離子色譜分析方法通則

　　1 范圍

　　本標準規定了離子色譜法對儀器的要求和分析方法。所用儀器應具備輸液泵、離子交換色譜柱、抑制器以及檢測器(電導檢測器、安培檢測器、吸光度檢測器或者其中任一種檢測器)等。系統中應含完成分析任務所必需的附件—色譜工作站或積分儀等。

　　本標準適用于多種陰離子、陽離子、有機酸、糖類的測定。

　　2.引用標準

　　GB 1.4-88 標準化工作導則 化學分析方法標準編寫規定

　　GB 3102.8-93 物理化學和分子物理學的量和單位

　　3 定義

　　3.1 電導 conductance

　　電阻的倒數稱為電導，單位為西門子，符號是S。它的導出單位為微西門子，符

　　號是μS。1S=106μS。

　　3.2 電導率 conductivity

　　25℃時，一立方厘米液體的電阻的倒數，以Ω-1·cm-1或S/cm表示。

　　3.3 抑制電導檢測 suppressed conductance detection

　　在分離柱后，采用離子交換膜或離子交換柱將淋洗液中的淋洗離子轉變為弱酸、弱堿或水，使淋洗液的背景電導降低，同時提高檢測靈敏度的方法稱為抑制電導檢測。

　　3.4 分辨率(分離度) resolution

　　評價色譜柱對相鄰雙峰分離情況的指示：

　　分峰的分離情況。分辨率按

　　式中 R—相鄰兩組分峰的分辨率

　　tR1——組分1的保留時間

　　tR2——組分2的保留時間

　　W1——組分1的峰底寬度

　　W2——組分1的峰底寬度

　　4 方法原理

　　不同的色譜柱中裝填有不同類型的離子交換樹脂。離子交換樹脂上的活性交換基團能與樣品中的離子及流動相中的淋洗離子發生離子交換作用。此種交換作用又因不同離子與樹脂上的活性交換基團之間的靜電力或親和力存在差異，與樹脂靜電力或親和力大的離子易被保留而難于被洗脫，靜電力或親和力小的離子則易于洗脫。隨著淋洗液的流動，樣品中的離子與樹脂上的交換基團不斷地發生交換—洗脫—再交換—再洗脫，最終被淋洗液帶到檢測器中形成高斯分布型色譜峰。在一定的色譜條件下組分峰的流出時間即保留時間固定，以此作為組分離子的定性依據。在一定的濃度范圍內組分的峰面積(或峰高)正比于組分的濃度，積分儀拾得此信號給出組分的定量結果。

　　圖 1 分辨率示意圖

　　5 試劑和材料

　　5.1 配制淋洗液、再生液的試劑純度應是分析純(A.R)或分析純以上試劑。

　　5.2 去離子水應滿足以下要求:

　　5.2.1 電導率:<1μS/cm(20℃時)。

　　5.2.2 配制淋洗液前，去離子水應脫氣5min。

　　5.3 淋洗液、再生液、柱后衍生劑

　　5.3.1 淋洗液

　　5.3.1.1 1.8mmol/L，Na2CO3及1.7mmol/L NaHCO3淋洗液：0.19g無水Na2CO3和0.14g NaHCO3溶于少量去離子水中，稀釋至1000ml。用于陰離子分離。

　　5.3.1.2 15mmol/L Na2B4O7：7.6g四硼酸鈉(Na2B4O7·10H2O)溶解于去離子水中，稀釋至1000ml。用于陰離子分離。

　　5.3.1.3 30mmol/L HCl：以去離子水稀釋30ml 1mol/L HCl于1000ml容量瓶中。用于分離Li+、Na+、NH4+、K+。

　　5.3.1.4 1mmol/L乙二胺硝酸鹽：60mg乙二胺(NH2CH2CH2NH2)溶于約950ml去離子水中，在酸度計上以3mol/L的硝酸調整該溶液的 PH=4.8。最后定容到1000ml。用于分離Mg2+、Ca2+。

　　5.3.1.5 50mmol/L H2C2O4及95mmol/L LiOH淋洗液：6.3g乙二酸(草酸H2C2O4·H2O)，4.0g氫氧化鋰(LiOH·H2O)溶解于去離子水中，稀釋至1000ml。用于 Cu2+、Cd2+、Zn2+、Ni2+等金屬離子分離。

　　5.3.1.6 0.15mol/L NaOH：稱取6.0g NaOH溶解于去離子水中，稀釋至1000ml。用于糖類分離。

　　5.3.1.7 0.25mol/L硫酸銨，0.1mol/L氨水：溶解33g硫酸銨((NH4) 2SO4)于500ml去離子水中，加入6.5ml氨水，以去離子水稀釋至1000ml容量瓶中，混勻。用于CrO42-分離。

　　5.3.1.8 1mmol/L鹽酸溶液：以去離子水稀釋1ml 1.0mol/L的鹽酸溶液到1000ml容量瓶中。用于甲、乙、丙、丁酸及酒石酸、檸檬酸等的分離。

　　5.3.2 再生液

　　5.3.2.1 12mmol/L H2SO4：2.6ml濃硫酸(密度1.84g/ml，質量分數98%，下同)稀釋到4L去離子水中。用于陰離子抑制器再生。

　　5.3.2.2 50mmol/L KOH：12g KOH溶解于少量去離子水中，稍冷后稀釋到4L。用于陽離子抑制器再生。

　　5.3.2.3 5mmol/L四丁基氫氧化銨：以去離子水溶解40g質量分數為10%的四丁基氫氧化銨水溶液，稀釋至4000ml。用于有機酸抑制器再生。

　　5.3.3 柱后衍生試劑

　　5.3.3.1 0.4mmol/L PAR衍生試劑：將200ml氨水(質量分數約為28%)與200ml去離子水混勻，將50mg 2-吡啶基偶氮間苯二酚(PAR)溶解于該溶液中，緩緩加入28ml冰乙酸。冷卻后定容于500ml。用作金屬離子分離柱后衍生試劑。

　　5.3.3.2 鉻酸根衍生試劑：溶解0.5g 1,5-二苯碳酰肼于100ml HPLC級甲醇中，加入500ml含28ml濃硫酸水溶液中，以去離子水稀釋至1000ml。該試劑在冰箱中可保存1周，必要時才制備1000ml。

　　5.3.4 標準溶液的制備

　　5.3.4.1 標準儲備溶液 標準溶液是系統標準化和確保定量準確性的依據。校正儀器所用標準溶液應先制備為標準儲備溶液。儲備液應從經計量認證并有生產許可證的部門或單位購買。如需實驗室制備標準儲備溶液，制備方法參見附錄A(標準的附錄)中“標準溶液的制備”。

　　5.3.4.2 校正工作標準溶液 按不同分析任務的要求制備校正工作標準溶液。制備時定量吸取儲備液以去離子水稀釋成工作液。一個校正工作液中可含多種陰離子或陽離子，各離子含量應不超過線性范圍。多點校正工作液至少配制三個不同濃度點。

　　6 儀器

　　6.1 儀器組成 離子色譜儀主要由淋洗液儲液瓶、輸液泵、進樣閥、色譜柱、檢測器和記錄積分儀或色譜工作站等組成。采用抑制電導檢測時應具備相應的抑制系統。采用柱后衍生檢測時應具備相應的柱后衍生系統。系統組成框圖如圖2所示。

　　圖2 離子色譜儀組成框圖

　　6.2 儀器性能

　　6.2.1 整機穩定性 在分析運行前淋洗液應以加壓純氮氣脫氣或真空脫氣5min。運行中，泵應無噪聲、液路應無氣泡。系統基線噪聲、基線漂移應滿足離子色譜儀檢定規程的要求。所用色譜柱對相鄰兩組分峰應達到基線分離。如出現兩峰分離不好時，可調整流量或淋洗液濃度，如仍達不到分離要求則應清洗該色譜柱以恢復其分離能力。

　　6.2.2 整機靈敏度 整機靈敏度應符合離子色譜儀檢定規程的要求。

　　6.3 在線色譜柱。依系統配置及分離分析任務選擇色譜柱的型號。

　　6.4 淋洗液濃度及流量。若淋洗液由兩種或兩種以上組成則應正確設置流量和各種淋洗液的組成比例。

　　6.5 抑制器、再生液及柱后反應系統應與分析任務相一致。

　　6.6 檢測器及檢測器正常工作所必須設置的工作參數(如檢測波長、電極電壓、響應時間、滿度輸出范圍等)應與具體分析任務相一致。

　　6.7 記錄積分儀通道、滿度量程應與檢測器匹配。走紙速度及校正、定性、定量分析方法等應滿足分析要求。

　　7 樣品

　　7.1 非水溶液試樣應制備為水溶液。必須加酸溶解的試樣所加酸不得含被測酸根陰離子。

　　7.2 未知濃度樣品應首先稀釋100倍后再進樣檢測。樣品溶液應通過0.45μm濾膜過濾。 7.3 樣品濃度應保持在所選用定量方法的線性范圍內。

　　8 分析步驟

　　8.1 開機 首先開啟穩壓電源。待電壓穩定后，開啟整機電源開關。按8.3所述正確選擇好試驗條件(包括在線淋洗液、保護柱、分離柱、抑制器或柱后衍生系統、再生液、檢測器及積分儀通道、各種積分參數等)。排除管路中的氣泡后啟動輸液泵。

　　8.2 校正 儀器基線穩定后，以5.3.4.2所配制工作標準溶液進行校正。校正運行應正確設置分析方法號、分析參數、組分峰的保留時間、時間窗及工作溶液中各種離子每一校正點上的標準濃度。最后計算出相應因子。校正運行應在每次樣品分析前進行。如在樣品分析運行中發現靈敏度變化或校正曲線相關系數低于0.99時，則應重新校正。 校正運行計算出校正因子后即可分析樣品。

　　8.3 工作條件的選擇

　　8.3.1 常見陰離子(F-、Cl-、NO2-、Br-、NO3-、SO42-、PO42-)樣品分析

　　8.3.1.1 色譜分析條件 色譜柱：陰離子分離柱;5.3.1.1或5.3.1.2。流量：1.0ml/min; 抑制器：陰離子抑制器; 再生劑：參見5.3.2.1，(3~5)ml/min; 檢測器：電導檢測器; 積分儀：色譜工作站或積分儀。

　　8.3.1.2 分析步驟參照8.4進行。

　　8.3.2 常見陽離子(Li+、Na+、NH4+、K+、Mg2+、Ca2+)樣品分析

　　8.3.2.1 色譜分析條件 色譜柱：陽離子分離柱; 淋洗液：參見5.3.1.3或5.3.1.4; 流 量： 1.0ml/min; 再生劑：參見5.3.2.2; 抑制器; 陽離子抑制器; 檢測器;電導檢測器; 積分儀：色譜工作站或積分儀。

　　8.3.2.2 分析步驟參照8.4進行。

　　8.3.3 過渡金屬離子(Cu2+、Cd2+、Co2+、Zn2+、Ni2+)樣品分析

　　8.3.3.1 色譜分析條件 色譜柱：過渡金屬分離柱; 淋洗液：參見5.3.1.5; 流 量：1.0ml/min; 柱后衍生劑及流量：參見5.3.3。0.5ml/min; 檢測器：UV/Vis 波長：520nm; 積分儀：色譜工作站或積分儀。

　　8.3.3.2 分析步驟參照8.4進行。

　　8.3.4 常見糖類(葡萄糖、果糖、乳糖、蔗糖、麥芽糖等)樣品分析

　　8.3.4.1 色譜分析條件 色譜柱：糖類分離柱; 淋洗液：參見5.3.1.6; 流 量：1.0ml/min; 檢測器：安培檢測器，工作電極：Au電極; 檢測器工作參數：E1=+0.05V，E2=+0.65V，E3=-0.95V， t1=120ms，t2=60ms，t3=180ms; 積分儀：色譜工作站或積分儀。

　　8.3.4.2 分析步驟參照8.4進行。

　　8.3.5 CrO42-樣品分析

　　8.3.5.1 色譜分析條件 色譜柱：陰離子分離柱; 淋洗液：參見5.3.1.7; 流 量：1.0ml/min; 柱后衍生劑及流量;參見5.3.3.2，0.5ml/min; 檢測器：UV/Vis; 積分儀：色譜工作站或積分儀。 波長：530nm;

　　8.3.5.2 分析步驟參照8.4進行。

　　8.3.6 常見有機酸樣品分析

　　8.3.6.1 色譜分析條件 色譜柱：離子排斥色譜柱; 淋洗液：參見5.3.1.8; 流 量：1.0ml/min; 檢測器：電導檢測器; 抑制劑：參見5.3.2.3; 積分儀：色譜工作站或積分儀。

　　8.3.6.2 分析步驟參照8.4進行。

　　8.4 測定

　　8.4.1 定性分析 離子色譜法對組分峰的定性主要采用標準離子對照定性，即組分峰的保留時間與標準離子的保留時間一致。相對保留值定性法是常用的定性方法。采用相對保留值定性時，一般將后邊的組分峰設置為參考峰。

　　8.4.2 定量分析

　　8.4.2.1 峰高或峰面積計算 峰高或峰面積的計算由色譜工作站或積分儀完成。

　　8.4.2.2 定量方法 離子色譜儀采用樣品環管定體積進樣。通常采用外標法、內標法、內加法等定量。外標法使用較多，不采用歸一化法。各種定量方法都應先以標準樣品校正后再分析未知樣品。

　　8.4.3 空白試驗 每次樣品分析都應作空白試驗。空白試驗所制備的樣品除不加試料外，與測試樣品制備方法相同。

　　8.5 測定后儀器的檢查

　　8.5.1 樣品分析結束應檢查系統基線漂移、基線噪聲及整機靈敏度是否發生變化，樣品中組分的量是否在定量分析的線性范圍內，以保證定量的可靠性。

　　8.5.2 測試結束應依次關上氣體、再生劑或柱后衍生劑，再停泵。

　　8.5.3 測定后應作好儀器運行紀錄。儀器運行記錄中應包括分析任務、操作條件、使用人、環境條件及日期等。

　　9 分析結果的表述

　　9.1 數據取舍 同一樣品平行測定不少于5次，取置信度95%，進行數據分析及取舍(見附錄B)，計算平均值、標準偏差、相對標準偏差。

　　9.2 分析結果的表述

　　式中 x—各次測定的算術平均值;

　　s—標準偏差;

　　n—測定次數;

　　t —置信系數(由t分布表查得)。

　　9.3 平均值 數據取舍后計算平均值，平均值按(5)式計算：

　　式中 x—樣品分析結果的平均值;

　　∑xi—各次分析數據的代數和;

　　n—分析次數。n=1,2,3,…,n。

　　9.4 標準偏差標準偏差s按(6)式計算：

　　式中 s—標準偏差;

　　xi—單次分析數據;

　　x,n —與(5)式相同。

　　9.5 相對標準偏差

　　式中 RSD—相對標準偏差;其余同(6)式。

　　9.6 準確度 準確度以回收率表示，回收率應在90-100%范圍內。回收率

　　按(8)式計算：

　　10 安全注意事項

　　10.1 必須遵守色譜柱、抑制器維護方法。

　　10.2 系統壓力不得超過泵的最大壓力允許范圍，如系統壓力過高，應仔細檢查引起高壓的原因并排除。

　　10.3 系統壓力過低，往往是液路中存在漏液的故障。仔細檢查漏液的部件并排除。壓力恢復正常后應以干紙巾或毛巾擦除儀器中的液體以避免腐蝕儀器部件。

　　10.4 如遇偶發事故不能排除時，應立即關機并報告儀器技術負責人處理。

　　附錄A(標準的附錄)

　　標準溶液(1.000mg/ml)的制備

　　A1 陰離子儲備液

　　A1.1 F- 稱取2.2100g±0.0005g氟化鈉(NaF)，溶于去離子水，移入1L容量瓶中，稀釋至刻度并儲存于塑料瓶中。

　　A1.2 Cl- 稱取已在105℃干燥1h的氯化鈉(NaCl)1.6480g±0.0005g，溶于去離子水，移入1L容量瓶中，稀釋至刻度。

　　A1.3 NO2- 稱取已在硫酸干燥器中干燥24h的亞硝酸鈉(NaNO2)1.5000g±0.0005g，溶于去離子水，移入1L容量瓶中，稀釋至刻度。該溶液置于冰箱中可保存一個月。

　　A1.4 NO3- 稱取已在105℃干燥48h的硝酸鈉(NaNO3)1.3710g±0.0005g，溶于去離子水，移入1L容量瓶中，稀釋至刻度。該溶液置于冰箱中可保存半年。

　　A1.5 Br- 稱取已在105℃干燥6h的溴化鉀(KBr)1.4890g±0.0005g，溶于去離子水，移入1L容量瓶中，稀釋至刻度。該溶液置于冰箱中可保存半年。

　　A1.6 SO42- 稱取已在105℃干燥1h的無水硫酸鈉(Na2SO4)1.4890g±0.0005g，溶于去離子水，移入1L容量瓶中，稀釋至刻度。

　　A1.7 PO43- 稱取已在105℃干燥2h的磷酸二氫鉀(KH2PO4)1.4330g±0.0005g，溶于去離子水，移入1L容量瓶中，稀釋至刻度。

　　A1.8 CrO42- 稱取已在105℃干燥2h的鉻酸鈉(Na2CrO4·4H2O)4.5010g±0.0005g，溶于去離子水，移入1L容量瓶中，稀釋至刻度。

　　A2 陽離子儲備溶液

　　A2.1 Li+ 稱取已在105℃干燥1h的碳酸鋰(Li2CO3)5.3230g±0.0005g，加入50ml 1mol/L的鹽酸溶解后，轉移至1L容量瓶中，以去離子水稀釋至刻度。

　　A2.2 Na+ 稱取已在105℃干燥1h的氯化鈉(NaCl)2.5420g±0.0005g，溶于去離子水，移入1L容量瓶中，稀釋至刻度。

　　A2.3 K+ 稱取已在105℃干燥1h的氯化鉀(KCl)1.9067g±0.0005g，溶于去離子水，移入1L容量瓶中，稀釋至刻度。

　　A2.4 NH4+ 稱取已在105℃干燥1h的氯化銨(NH4Cl)2.9654g±0.0005g，溶于去離子水，移入1L容量瓶中，稀釋至刻度。

　　A2.5 Mg2+ 稱取1.0000g±0.0005g金屬鎂粉(Mg)，緩慢加入50ml 1mol/L的鹽酸，溶解并冷卻后，移入1L容量瓶中，以去離子水稀釋至刻度。

　　A2.6 Ca2+ 稱取于180℃干燥1h后的碳酸鈣粉末(CaCO3)2.4970g±0.0005g，緩慢加入50ml 1mol/L的鹽酸溶解并冷卻后，移入1L容量瓶中，以去離子水稀釋至刻度。

　　A2.7 Cu2+

　　A2.7.1 以去離子水溶解3.9290g±0.0005g新結晶的硫酸銅(CuSO4·5H2O)，移入1L容量瓶中，稀釋至刻度。

　　A2.7.2 溶解1.0000g±0.0005g金屬銅粉(Cu)于加有5ml水的20ml 1mol/L的鹽酸中，逐滴加入硝酸(HNO3)或30%的過氧化氫(H2O2)，至溶解完全。煮沸以逐出氮氧化物和氯，然后用水稀釋至1L。

　　A2.8 Cd2+

　　A2.8.1 溶解1.0000g±0.0005g金屬鎘(Cd)于20ml 1mol/L的鹽酸中，以去離子水稀釋至1L。

　　A2.8.2 溶解2.2820g±0.0005g硫酸鎘(CdSO4·8H2O)于去離子水中，稀釋至1L。

　　A2.9 Co2+ 溶解1.0000g±0.0005g金屬鈷(Co)于20ml 1mol/L的鹽酸中，以去離子水稀釋至1L。

　　A.2.10 Zn2+ 溶解1.0000g±0.0005g鋅粉(Zn)于20ml 1mol/L的鹽酸中，以去離子水稀釋至1L。

　　A.2.11 Ni2+ 溶解1.0000g±0.0005g金屬鎳(Ni)于20ml熱HNO3中，冷卻，以去離子水稀釋至1L。

　　A3 1.000mg/ml糖類儲備溶液 在分析天平上分別稱取1.0000 g±0.0005g的葡萄糖、果糖、蔗糖、乳糖、半乳糖、麥芽糖等，以煮沸并冷卻至室溫的去離子水溶解后，移入容量瓶中，稀釋至1L。各種糖類儲備溶液放置于冰箱中可保存一月。

　　A4 有機酸儲備液

　　A4.1 甲酸根離子 溶解甲酸鈉(HCOONa·2H2O)2.3100g±0.0005g于去離子水中并以水稀釋至1000ml。

　　A4.2 乙酸根離子 溶解乙酸鈉(CH3COONa·3H2O)2.3035g±0.0005g于去離子水中并以水稀釋至1000ml。

　　A4.3 丙酸根離子 溶解丙酸鈉(C2H5COONa)1.3150g±0.0005g于去離子水中并以水稀釋至1000ml。

　　A4.4 乳酸根離子 溶解乳酸鈉(CH3CH(OH)COONa)1.2580g±0.0005g于去離子水中并以水稀釋至1000ml。

　　A4.5 酒石酸根離子 溶解酒石酸氫鉀(KHC4H4O6)1.2620g±0.0005g于去離子水中并以水稀釋至1000ml。

　　A4.6 檸檬酸根離子 溶解檸檬酸三鈉(Na3C6H5O 7·2H2O)1.5550g±0.0005g于去離子水中，稀釋至1000ml。

　　附錄B(提示的附錄)

　　Grubbs λ(α,n)數值表

　　an 0.01 0.05 an 0.01 0.05 an 0.01 0.05

　　3 1.15 1.15 12 2.55 2.29 21 2.91 2.58

　　4 1.49 1.46 13 2.61 2.33 22 2.94 2.60

　　5 1.75 1.67 14 2.66 2.37 23 2.96 2.62

　　6 1.94 1.82 15 2.70 2.41 24 2.99 2.64

　　7 2.10 1.94 16 2.74 2.44 25 3.01 2.66

　　8 2.22 2.03 17 2.78 2.47 30 3.10 2.74

　　9 2.32 2.11 18 2.82 2.50 35 3.18 2.81

　　10 2.41 2.18 19 2.85 2.53 40 3.24 2.87

　　11 2.48 2.24 20 2.88 2.56 50 3.34 2.96

　　應用Grubbs λ(α,n)數值表對測定結果進行數值取舍示例

　　某樣本分析獲得以下六個數據： 36.27、38.71、36.87、35.76、36.31、36.16

　　1 計算樣本平均值： x=(36.27+38.71+36.87+35.76+36.31+36.16)/6=36.68

　　2 計算最大殘差： Ud=|x-xi|=|36.68-38.71|=2.03 式中xi應取殘差最大的數值。

　　3 從Grubbs λ(α,n)數值表中查得λ(0.05,6)=1.82

　　4 計算樣本標準偏差S=1.056

　　5 以λ(α,n)×S=1.82×1.056=1.92

　　6 如Ud>λ( α,n)×S，則殘差最大的數據應舍去。如Ud<λ(α,n)×S，則該數據應保留。本例中因2.03>1.92，故38.71應舍去。

　　7 對余下的五個數據重復2—6的步驟，直至其余數據符合95%的置信度。

　　x=(36.27+36.87+35.76+36.31+36.16)/5=36.27

　　Ud=|x-xi|=|36.27-36.87|=0.60 λ(0.05,5)=1.67,S=0.398

　　λ(α,n)×S=1.67×0.398=0.665

　　因為0.60<0.665，故數據36.87不能舍去。其余數據都應符合95%的置信度。