[发明专利]用于离子色谱法的基于离子交换的挥发性组分去除装置

说明书

描述了一种用于色谱分离的用于从液体溶液中去除挥发性组分的方法、装置和系统。该方法包括使液体溶液流过该装置的第一室。将该液体溶液中的挥发性组分从该第一室输送通过第一离子交换屏障到第二室中。该第一离子交换屏障具有第一电荷。该第二室包括离子交换填料，该离子交换填料具有与该第一电荷相反极性的第二电荷。该挥发性组分与该离子交换填料反应以便在该第二室中产生带电组分。该带电组分具有与该第一电荷相同极性的第三电荷。该离子交换填料通过电解产生水合氢离子或氢氧根再生。

背景

离子色谱法(IC)是用于带电分子的化学分析和分离的广泛使用的分析技术。IC涉及从存在于样品中的基质组分中分离一种或多种分析物物种。这些分析物典型地是离子的以使得它们可以具有与固定相的离子相互作用。在IC中，该固定相包括将以不同亲和力水平理想地结合这些带电分析物的离子部分。使洗脱液渗透穿过该固定相并且与分析物和任何基质组分竞争结合这些离子部分。该洗脱液是一个用于描述被泵入到色谱柱中的液体溶液或缓冲溶液的术语。在此竞争过程中，这些分析物和任何基质组分将通过随着时间变化从该固定相上洗脱出来彼此分离并且然后随后在检测器上进行检测。一些典型检测器的实例是电导率检测器、UV-VIS分光光度计以及质谱仪。多年以来，IC已经发展成适用于为如水质、环境监测、食品分析、药学以及生物技术的各种行业建立更健康、更干净以及更安全的环境的强大的分析工具，在该环境下可以分离和分析复杂样品混合物。

二氧化碳是存在于空气中的气体并且当进行IC时可能潜在地污染该样品或洗脱液。二氧化碳气体可以溶解于液体中以便形成碳酸、碳酸氢盐和碳酸盐物种。具体地，来自溶解的二氧化碳的碳酸盐的存在已经是对于用IC进行的阴离子分析的干扰源。二氧化碳的溶解可能升高观察到的背景电导率，甚至在洗脱液的抑制之后。这不仅影响峰值响应，而且使得峰积分困难，因为背景不是稳定的和恒定的。二氧化碳或碳酸盐在样品中的存在可能还是麻烦的，因为对应于碳酸盐的峰可能与色谱图中的其他的分析物峰重叠。

透气膜可以用于将溶解的二氧化碳从该样品和/或洗脱液中去除。然而，透气膜可能是易碎的并且具有相对差的压力容限。当前，存在使用渐增的系统压力与较小尺寸的色谱介质的趋势以便获得更快和更高分辨率的样品分离。除了是易碎的之外，透气膜可能是昂贵的并且难以以精确的尺寸制造。应注意使用相对厚壁的膜可以提高膜的强度，但是将可能降低气体去除的效率并且显著地增加费用。透气装置典型地要求试剂如碱流(来自储器或真空装置)用于推动挥发性组分的去除，这增加了该装置的复杂性。这样，申请人相信对挥发性组分去除装置存在需求，这些装置对高的操作压力是稳健的，使用由相对低成本材料制成的膜，并且有效地去除挥发性气体像二氧化碳而不需要任何外部试剂或施加真空。

概述

描述了一种用于色谱分离的用于从液体溶液中去除挥发性组分的方法。该方法包括使包括该挥发性组分的液体溶液流过第一室。可以将该挥发性组分从该第一室输送穿过第一离子交换屏障到第二室中，其中该第一离子交换屏障是至少部分地布置在该第一室与该第二室之间。该第一离子交换屏障可以具有第一电荷，允许具有与该第一电荷相反电荷的离子流动，并且不允许该液体溶液的主体流动(bulk flow)。该第二室可以包括离子交换填料，该离子交换填料具有与该第一电荷相反极性的第二电荷。该挥发性组分可以与该离子交换填料反应以便在该第二室中产生带电组分。该带电组分具有与该第一电荷相同极性的第三电荷。该离子交换填料可以通过电解产生水合氢离子或氢氧根再生，其中该水合氢离子或氢氧根与该离子交换填料处于电联通。

关于以上方法，该离子交换填料可以与该第一离子交换屏障处于物理接触。

关于以上方法中任一种，该电解产生的水合氢离子在阳极处形成并且该电解产生的氢氧根在阴极处形成。

关于以上方法中任一种，该挥发性组分可以包括选自下组的弱电离的物种，该组由以下各项组成：二氧化碳、碳酸、以及其组合。该液体溶液可以包括分析物，其中该分析物包括阴离子并且该第一离子交换屏障的第一电荷是负的。