色谱技术丛书–离子色谱方法及应用(第三版)

1.《离子色谱方法及应用》是我国色谱领域经典参考书《色谱技术丛书》的分册之一，是十三五国家重点图书。

 

本书是《色谱技术丛书》的一个分册，系统阐述了离子色谱的原理、仪器、技术及应用。全书首先概述了离子色谱的定义、特点及发展趋势，在此基础上详细介绍了离子交换色谱、离子排斥色谱和离子对色谱3种离子色谱的分离机理及影响因素，离子色谱柱填料，离子色谱的抑制技术，离子色谱常用的电化学和光学检测器，离子色谱样品前处理技术以及离子色谱在环境、食品、工业、医疗卫生、药物、农业等领域中的应用。*后，介绍了离子色谱仪器常见故障的排除和色谱柱的清洗。 本版在内容结构上较前两版做了较大的调整，增补了离子色谱在理论、应用、软件和硬件方面的*近展，提供了如何利用离子色谱进行物质分离分析的思路、策略、方法和实例。 本书可作为从事离子色谱分析的研究人员、仪器开发人员和分析技术人员的参考书，同时可供环境、食品、化工、化学、医药、农业等领域的分析工作者参考阅读。 本书是为中等以上文化水平的分析化学工作者编写的。可供离子色谱分析方面的研究、研制和分析人员参考，以及作为中专、大专院校相关专业的教学参考书。

牟世芬，中国科学院生态环境研究中心研究员，博士生导师。曾任中国分析仪器学会、中国色谱学会和北京色谱学会常务理事，中国离子色谱专业委员会主任委员，《色谱》、《分析仪器》、《环境污染治理技术与设备》等杂志编委。自1980年以来主要从事离子色谱应用基础研究。发表论文300余篇，其中近100篇发表在国际SCI刊物上，出版专著4部。1987年获中国科学院科技进步二等奖，1999年被授予中科院“巾帼建功先进个人”称号，1999年获得“对离子色谱学科作出突出贡献国际奖”，2001、2005年先后两次获CAIA一等奖。

章 
概述

节  离子色谱的定义和进展 1

第二节  离子色谱的分离方式 3

第三节  离子色谱系统 4

第四节  离子色谱的优点 5

一、独特的选择性 6

二、高的灵敏度 6

三、真正的绿色色谱分析技术 7

第五节  离子色谱的发展趋势 7

一、离子色谱固定相的发展 7

二、离子色谱检测技术的发展 10

三、多维离子色谱技术与阀切换技术 12

四、离子色谱的联用技术 13

参考文献 14

第二章  离子色谱的分离机理与影响因素

节  离子交换色谱 16

一、基本概念 16

二、影响分离与保留的因素 20

三、阴离子的分析 48

四、阳离子的分析 72

第二节  离子排斥色谱 86

一、离子排斥色谱的分离机理 86

二、离子排斥色谱的固定相 88

三、离子排斥色谱的淋洗液 89

四、离子排斥色谱中的抑制器和抑制反应 92

五、离子排斥色谱的应用 94

第三节  离子对色谱 99

一、分离机理 99

二、影响保留的主要参数 101

三、离子对色谱的抑制反应 104

四、离子对色谱的应用 105

参考文献 110

第三章  离子色谱柱填料

节  概述 114

第二节  阳离子交换色谱柱填料 116

一、固定相 116

二、典型的柱填料和色谱条件 117

第三节  阴离子交换色谱柱填料 123

一、固定相 123

二、典型的柱填料和色谱条件 127

三、专用阴离子色谱柱 138

第四节  离子排斥色谱的柱填料 138

一、固定相 138

二、典型的柱填料和色谱条件 141

第五节  非抑制型离子色谱的柱填料 142

一、固定相 142

二、典型的柱填料和色谱条件 143

第六节  新型的柱填料 144

一、可调节容量的阴离子交换分离柱 144

二、反相与离子交换混合分离机理的色谱柱 146

三、整体柱 149

四、发展趋势 152

参考文献 152

第四章  离子色谱的抑制技术

节  抑制器的工作原理及发展 155

一、抑制器的工作原理 155

二、抑制器的发展和分类 157

第二节  抑制器的类型 158

一、离子交换树脂填充式抑制柱 158

二、连续再生式膜抑制器 161

三、电化学连续再生抑制器 163

第三节  其他类型的抑制器和抑制器辅助装置 167

一、Atlas抑制器 167

二、DS-Plus抑制器 168

三、二氧化碳去除装置 169

四、替换反应器与除盐装置 170

第四节  离子色谱抑制器的主要性能指标及使用维护 173

一、主要性能指标 173

二、电化学抑制器的使用 173

三、电化学抑制器的维护 173

参考文献 174

第五章  离子色谱常用检测器

节  概述 176

第二节  电导检测器 177

一、电导检测器的基本原理 177

二、影响电导测定的几个因素 180

三、电导检测器的主要性能指标 181

四、电导检测器的常见故障以及处理方法 181

第三节  电荷检测器 182

一、电荷检测器的工作原理 182

二、电荷检测器使用中的几个问题 184

第四节  安培检测器 186

一、概述 186

二、安培检测器的工作原理及结构 186

三、安培检测器的常见故障及排除 194

第五节  光学检测器 196

一、紫外-可见光检测器的基本原理与结构 196

二、荧光检测器 200

参考文献 200

第六章  离子色谱样品的前处理

节  概述 201

第二节  样品消解方法 203

一、干式灰化法 203

二、氧瓶/氧弹燃烧法 204

三、湿式消解法 206

四、高温水解 207

五、快速水蒸气蒸馏 210

六、紫外光分解法 211

七、微波消解法 214

第三节  样品净化技术 219

一、固相萃取 219

二、膜技术 225

三、阀切换与柱切换技术 229

参考文献 238

第七章  离子色谱的应用

节  分析方法改进和发展中的几个要点 242

一、概述 242

二、分离方式和检测方式的选择 243

三、色谱条件的优化 244

四、离子色谱的负峰 248

第二节  离子色谱在环境分析中的应用 249

一、常见无机阴、阳离子的分析 249

二、环境空气中有机酸的分析 251

三、含氮与含磷化合物的分析 251

四、高氯酸盐的分析 265

五、铬的分析 273

六、砷与硒的价态与形态分析 277

七、氰化物与金属氰络合物的分析 279

第三节  离子色谱在食品和饮料分析中的应用 282

一、概述 282

二、无机阴离子的分析 283

三、有机酸的分析 311

四、胺和有机碱的分析 315

五、甜味剂与人工合成食用色素的分析 319

六、碳水化合物（糖类）和氨基酸的分析 325

第四节  离子色谱在工业分析中的应用 339

一、微电子、电力工业中的痕量分析 339

二、石油化工分析中的应用 344

三、化学试剂中杂质的分析 350

第五节  离子色谱在医疗卫生中的应用 356

一、体液中无机和有机阴、阳离子的分析 357

二、糖类化合物和蛋白质的分析 359

三、氨基酸的分析 360

四、化妆品中胺类化合物与有机酸的分析 362

第六节  离子色谱在药物分析中的应用 365

一、概述 365

二、药物对离子和药物赋形剂的分析 365

三、双膦酸盐类药物的分析 366

四、抗生素的分析 369

五、中药的分析 371

六、其他药物的分析 374

第七节  离子色谱在农业分析中的应用 375

一、化肥分析中的应用 375

二、草甘膦除草剂的分析 376

三、植物生长调节剂的分析 377

四、饲料分析中的应用 378

参考文献 379

第八章  仪器常见故障的排除和色谱柱的清洗

节  仪器的例行保养与常见故障的排除 391

一、分析泵和输液系统 391

二、检测器常见故障 396

三、色谱柱常见故障 396

四、抑制器使用中的常见故障 399

第二节  色谱柱和抑制器的保存与清洗 401

一、色谱柱的保存方法 401

二、抑制器的保存方法 401

三、色谱柱与抑制器的清洗 402

附录

一、离子色谱的标准方法 404

二、有机酸的pKa值 410

前言离子色谱（IC）是液相色谱（LC）的一种模式，主要用于阴、阳离子的分析。对难以用其他仪器和方法分析的常见阴离子、阳离子、小分子有机酸和有机胺类等组分的分析，离子色谱法具有选择性独特、可同时分析多组分、很少用有机溶剂等突出优点。基于上述优点，离子色谱法自1975年问世以来发展很快，已在环境监测、食品分析、工业生产、医疗卫生、生化与药物等领域得到广泛应用，特别是近10年来在生化与药物分析中的应用发展迅速。近10年新增加的用离子色谱的标准方法多达80余项。本书的版于2000年由化学工业出版社出版，2005年出版的第二版在版的基础上对各章节做了必要的修改和补充，增加了五年发展的新内容。第二版出版至今已有十余年，在此期间离子色谱技术在理论、应用及软件和硬件等方面都有新的发展，其应用从主要用于无机阴、阳离子的分析发展成为在无机离子和有机离子的分析中起重要作用的分析技术。因此本版内容的改动较大。将离子色谱的三种分离方式（2005年版的第三～五章）合并成一章（本版的第二章），增加了使用广泛的离子交换分离的内容，压缩了应用较少的离子排斥与离子对色谱的内容；将离子色谱的关键部件抑制器单独作为一章（本版的第四章）；对离子色谱的应用，除增加了近十余年来的新应用以及在生化与药物分析中的应用之外，还增加了对方法发展的阐述；参考文献中尽可能增加国内期刊的文章。离子色谱不同于高效液相色谱（HPLC）的独特选择性，是其快速发展的推动力。两项成就加速了离子色谱的发展，一项是淋洗液在线发生器，只用水即可在线得到高纯氢氧根（OH?）淋洗液与碳酸盐淋洗液，使用氢氧根淋洗液的梯度淋洗可成功实施；另一项是高效电解抑制器的发展。只用水不用化学试剂进行一项分析，而且废液也是清洁的水，对使用者来说，除标准溶液与样品，水是的试剂。这样绿色环保的分析技术在分析化学中几乎找不到先例。与HPLC不同，IC中影响选择性的关键因素是固定相，分离柱是IC的关键部件，新的离子交换剂的研究一直是IC发展中挑战性的目标，是IC研究的热点。抑制器是离子色谱不同于HPLC的关键部件，构成离子色谱应用广的抑制型电导，近年来有较多的改进与发展。因此本书将离子色谱的固定相与抑制器分别单独作为一章来讨论。在离子色谱应用一章中，较系统地介绍了其在环境、食品、工业、生化和药物等领域的应用，还重点讨论了根据待测化合物的化学和物理性质如何选择固定相、流动相以及检测器，为读者做方法发展提供参考。本书在编写过程中，得到中国科学院生态环境研究中心环境化学与生态毒理学国家重点实验室、赛默飞世尔科技有限公司中国应用实验室的大力支持；浙江工业大学黄忠平老师、浙江省中医药研究院王娜妮老师与宁波疾病预防控制中心金米聪研究员参加了部分编写工作；丁晓静博士为样品前处理提供了基础资料（第二版）；丛书副主编汪正范教授对书稿进行了审阅。在此一并表示衷心的感谢。由于编者的水平有限，本书中的不足之处在所难免，恳请广大读者批评指正。编著者 2017年10月于北京 版前言离子色谱是高效液相色谱的一种模式，主要用于阴、阳离子的分析。离子色谱法具有选择性好，灵敏、快速、简便，可同时测定多组分，特别是难以用其他仪器和方法分析的组分。基于上述优点，离子色谱法自1975年问世以来发展很快，已在环境监测、电力、半导体工业、食品、石油化工、医疗卫生和生化等领域得到广泛应用，并有数十项获有关国家批准的标准方法。本书作者（之一）15年前与刘开录先生合作撰写了《离子色谱》一书，1986年由中国科学出版社出版。15年在近代科学发展史中应是一段较长的时间，离子色谱技术在硬件、软件、理论及应用等方面都有了很大的发展。其应用从主要用于无机阴离子的分析发展成为在无机离子和有机离子分析中起重要作用的分析技术。为了促进离子色谱技术的普及和发展，有利于离子色谱分析工作的开展和提高，我们撰写了本书，供广大读者参阅。本书较系统地阐述了离子色谱的原理、新技术及应用。全书分十章：章绪论，介绍了离子色谱的定义概念及各种分离方式的特点；第二章介绍了离子色谱的固定相；第三、四、五章分别系统地讨论了离子色谱的3种分离方式——离子交换、离子排斥和离子对色谱的分离机理及抑制机理，影响保留的主要参数，流动相的选择，用于无机阴离子、有机阴离子以及阳离子分析的典型色谱条件；第六章主要介绍非抑制型电导检测离子色谱；第七章重点介绍离子色谱常用的电化学和光学检测器；第八、九两章较系统地介绍了分析方法的开发和在环境、高纯水、食品、生化和石化等领域中的应用；第十章介绍仪器常规故障的排除和柱子的保护及清洗。在本书中全面贯彻了国家标准《GB 3100～3102—93量和单位》中的有关原则与规定，书中量和单位均按标准进行规范化，对于过去文献中使用的“当量”及相关的术语等，全部改用以“物质的量”为基准的表达。为保持与文献数据的一致性，在采用物质的量的单位“摩尔”（mol）时，其基本单元全部用“当量粒子”。本书在编写过程中得到中国科学院生态环境研究中心离子色谱组和美国Dionex公司的大力支持，并得到天美公司的赞助。本书完稿之后，承北京理工大学傅若农教授审阅，并提出宝贵意见。在此一并表示衷心的感谢。由于我们水平所限，书中不妥和错误之处在所难免，敬请读者错正。牟世芬 刘克纳 2000年4月于北京 第二版前言离子色谱是高效液相色谱的一种模式，主要用于阴离子、阳离子的分析。对难以用其他仪器和方法分析的常见阴离子、阳离子、有机酸和有机胺类等组分的分析，离子色谱法具有选择性好，灵敏、快速、简便，可同时测定多组分的突出优点。基于上述优点，离子色谱法自1975年问世以来发展很快，已在环境监测、电力、半导体工业、食品、石油化工、医疗卫生和生化等领域得到广泛应用，已有数十项成为有关权威机构的标准方法。 本书的版于2000年由化学工业出版社出版。至今已过去5年，在此期间离子色谱技术在理论、应用及软件和硬件等方面都有新的发展，其应用从主要用于无机阴离子、阳离子的分析发展成为在无机离子和有机离子的分析中起重要作用的分析技术。本书在版的基础上对各章节都做了必要的修改和补充，增加了近5年来发展的新内容。 近年来离子色谱发展的一项重要突破是对氢氧根离子（OH?）选择性的高效亲水性固定相以及可产生高纯氢氧化钾淋洗液的“在线”淋洗液发生器的商品化。这一技术提高了离子色谱方法的灵敏度，扩展了离子色谱的应用，用等浓度泵作梯度淋洗，使梯度淋洗与等浓度淋洗同样方便，对使用者来说，水是的试剂。 由于常见的阴离子、阳离子是离子色谱分析的灵敏成分，对离子色谱分析样品的前处理方法有其特殊要求，因此，本书增加了样品前处理方面的内容。 在应用一章中，较系统地介绍了离子色谱在环境、半导体、食品、生化和石化等领域的应用，还重点讨论了根据待测成分的化学和物理性质如何选择固定相、流动相以及检测器。 本书、二、三、四、五章和第八章的、二、五、六、七节由牟世芬编写；第六、九章和第八章的第三、四节由刘克纳编写；第七章由丁晓静编写；全书由牟世芬统稿。 本书在编写过程中，得到中国科学院生态环境研究中心环境化学与生态毒理学国家重点实验室和美国Dionex公司的大力支持，丛书主编傅若农教授审阅全稿，在此一并表示衷心感谢。 由于编者的水平有限，本书中的不妥和错误在所难免，恳请广大读者批评指正。牟世芬 2005年3月于北京