| 单词 | 离子色谱填料 |
| 释义 | 【离子色谱填料】 拼译：the filling of ion chromatography 即离子色谱固定相，是离子色谱系统的关键组成部分。它将确定离子色谱的分离机理、流动相的组成与选择以及检测所用的方法，对离子色谱仪有举足轻重的影响。目前，市售的填料大多是专利产品，制备方法往往保密。科学工作者和仪器制造厂商都十分重视新品种的研究。 离子交换剂广泛用作离子色谱分离柱、抑制柱、前置柱和捕集柱的填料。它们具有迅速交换离子的能力；在广泛的H+浓度范围内有良好的化学稳定性；机械强度和渗透力好；高温不变形等特性。现代离子色谱中以苯乙烯基和硅胶基的离子交换剂最为重要，前者有更为理想的稳定性。苯乙烯基交换剂的制备通常是首先合成一种中性的苯乙烯聚合物，然后将其改性并引入功能团；或者使具有功能团的单体与适宜的交联剂一起聚合。后者一般不用作离子色谱填料。阳离子交换树脂：高容量的阳离子交换树脂其容量大约为5mmol／g(干)。在现代离子色谱中有两个主要用途，其一是作为排斥色谱的因定相，其二是作抑制柱填料，但随着微膜抑制器的出现，这种用途正在缩小。低容量的阳离子交换树脂最适宜作为离子色谱填料，可采用将聚苯乙烯一二乙烯基苯小球的磺化限制在一个很薄的表面层的方法来制备。1978年，T．S．Stevesn和H．Small报道了这一制备过程，其容量范围大约是0．01～0．05mmol／g(干)。另外，也可以用粘合剂将阳离子交换树脂(或阴离子交换树脂)微粒粘到粒度为15～50μm的小玻珠球上，从而制得薄壳型的阳离子交换树脂；亦可将玻珠体表面用氢氟酸处理后用苯乙烯和二乙烯基苯单体色复，然后再磺化制成阳离子交换树脂。阴离子交换树脂：带季胺基团的离子交换树脂是离子色谱中主要的阴离子交换树脂。将苯乙烯一二烯基苯聚合物先氯甲基化，随后季胺化制得的高容量阴离子交换树脂，在离子色乙谱中作阳离子分析的抑制柱填料，自微膜抑制器出现后已不常用它。低容量的阴离子交换树脂是将充分氯甲基化的凝胶型树脂表面季胺化来制备，便产品性能差，容量控制困难。1983年，R．E．Barron和J．S．Fritz用大孔型离子交换但作为起始材料，将其氯甲基化和季胺化制得低容量离子交换树脂，有良好的性能。表面附聚法是制备低容量离子交换树脂的典型工艺。1975年H．Small，T．S．Stevens和W．C．Bauman将表面磺化的苯乙烯一二乙烯基苯共聚物(粒子直径为5～50μm)与悬浮的胺化阴离子交换树脂胶乳(粒子直径为几百×10－10m～几千×10－10m)相接触，具有阳离子功能的小粒子附着在较大粒子表面的阴离子磺化基团上，并建立了一个非常强的附加电场。由于静电作用，胺化阴离子交换树脂微粒固定在磺化基体上，从而制得低容量阴离子交换树脂。在离子色谱的早期工作中，阴离子交换树脂是由市售的大颗粒Dowexl和Amberlite IRA400树脂研磨而得。1976年H．Small和T．Solc报道了制备阴离子交换树脂更有效和更可控的方法。表面附聚法可对离子交换树脂的几个重要性质进行控制，如对交换容量的控制就有3种途径：基体粒子的粒度、胶体粒子粒粒度以及基体粒子被胶体粒子复盖的程度。色谱柱效率也受基体粒子和胶体粒子粒度的影响。最早的树脂基体直径大约为20μm，胶体粒子直径为1000×10－l0m，现在的树脂基体直径小于10μm，胶体直径小到几百×10－10m。1982年T．S．Stevens和M．Langhorst发现，基体直径为15μm，胶体直径为200～1000×10－10m的树脂作离子色谱填料，柱效比原来提高2倍。Dionex公司扩展了制备方法。现代离子色谱填料可在广泛的范围内选用柱容量和柱效率。硅胶基和丙烯酸酯基离子交换树脂：1974年，在J．N．Done，J．H．Knox和J．Loheac的专著中对早期的硅胶基离子交换树用于色谱分析作了介绍。1979年，L．R．Snyner和J．J．Kirland报道了在硅胶基上形成低容量离子交换树脂的方法，是将磺化型和季胺型离子交换树脂连结在硅胶微球上。这样制得的交换树脂有良好的传质性能。硅胶基离子交换树脂的缺点是，对现代离子色谱中使用的某些典型淋洗剂的稳定性差；交换树脂的容量、交联度和选择性等方面缺乏灵活性。由Toya Soda公司制造的丙烯酸酯基离子交换树脂的应用正日益广泛。尽管对其制备和结构方面的细节了解甚少，但作为离子色谱填料使用其性能优于硅基离子交换树脂，稳定性则次于聚苯乙烯基树脂。由Dionex公司制造的某些阴离子交换树脂，为了形成薄膜层采用了丙烯酸酯乳胶，与聚苯乙烯基树脂相比有其独特的优越性。带弱性基团的树脂：现代离子色谱中使用的大多数子交换树脂都是含强酸性基或强碱性基，它们在广泛的H+浓度范围内保持高度离子化。但仍有一些离子交换树含有弱性基团。例如含有羧酸基团的树脂是弱阳离子交换树脂的代表。而伯、仲、叔胺基团的树脂是弱阴离子交换树脂。对于弱酸性离子交换树脂，其容量随H+浓度的增加而增加，而弱碱性离子交换树脂的情况正好相反。因此，可以通过改变环境H+浓度来控制含有弱性基团离子交换树脂的容量。与强离子交换树脂相比，弱性离子交换树脂的使用是有限的。螯合树脂：带螯合基团的离子交换树脂常常作为分离金属离子的填料受到检验。1967年，H．Small等人报道了这方面的研究工作。螯合树脂有较好的选择性，但有两个原因未能广泛使用。其一是螯合树脂的动力学性质不如传统的离子交换树脂；再则，螯合剂作为流动相与传统的离子交换树脂一起才能有效地分离金属离子，而螯合剂的品种多，选择性灵活。尽管这样，螯合树脂在整个离子色谱他离中仍占重要地位。它们的高选择性能将某种金属从高背景离子中浓缩出来；对常见的碱金属及碱土有强的亲合力；并具有从高盐环境如盐水和海水中浓集金属离子的出色能力。近年来，含有冠醚基团的树脂用作离子色谱填料，用水作淋洗剂就将碱及碱土金属及其他金属离子进行有效的分离。中国的科学工作者对离子色谱填料的研究非常重视。1985年，中国科学院北京化学研究所研制的SINOPAK－L－OLA以及北京第五研究所的YSA系列属于表面多孔复盖型离子交换树脂。1988年，北京第五研究所研制出YSC系统填料属于薄壳型离子交换树脂。用含冠醚的硅藻土填料，用苦味酸作淋洗剂离子色谱法分离分析碱金属离子也有报道。离子色谱填料在今后的发展主要是以下几个方面：(1)研究新型离子色谱柱填料，以便获得高分离效能、高分析速度、重现性和稳定性均好的效果。(2)改进离子交换剂基体结构和表面性质，提高柱效。(3)发展硅胶基离子交换树脂。(4)合成各种螯合树脂，特别是将具有高选择性，热力学和动力学性质良好的冠醚基团引入树脂中，使离子色谱填料的品种有新的突破。【参考文献】：1 Done J N , Knox J H, Loheac J. Applications of High - Speed Lipuid Chromatography. New York:John Wiley and Sons ,19742 Small H, Stevens T S, Bauman W C. Anal Chem, 1975,47 : 1801～18093 Stevens T S, Small H J. Liq Chromatogr, 1978,1(2) :123 ～ 1324 Igawa M, Saito K. Anal Chem,1981,53:1942.5 Guyot A, Bartholin M. Prog PolymSci,1982.8:277～3326 BarroRE, Fritz J S. React Polym, 1983,1(3) : 215 ～ 2267 苏天升，等．化学通报，1985，9∶128 袁期鸣，等．化学通报，1988，4∶34。9 沈定米，等，分析化学，1991，19(11)1229～1233(四川大学沈定米副研究员撰) |
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