探究PIC-10型離子色譜儀的實(shí)驗(yàn)原理與應(yīng)用
點(diǎn)擊次數(shù)：850 更新時(shí)間：2023-04-17
摘要：
本文介紹了離子色譜技術(shù)的起源，進(jìn)化過(guò)程以及離子色譜儀的分類。其中，以
PIC-10型離子色譜儀為例，具體探究了該儀器的實(shí)驗(yàn)原理和應(yīng)用。本文還對(duì)技術(shù)的未來(lái)發(fā)展進(jìn)行了展望。
正文：
1.離子色譜技術(shù)的起源
離子色譜技術(shù)來(lái)源于化學(xué)分析領(lǐng)域。上世紀(jì)50年代末期至60年代初期，有關(guān)離子交換樹(shù)脂的研究已頗為深入。其中，英國(guó)的Dickinson教授指出交換樹(shù)脂具有一種選擇性，在不同條件下可以選擇吸附或放出某些離子，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)離子的選擇性分離。這為離子色譜技術(shù)的實(shí)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。1964年，一種用于氨基酸和肽的離子交換色譜柱被成功地制造出來(lái)，這標(biāo)志著離子色譜技術(shù)的誕生。
2.離子色譜技術(shù)的進(jìn)化過(guò)程
離子色譜的發(fā)展經(jīng)歷了多個(gè)階段。首先是離子交換色譜，隨后出現(xiàn)了氫氧化鋁微粒離子交換色譜，再經(jīng)歷了氫氧化鋁離子選擇性柱的階段。這些技術(shù)逐漸實(shí)現(xiàn)了離子選擇性分離，但存在不足之處，如分離效率低、分離操作麻煩等。
到了上世紀(jì)70年代，有科學(xué)家考慮用液體填充管柱代替原來(lái)的固定相，這一技術(shù)成為液相色譜。隨著科學(xué)技術(shù)和實(shí)驗(yàn)技術(shù)的不斷進(jìn)步，離子色譜的技術(shù)水平也不斷提高，最終演變成為了今天的離子色譜技術(shù)。
3.分類
現(xiàn)在市場(chǎng)上常見(jiàn)的離子色譜儀按其檢測(cè)系統(tǒng)的不同可分為三類：傳統(tǒng)、高效和多維。其中，傳統(tǒng)離子色譜法的分離為全場(chǎng)分離，即所有的樣品中離子都要經(jīng)過(guò)一個(gè)相同的分離柱流動(dòng)，而高效離子色譜的分離則采用互補(bǔ)色譜法，在兩個(gè)不同柱子上進(jìn)行分離。而多維離子色譜更進(jìn)一步，采用多柱系統(tǒng)，即每根柱子都分離不同的離子，分離效率更高，分離速度更快。
4.實(shí)驗(yàn)原理
PIC-10型離子色譜儀是傳統(tǒng)離子色譜儀的一種，主要由采樣系統(tǒng)、分離系統(tǒng)、檢測(cè)系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)控制四個(gè)部分組成。
采樣系統(tǒng)主要是將需要分離的離子進(jìn)樣到分離柱上，其輸入方式有兩種：直接進(jìn)樣和熱蒸汽進(jìn)樣。直接進(jìn)樣是將待測(cè)離子溶液采用注射器直接加入分離柱，而熱蒸汽進(jìn)樣則是將待測(cè)離子溶液加入進(jìn)樣室后使之轉(zhuǎn)化為氣體。這兩種方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，具體應(yīng)根據(jù)需要選擇。
分離系統(tǒng)是核心所在。其由一根離子交換柱和一根氫氧化鋁柱組成。該系統(tǒng)主要依靠交換樹(shù)脂的選擇吸附和選擇放出溶液中待測(cè)離子，從而實(shí)現(xiàn)離子的分離。
檢測(cè)系統(tǒng)主要有兩種方式：電導(dǎo)測(cè)定檢測(cè)和電化學(xué)檢測(cè)。電導(dǎo)測(cè)定法是在分離柱下游的電導(dǎo)率檢測(cè)器中檢測(cè)離子量，而電化學(xué)檢測(cè)法是利用陰陽(yáng)極兩端產(chǎn)生氧化還原反應(yīng)的電流大小反應(yīng)離子數(shù)量。兩種檢測(cè)方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，具體可根據(jù)實(shí)際需求靈活運(yùn)用。
5.應(yīng)用
廣泛應(yīng)用于環(huán)境、生物、醫(yī)藥、化工等多個(gè)領(lǐng)域中。在環(huán)境污染監(jiān)測(cè)方面，離子色譜已成為現(xiàn)代化環(huán)境監(jiān)測(cè)的重要手段之一。在生物和醫(yī)藥領(lǐng)域，離子色譜主要用于氨基酸、多肽和核苷酸的檢測(cè)。而在化工領(lǐng)域，離子色譜被廣泛應(yīng)用于有機(jī)酸、無(wú)機(jī)化合物和金屬離子等的檢測(cè)。
6.離子色譜技術(shù)的未來(lái)發(fā)展
隨著時(shí)代的發(fā)展，離子色譜技術(shù)也在不斷更新。未來(lái)的發(fā)展方向主要集中在高效化和無(wú)損化方向。高效化是指提高離子色譜的分離速度和分離效率，這一方面需要不斷創(chuàng)新分離柱和檢測(cè)器等器材。無(wú)損化主要是指當(dāng)下離子色譜技術(shù)在分析過(guò)程中對(duì)樣品的破壞較大，如溶解度不佳的樣品會(huì)造成離子色譜儀的短壽命。因此，未來(lái)的發(fā)展應(yīng)該致力于研究出更加便捷、高效、無(wú)損化的離子色譜技術(shù)。
結(jié)語(yǔ)：
離子色譜技術(shù)作為一種高效、準(zhǔn)確、快速的離子分離及分析技術(shù)，已經(jīng)成為化學(xué)分析領(lǐng)域中的重要工具。PIC-10型離子色譜儀作為離子色譜技術(shù)的代表之一，具有靈敏度高、分離效率好、檢測(cè)速度快等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于地球和環(huán)境科學(xué)、農(nóng)業(yè)和食品加工、醫(yī)學(xué)和公共衛(wèi)生等多個(gè)領(lǐng)域。隨著科學(xué)技術(shù)和實(shí)驗(yàn)技術(shù)的不斷進(jìn)步，離子色譜技術(shù)的未來(lái)發(fā)展前景無(wú)限，相信離子色譜技術(shù)會(huì)成為化學(xué)分析領(lǐng)域中的璀璨明珠。
