离子色谱基本原理.doc

离子色谱基本原理第一章离子色谱简介1.1色谱的发展历史色谱(chromatography)是一种分离的技术,随着现代化学技术的发展应运而生20世纪初在俄国的波兰植物化学家茨维特(Twseet)首先将植物提取物放入装有碳酸钙的玻璃管中植物提取液由于在碳酸钙中的流速不同分布不同因此在玻璃管中呈现出不同的颜色这样就可以对各种不同的植物提取液进行有效的成分分离到1907年茨维特的论文用俄文公开发表他把这种方法命名为chromatography,即中文的色谱这就是现代色谱这一名词的来源但由于茨维特当时没有知名度而且能看懂俄文的人也不多加之很快爆发了第一次世界大战茨维特的分离方法一直被束之高阁20世纪20年代许多植物化学家开始采用色谱方法对植物提取物进行分离色谱方法才被广泛地应用自20世纪40年代以来以Martin为首的化学家建立了一整套色谱的基础理论使色谱分析方法从传统的经验方法总结归纳为一种理论方法马丁等人还建立了气相色谱仪器使色谱技术从分离方法转化为分析方法20世纪50年代以后由于战后重建和经济发展的需要化学工业特别是石油化工得到广泛的发展亟需建立快速方便有效的石化成分分析而石化成分十分复杂结构十分相似且多数成分熔点又比较低气相色谱正好吻合石化成分分析的要求效果十分明显有效同样石化工业的发展也使色谱技术特别是气相色谱得到广泛的应用气相色谱的仪器也不断得到改进和完善气相色谱逐渐成为一种工业分析必不可少的手段和工具20世纪60年代气相色谱分析法逐渐趋于成熟但20世纪60年代以来生物技术飞速发展生物成分复杂相对分子质量大而且熔点沸点高在高温条件下易分解因此用气相色谱作为分析方法已经不能满足对生物成分分析测试的要求于是人们就重新考虑采用液相色谱并进一步提高传统的液相色谱的分离效率因此液相色谱成为一种分析工具即高效液相色谱(HPLC)与传统液相色谱不同的是高效液相色谱采用了高压泵及填有很细的颗粒高效色谱柱可以对许多成分进行高效分离和分析由于高效液相色谱通常采用紫外可见光度检测而大多数有机化合物均有紫外可见吸收因此高效液相色谱可以对大量有机化合物进行分析它在生物科学中得到广泛的应用特别是对高沸点高熔点易分解物质的分析具有气相色谱不可替代的作用20世纪70年代以后国际上不论是气相色谱还是高效液相色谱均成为各行各业必不可少的分析工具广泛应用于各个生产研究领域20世纪80年代以后我国也大规模采用气相色谱和高效液相色谱随着环境科学的发展不仅需要对大量有机物质进行分离和检测而且也要求对大量无机离子进行分离和分析1975年美国Dow化学公司的H.Small等人首先提出了离子交换分离抑制电导检测分析思维即提出了离子色谱这一概念离子色谱概念一经提出便立即被商品化产业化由Dow公司组建的Dionex公司最早生产离子色谱并申请了专利我国从20世纪80年代开始引进离子色谱仪器在我国八五九五科技攻关项目中均列有离子色谱国产化的项目对其进行了重点技术攻关对离子色谱技术的高度重视使离子色谱目前有了中国产品20世纪80年代以后一种新型的色谱技术毛细管电泳技术随之出现毛细管电泳分离效率高取样量少与传统的色谱分析相比更为优越这些优点使毛细管电泳的研究成为色谱技术又一新的热点而20世纪90年代以来以毛细管电泳基础的微分析芯片又将分析科学带入一个全新的领域色谱技术作为一种成熟的分析方法广泛应用于世界各国的生产研究领域当前在国外不论是气相色谱还是高效液相色谱离子色谱毛细管电泳均是各行各业分析测试的首选工具特别是作为科学研究中的色谱技术更是一种必不可少的分析方法我国这几年的色谱技术也有了长足的进展但由于经费仪器设备等问题的制约色谱在我国还没有像发达国家那样得到广泛应用(除了气色谱技术之外)因此在我国色谱技术还有进一步开发利用的广阔前景1.2色谱的分类色谱的分类有多种主要按两相的状态及应用领域的不同可分为两大类1.按应用领域不同分类制备色谱、半制备色谱、色谱分析2.以流动相和固定相的状态分类气相色谱气固色谱气液色谱、液相色谱液固色谱液液色谱、超临界色谱、毛细管电泳而许多分类均是兼顾色谱类型和色谱仪器应用的广泛性而言的如JournalofChromatographyScience它每年列出全世界主要色谱仪器和供应商各类仪器的特点和组成等从上述各类分类情况看离子色谱本身是液相色谱的一个大类但由于离子色谱的广泛应用已逐渐成为一个独立的大类尽管离子色谱1975年才诞生但国际上一些主要的文献如美国化学文摘(CA)英国分析化学文摘(AA)等从20世纪80年代开始均将离子色谱单独分类成为与高效液相色谱气相色谱和毛细管电泳并列的色谱类型这说明在色谱领域中离子色谱具有重要的地位1.3离子色谱的诞生我们很早就知道离子交换色谱可以对许多物质进行分离如阳离子交换树脂可以分离阳离子而阴离子交换树脂可以分离阴离子离