降低背景电导,提高被测离子的灵敏度,其CO₂去除效率可达到95%(1000mg/L)。

CRD仅适用于氢氧根和硼酸体系的淋洗液,在RFIC系统中使用最佳,不能简单用于碳酸盐体系,除非多个CRD串联使用。

CRD的原理是基于气体在Teflon AF上的渗透特性,CO₂透过膜与来自抑制器的废液(NaOH或KOH)生成碳酸盐,被排出淋洗液,巧妙地运用了自再生循环抑制器的特点。

13、辅助抑制器-MCS抑制器

接在抑制器后面,通过消除化学抑制后背景的CO₂,使背景电导降低到1μS/cm以下。此抑制器的原理是基于气体在TeflonAFTM上的渗透特性,通过仪器控制抑制器内置式真空池、Teflon AFTM膜和CO₂吸收剂。

连接MCS抑制器,使进样系统峰大大减小,峰面积增大20~50%,进一步降低待测离子检出限,并使背景电导显著降低。