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靜電離子色譜分離方法
點擊次數:2710 發布時間:2009-03-18
       近年來離子色譜研究的一個重要趨勢是研究各種分離效率高, 選擇性好, 分析速度快, 可同時分析陰離子和陽離子的色譜柱. 研究的重點是將涂覆有生物表面活性劑的物質作離子色譜固定相, 并已在光學異構體和無機離子分離分析方面展示出獨特的優越性和發展潛力. 1994年, Hu Wezhi等人[1~4]首先采用在一分子內含有正負電荷的兩性離子分子的表面活性劑作色譜固定相, 開創了靜電離子色譜法. 本文利用自制的靜電離子色譜柱, 選用不同種類流動相, 對含有不同陰離子的鈉鹽進行分離, 并初步探討在磁場中靜電離子色譜的保留行為.

1 實驗部分
  1.1 儀器和試劑
  LC-4A液相色譜儀; RID-2AS示差析光檢測器, C-R2A數據處理機. 靜電離子色譜柱(自制), 流動相分別為水, 10 mmol/L Na2HPO4-NaH2PO4緩沖液(pH=6.8), 2.4 mmol/L NaHCO3和3 mmol/L Na2CO3; 1 mmol/L十二烷基磺酸鈉. 所用試劑均為優級純或分析純; 溶液用二次蒸餾水按常規配制.
  1.2 色譜柱制備和分離方法
  把含有膽汁酸鹽水溶液通過動態涂層法涂覆在ODS表面. 選用國產ODS分離柱(4.6 mm×250 mm), 將30 mmol/L的CHAPS溶液(經0.4 μm濾膜過濾)以 0.7 mL/min流速流經ODS柱80 min, 收集流出液重復上述操作2次, 然后用水沖洗40 min, 即得到在ODS柱表面涂覆一層含有正/負電荷膠束的靜電離子色譜柱.
  靜電離子色譜法是利用在ODS載體上涂覆在同一分子內同時含有正/負兩種電荷的膽汁酸誘導體膠束作固定相, 純水或電解質溶液作流動相, 被測樣品中的陰離子和陽離子通過純粹的靜電吸引、 離子配對后形成正、 負離子的締合物(離子對), 由于被測離子的電荷和半徑、 離子種類和離子濃度的不同, 因此形成的各種離子對受涂覆在固定相上的表面活性劑所帶的正/負電荷靜電吸引和排斥作用力不同而相互分離. 分離后的離子對進入檢測器進行定量檢測. 實驗表明, 用本法制備的靜電離子色譜柱, 連續使用3個月未發現分離效率下降.

2 結果與討論
       2.1 流動相和色譜圖
  分別以純水、磷酸鹽緩沖溶液為流動相得到色譜分離圖

  純水為流動相時, Na2SO4和NaBr, KNO3和NaNO3, Na2S2O3和NaF+NaNO3各離子對得到分離, 但NaF與NaNO3不能分離開. 而磷酸鹽為緩沖溶液時(圖2), 不但Na2SO4和NaBr得到分離, 而且Na2S2O3, NaF, NaNO3也可相互分離. 由圖2可見, 與純水流動相相比, 流動相中磷酸鹽的存在使各離子對保留時間和色譜峰形狀發生變化, 雖然各離子對保留時間顯著增加, 但出峰順序未發生變化. 實驗表明, 各離子對的保留時間與陰陽離子的半徑、 電荷、 流動相種類和離子強度有關, 在流動相中加入不同種類的電解質溶液將有利于某些離子對的分離.
  分別以碳酸鹽、十二烷基磺酸鈉為流動相得到的靜電離子色譜分離圖如圖3所示. 由圖3可見NaBr和Na2SO4可以完全分離, 與純水為流動相相比, NaBr和Na2SO4的分離效率提高, 但保留時間增加. 特別是以十二烷基磺酸鈉(表面活性劑)為流動相時, 使NaBr的保留時間延長(見圖3(b)), 這說明表面活性劑的存在將對離子對的分離效率產生重要影響. 可以認為, 在流動相中加入電解質溶液, 除樣品離子與固定相相互作用外, 流動相中電解質也參與了與固定相之間的靜電吸引和排斥作用, 由于各離子對和電解質與固定相相互競爭的靜電作用, 提高了各離子對的分離度.

  2.2 流動相流速影響
       當流動相流速不同時, 各離子對的保留時間發生改變. 純水為流動相時, NaBr和Na2SO4離子對的保留時間與純水流速的關系. 實驗表明, 當采用不同種類流動相時, 隨著流動相流速的增加, 保留時間都有不同程度的縮短. 但要根據被分離的離子對的分離效率和分析速度來選擇流動相流速, 本實驗選擇流動相流速為0.6 mL/min.

2.3 外加磁場對靜電離子色譜分離的影響
  將靜電離子色譜置于靜態磁場(Nb磁鐵, 160 mm×30 mm)中, 考察各離子對的分離效率和保留時間. 實驗表明, 在外加磁場作用下, 純水為流動相時, NaNO3和Na2S2O3離子對的保留時間稍向后位移(見圖5), 但二者的峰形狀未發生變化. 這可能是在離子對形成和洗脫過程中, 由于外加磁場的作用, 使形成的離子對與涂覆在載體上膽汁酸鹽膠束所帶的正負電荷靜電吸引和排斥作用力發生變化, 打破了原來的平衡狀態, 使離子對的保留時間發生位移.

       綜上, 在靜電離子色譜分離過程中, 由于采用涂覆同時帶正/負兩電荷的兩性分子離子作固定相, 被分離的陰陽離子以離子配對形式被洗脫下來, 雖然可以用一種柱填料同時分離分析陰陽離子, 但必須配備不同種類的檢測器以適應陰陽離子的在線檢測. 在外加磁場作用下, EIC的不同種類流動相對各種離子對的分離效率、 選擇性及其保留機制的影響及作用有待于進一步研究.
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