两性离子流动相离子色谱法测定硼酸根液体泵
两性离子流动相离子色谱法测定硼酸根
两性离子流动相离子色谱法测定硼酸根 2011年12月04日 来源: 离子色谱已经在环境分析、质量检验、产品测定等多个领域得到了广泛的应用。离子色谱采用的抑制电导检测法测定强酸离子,会有很好的检测信号以及线性,但是对于硼酸根等弱酸离子,由于其电离常数小且电离受淋洗液pH值的影响较大,弱酸离子经过抑制器后检测信号很低。为了能够方便的检测硼酸根,利用混合两性离子淋洗系统。该系统混合不同pI值的两性离子(pI值大于7的,称为碱性两性离子Zb;pI值小于7的,称之为酸性两性离子Za),混合后淋洗液的pH值介于pIb和pIa之间,形成了Zb-和ZHa+,具有一定的淋洗强度,同时可方便的应用于离子交换色谱,进行非抑制电导检测。
硼酸根的摩尔电导很小,但是硼酸B(OH)-4,可以和多醇类物质如甘露醇(mannitol)形成一价络合物,性质类似于一价阴离子,可以用于离子色谱中的电导检测,有较强的检测信号和很好的系统稳定性。
2 实验部分
2.1仪器和试剂
采用美国DIONEX100-T离子色谱仪,AG14阴离子保护柱,AS14阴离子分离柱,L精氨酸(LArginine)上海康捷生物科技发展有限公司,(N环己烷基)乙磺酸(CHES,Sigma 公司),甘露醇(mannitol,上海康捷生物科技发展有限公司),硼酸固体(杭州萧山化学试剂厂);硼酸根标样利用分析纯硼酸固体样品配制成1000 mg/L,实验时再稀释为所需浓度。实验用水为18.3 MΩ·cm的二次去离子水。
2.2 色谱条件
淋洗液均采用当天新鲜配制的L精氨酸(LArg)和CHES两性离子混合的400 mL溶液;流速:1 mL/min;进样量:50 μL。
结果与讨论
3.1 淋洗液的选择和优化
实验采用非抑制电导检测的方法检测硼酸。对于硼酸等弱电离酸根来说,淋洗液pH值越高,酸根电离越厉害,所被测的电导值也越高,也就是检测灵敏度提高,但是一般淋洗液pH值升高,背景电导急剧增大,无法有很好的检测效果。而混合两性离子溶液,具有一定的缓冲容量和洗脱能力,即使在很高的pH值下,背景电导依然很低。而且只要选择恰当的两性离子,淋洗液的pH值可以根据不同的弱酸的pKa任意调节,可以应用于不同弱电离酸根的非抑制电导检测。
氨基酸是典型的两性离子。LArg是20种常见氨基酸中pI值最大的一种(10.76)。因此,选择其为实验两性离子;CHES,(N环己烷基氨基)乙磺酸,一种常见的两性离子,有很强的洗脱能力,与LArg混合可以形成pH在10左右的淋洗液,背景电导则只在70 μS左右。实验表明:LArg∶CHES的浓度比越大,淋洗液pH值越高,淋洗的强度越大,背景电导相应升高,分析物质保留时间缩短。但是,如果CHES浓度太大,会引起淋洗液背景电导过高,而没有检测信号,因此实验采用2.5 mmol/L的浓度进行优化。以2.5 mmol/L CHES浓度为基础,进行LArg:CHES浓度比为2∶1、3∶1、4∶1 和5∶1实验,考虑了背景电导和保留时间的关系,发现2∶1(LArg:CHES ,5 mmol/L +2.5 mmol/L),溶液pH值为919,硼酸保留时间为9.42min;而比例增加到3∶1和4∶1时,溶液pH值相应增加到9.21和9.42,同时淋洗强度增加,硼酸的保留时间则下降到了6.80min和5.53 min,综合考虑背景电导和保留时间的关系,认为3∶1的淋洗液最为合适。
3.2 淋洗液中甘露醇浓度的优化
硼酸与甘露醇等多醇物质结合成一价络合物[boratemannitol]-后,性质相当于一价阴离子。灵敏度和检出限都有很大的改善。实验结果表明,甘露醇浓度为60 mmol/L的时候,系统的背景电导较低,保留时间最短。而且添加甘露醇后,硼酸的保留时间显著下降,系统稳定性增强;两性离子的浓度提高,淋洗液的淋洗效果增强,对于硼酸的淋洗有一定的促进作用。
3.3 样品测定
根据淋洗液优化的结果,选择淋洗液为:7.5 mmol/L L精氨酸+2.5 mmol/L CHES+60 mmol/L甘露醇,流速:1 mL/min;进样量为:50 μL。对标准样品检测,结果表明:硼酸保留时间的标准偏差为1.02%,峰面积的标准偏差为1.19%,峰高的标准偏差为2.97%,进样量X(mg/L)与峰面积Y之间的线形回归方程为:Y= 6129.3X+800.16,回归系数为0.9994。检出限为9.27mg/L,可以应用于一般的含硼酸的工业制品或化学试样的测定。对一化学硼酸样品进行测定,样品中硼酸根的质量百分含量为39.71%,加标100 mg/L,测定回收率为131.3%。
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