离子色谱仪已广泛用于环境检测、食品分析、医学制药、生物科学等行业中，色谱柱是离子色谱仪的重要组成部分同时也是重要的耗材。聚苯乙烯-二乙烯基苯微球因具有pH耐受范围广等特点成为色谱柱填料的主要基质之一。表面超支化修饰后的微球，因具有大量的末端官能团，可以提供更多的交换位点增强色谱柱的离子交换能力，而在色谱分离方面等展示出巨大的潜力。此外，超支化结构的色谱填料有高度分支和三维网络结构有助于提高分离效率和色谱柱的机械稳定性。
中科检测技术服务（广州）股份有限公司赖华杰博士等用1,4-丁二醇二缩水甘油醚、四乙烯五胺为环氧-胺功能化试剂，通过超支化反应在磺化的聚苯乙烯-二乙烯基苯微球表面超支化改性，再以甲胺封端，制备出了阴离子离子色谱柱填料，研究了色谱柱填料的形貌和结构。最后，将制备的色谱柱填料装填成250 mm×4. 6 mm规格离子色谱柱，确定了色谱柱快速分离12种阴离子的的最佳色谱条件，并将色谱柱用于检测自来水、地表水、工业废水等实际样品中的常见阴离子。
亮点
1. 使用磺化反应和超支化反应制备色离子色谱柱填料，SO42-、HPO42-等二价离子的出峰时间早于Br-、NO3-等一价离子；
2. 色谱柱可在20 min内分离F-、CH3COO-、ClO2-、BrO3-、Cl-、HPO42-、NO2-、SO42-、Br-、ClO3-、C2O42-和NO3-等12种离子。
微球的SEM图
A.聚苯乙烯微球，B.聚苯乙烯-二乙烯基苯微球，C.磺化聚苯乙烯-二乙烯基苯微球，D.色谱柱填料
微球的FT-IR图
色谱柱分离12种离子的色谱图
总结与展望
超支化反应在聚苯乙烯-二乙烯基苯微球表面改性可以得到阴离子柱填料，且不会明显改变微球的形貌，表面改性后微球表面大孔结构增加并且有大量胺基基团。用该填料装填的色谱柱在柱温箱温度为40 ℃、流速为1.0 mL/min、淋洗液为3.6 mmol/L Na2CO3的条件下，可以快速分离F-、CH3COO-、ClO2-、BrO3-、Cl-、HPO42-、NO2-、SO42-、Br-、ClO3-、C2O42-和NO3-等12种阴离子，并可用于实际样品的检测。在受试的地表水、自来水和工业废水中，F-、Cl-、HPO42-、NO2-、SO42-、Br-、NO-等7种阴离子的检出限和定量下限分别为0.003~0.160 mg/L和0.010~0.530 mg/L，相对标准偏差（RSD）均低于4.0%。
该研究获广州市重点研发计划（2023B03J1365）的资助，相关成果发表于《分析测试学报》2023年12期第1561~1568页。
通讯作者简介
赖华杰，博士，高级工程师，中科检测技术服务（广州）股份有限公司总工程师，中科检测研究院执行院长，硕士研究生导师。长期从事新兴污染物分析检测方法开发和环境功能材料在分析化学中应用等方面研究，研发了超支化型离子色谱柱用于常见阴离子检测，还研发了一系列柔性纸基固相萃取材料、磁固相萃取材料并用于环境中毒品、激素、药品和个人护理品等新兴污染物检测。发表SCI论文三十余篇，授权发明专利15项。主持及参与多项省、市自然科学基金和产学研项目。
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