[发明专利]二次离子转换装置及含该装置的离子转换色谱和检测系统

说明书

技术领域

本发明涉及设计二次离子转换装置及含该装置的离子转换色谱和检测系统，其利用该装置和系统的阴离子检测方法。

背景技术

自从1975年Hamish Small首次提出离子色谱概念，在之后到现在近40年的时间内，离子色谱技术的发展日新月异。如今，离子色谱已经成为检测无机阴离子和阳离子的首选方法。这几十年的时间里，离子色谱的发展与检测技术的发展几乎是同时进行的。现如今，与离子色谱联用最紧密的检测方法当属抑制电导检测法。电导检测法具有通用性好，灵敏度高，构造简单且操作便利等优点，正式凭借着这些优点，离子色谱联用电导检测法已经成为如今分析领域不可或缺的分离分析手段之一。据一项调查统计：截止至2006年，在全球已发表的关于离子色谱分离分析的文章中，约有60％采用的是电导检测法。这一庞大的数字也进一步佐证了电导检测法在离子色谱分析中不可撼动的地位。

然而，电导检测也并非一个完美的检测手段，其最大的缺点就是对温度的高度依赖性。对于大多数离子溶液而言，温度每变化1℃，电导率就会产生约2％的变化，因此，离子色谱中采用电导检测器时获得的检测灵敏度的高低在很大的程度上取决于控制由于温度波动变化而产生的背景噪音，这一点，在背景值偏高的情况下更是如此。当然，除了电导检测法，离子色谱也曾与很多其他的检测手段相联用过，如蒸发光散射法，折射率法，紫外-可见分光光度法，以及原子发射光谱法等。虽然以上这些非电导检测手段中不乏灵敏度更高，温度依赖性更小的检测方法，但是由于这些方法大多不具有电导检测法所具有的通用性，因此它们在离子色谱中的应用都受到了不同程度的制约。

“离子转换色谱”(RIC)这一概念最初是由Hieftje和Downey等人在1983年于Anal.Chim.Acta上发表的一篇论文中首先提出来的。RIC是基于传统双柱型离子色谱(分离柱+抑制柱)的基础上设计的。但RIC与传统离子色谱不同的是，它在抑制柱和检测器之间另外添加了一个“离子转换装置”(本质上是离子转换柱，或离子转换膜)，目的是用于当被测离子经过“离子转换柱”时，将其定量地转变为目标转换离子，然后选用对目标转换离子具有选择性响应的检测器进行检测。Hieftje等人首次使用离子转换色谱与火焰光度检测器联用的方法，成功实现了对于阴离子的检测。他们选用Li⁺作为目标转换离子，当阴离子以其各自共轭酸的形式从抑制柱中洗脱出来进入离子转换柱时，全部被转换为各自Li⁺盐的形式，最后进入火焰光度检测器中得以测定。此后，离子转换 色谱也与其他一些检测手段联用过，如紫外-可见分光光度检测器，微波诱导氮气放电原子发射光谱检测器，大气压阴极辉光放电光度检测器，以及电化学检测器等。

Galante和Hiefije后来也曾将离子转换色谱与紫外-可见分光光度检测器联用，成功实现了对常见碱金属阳离子以及铵根离子的检测。他们选用IO₃^-为目标转换离子，选用一个阴离子交换膜(IO₃^-形式)为离子转换装置。当被测阳离子从抑制器中以其各自共轭碱的形式洗脱出来进入离子转换装置时，它们的OH^-便与IO₃^-发生离子转换，最后全部转变为各自碘酸盐的形式进入紫外检测器中实现检测。但是他们这种离子转换色谱与紫外检测器联用的系统(UV-RIC)却并不适用于阴离子的检测。在之后进行的关于“离子转换色谱与紫外检测器联用”的各类研究中，也仅仅是能实现对于阳离子的检测。当使用UV-RIC系统测定阴离子时，都遇到了包括灵敏度太差、峰型拖尾严重、重现性不佳、通用矫正性不存在在内的种种困难。截止至今，也尚未发现利用“离子转换色谱联用紫外检测器”的手段实现对于常见非紫外活性阴离子检测的报道。

除此之外，在之前一系列关于离子转换色谱的研究中，背景值偏高始终是一个难以克服的问题。之前关于离子转换色谱的各种探究中，“膜离子转换装置”被广泛使用。通过不断使用新鲜的离子转换溶液冲洗离子转换膜，可以使得“膜离子转换器”始终以目标转换离子的形式存在着。但该种模式最大的缺点就在于使用“膜离子转换器”时，转换离子会发生不可避免且持续不断的透膜渗漏，进而进入到淋洗液流路中，最终导致了偏高的背景值，极大地破坏了系统的检测灵敏度和稳定性。另外，由于使用膜离子转换装置需要不断地注入离子转换溶液用以保证离子转换膜维持在理想的离子形式下，因而还需要额外增加一个泵用以实现这个目的，这样也进一步增加了整个系统的复杂性，降低了系统的易用性。