色谱,,39(2):-
DOI:10./SP.J...
微型述评
离子色谱电渗析技术的研究进展
杨丙成*,李宗英
杨丙成《色谱》青年编委个人简介华东理工大学药学院,教授。
年本科毕业于河南大学化学系,年博士毕业于中国科学院大连化学物理研究所;~年在美国德州大学阿灵顿分校从事博士后研究工作。
主要从事色谱分离技术、分析仪器、化学传感器等方面的研究。已发展出多项基于新原理和新结构的色谱关键部件技术。
目前在包括AnalChem,JChromatogrA,Talanta等专业期刊上发表学术论文余篇,其中SCI收录90余篇。
申请或授权专利21项(包括两项美国专利),其中电荷检测器、电致淋洗液发生器、电致膜抑制器等专利技术均实现了产业化。
研究成果先后荣获年中国分析测试协会科学技术二等奖(排名第一)、年国家科学技术进步二等奖(排名第二)、年度山东省科学技术进步一等奖(排名第二)等奖项。
现为中国仪器仪表学会分析仪器分会离子色谱专业委员会副主任委员。
文章内容离子色谱(ionchromatography,IC)是针对离子型物质(或成分)最成熟的分析技术之一。IC不仅可以分析常规无机阴离子和阳离子,还可以分析有机酸、有机胺、糖、氨基酸、草甘膦等大量用HPLC无法或难以分析的强极性有机分子。
随着更多基于IC分析方法新标准的不断推出,离子色谱的应用还会进一步普及。强酸或强碱溶液是IC系统最常用的淋洗液,其淋洗离子分别为氢离子和氢氧根离子。由于电解水可产生氢离子或氢氧根离子,因此电渗析器件可在线产生淋洗液用于电致淋洗液发生器(electrodialyticeluentgenerator,EDG),或产生淋洗液抑制离子用于电致膜抑制器,或用于离子型样品的检测器,或用于离子型样品前处理。
围绕这些功能,近年来涌现出一些电渗析新技术。本文将介绍近年来该领域的最新研究动态。
电致淋洗液发生器
电致淋洗液发生器是一种可在线将纯水转化为酸或碱淋洗液的电渗析器件。相较于人工配制淋洗液,它具有准确度高、重现性好、纯度高(有利于信噪比提升)、自动化程度高等优势;它还能方便地实现IC的梯度淋洗,而且仅需单泵即可产生梯度淋洗,既有利于降低制造成本,也可避免溶液腐蚀泵。
根据结构不同,EDG大致可分为单膜型和双膜型两种类型。
单膜型是指只用一种类型的离子交换膜(阴离子交换膜或阳离子交换膜)隔离淋洗液通道和再生液通道,且至少一个电极放置于淋洗液通道内。该器件具有结构简单、淋洗液纯度高等优势,缺陷在于产生的淋洗液含有大量电解气体,须采用脱气装置脱气。该装置相当昂贵,且会导致梯度洗脱时间的延迟。
双膜型结构是采用两种类型的离子交换膜(阴离子交换膜和阳离子交换膜)分别隔离淋洗液通道和再生液通道。两电极均放置于再生液通道内,无须脱气。该结构实用化一直面临两个主要瓶颈:一是原材料缺失。阴离子交换膜在阴极区高浓度碱溶液中易被降解(备注:KOH发生器是目前应用最广泛的类型)。目前尚无能满足要求的商品化阴离子交换膜。二是淋洗液纯度低。与单膜结构原位产生淋洗液离子不同,双膜结构是将再生液中的淋洗液离子电迁移至淋洗液通道。在此过程中再生液中的一些杂质离子会不可避免地共迁移进来,从而造成淋洗液纯度低。
电致膜抑制器抑制器是IC系统区别于HPLC最显著的部件之一,其基本功能是降低淋洗液背景电导、显著提高检测信噪比。
电致膜抑制器是最新一代的抑制器,也是IC系统最早商品化的电渗析器件。它是将电导检测器输出的废液电解,得到抑制离子(氢离子或氢氧根离子),而无须再提供人工配制的酸或碱再生溶液。相较于传统的化学抑制器,电致膜抑制器具有绿色、高效、方便等优点,但不足在于存在较高的背景噪声。引起抑制器噪声大的原因很多,但其中一个主要原因在于过量电流的使用。
电渗析样品前处理器样品前处理的目的主要是提高目标组分的检测灵敏度或消除共存杂质的干扰。基于电场对阴、阳离子反向调控和离子交换膜单向导通性的电渗析技术在处理离子型样品时具有显著优势,可以实现阴、阳离子甚至和中性组分在空间上的自然分离,以净化样品基质。由于6价铬的*性远高于3价铬,而目前分析技术测定多是总铬含量。
目前电渗析器件在提高目标离子浓缩倍数上还非常有限,这是目前商品化离子交换膜较高交换容量所致。未来通过对现有商品化离子交换膜进行表面改性,或制备极低交换容量的膜将有助于改善此缺陷。
展望电渗析技术与使用强酸或强碱溶液作为淋洗液的IC系统具有很好的兼容性。除了具备上述提到的常见功能外,电渗析技术还有望在标准溶液制备、特殊淋洗液在线制备、弱酸检测等特殊用途上发挥独特作用;伴随着超高压IC、微型化IC的发展,与之匹配的电渗析技术也有必要进行相应的发展。
栏目介绍微型述评
以精练的文字介绍最新的重要研究进展或科学发现，一般不超过字。
更多内容，详见原文
《色谱》