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本文是瑞士万通离子色谱发展史系列文章的第三部分,重点介绍了从20世纪中期到近几年的发展情况。在这段时间内,瑞士万通推出了二氧化碳抑制器,与化学抑制器形成双抑制系统,通过降低色谱图中的基线干扰,提高分析的灵敏度。此外本文还将介绍瑞士万通第四代和第五代离子色谱,向世界展示瑞士万通专业、灵活、智能的离子色谱技术。

2005:双抑制系统上线

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图 1. 化学抑制下的色谱图。蓝色部分表示在定量计算时未包括的部分。负峰是pH变化导致的真实基线。

2005年我们开始在离子色谱中使用双抑制系统以解决单独化学抑制带来的一些问题。

在化学抑制中(使用离子交换树脂的抑制器模块, MSM),碳酸的电离使得背景电导率约为15µS/cm。这样就会有较为明显的水负峰和系统峰(来自碳酸盐)。碳酸盐浓度较大时,系统峰可能会干扰色谱图中目标峰。

待测阴离子的配对离子在化学抑制器中被H+替换,从而引起阴离子出峰时间范围内淋洗液中pH的变化,进而引起碳酸与碳酸根的电离平衡向碳酸方向移动,导致电导率下降。如图1所示。

我们计算峰面积时所用的基线如图中红色直线所示,但是真实的基线在待测离子峰下有轻微的负偏差,这个偏差在我们计算峰面积时并没有考虑进去。

这种影响会导致标准曲线偏离线性,如果再有其他影响,这个时候可能就需要采用二次曲线拟合。

点击下方链接下载相关资料,了解不同抑制器(MSM和MCS)的工作原理和相关应用。

海报:离子色谱中的双抑制系统

 

阴离子分析中的双抑制系统

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图 2. 只使用化学抑制技术(蓝色)和使用用双抑制技术的标准阴离子色谱(红色)叠加图。水负峰(1)和系统峰(2,碳酸盐峰)在双抑制系统中不再出现。

双抑制系统是化学抑制技术和二氧化碳抑制技术的结合。瑞士万通二氧化碳抑制器(MCS)在化学抑制之后、电导检测之前将化学抑制产生的二氧化碳从淋洗液中移除,电离平衡的变化使得碳酸氢根转化为可溶解的二氧化碳。因此,双抑制技术可以将背景电导率降低到<1 µS/cm,几乎相当于超纯水本身。

 

双抑制技术可以大大降低水负峰和系统峰,前者使得早期洗脱的目标峰(图2)更容易分离,如氟化物,后者减少了对目标峰的干扰。将MCS与MSM结合使用,可有效避免pH变化带来的基线负峰,从而改善线性。尽管如此,在校准一个或多个数量级的浓度范围时,仍然建议使用二次曲线拟合。

点击下载使用双抑制技术的阴阳离子分析报告

瑞士万通应用报告查询:双抑制离子色谱系统 

 

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图 3. 瑞士万通离子色谱家族新成员(从左到右):850专业型离子色谱仪,881集成型离子色谱仪,882集成型离子色谱仪和883离子色谱仪

第四代:智能型离子色谱仪——2007

2007年,瑞士万通第四代离子色谱系统问世。除了更强大的数据处理功能外,这也是环球头一款款智能离子色谱系统。

 

在2007年推出850专业型离子色谱系列后,为满足各实验室不同的检测和样品处理需求,2009年瑞士万通又推出了相应的集成型离子色谱(881 集成型离子色谱和882集成型离子色谱)(图3)。同年,基础款883离子色谱仪也在随后问世(图3)。

除了对硬件模块的常规改进外,第四代离子色谱的电导检测器也从模拟信号转为数字信号。上一代的电导检测器包括一个独立的检测器块和一个电子单元,它虽然能够覆盖离子色谱的全部电导率信号范围,但是为了获得非常合适的信号质量,我们通常需要设置一个测量范围和理想量程(例如20 µS/V)。

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图 4. 用于瑞士万通离子色谱硬件控制和数据分析的MagIC Net软件

 

用于850专业型离子色谱的新型电率检测器仅由 "检测器模块 "本身组成。所有的电子元件均集成在恒温检测模块内,大大改善了信号的稳定性,同时非常明显地降低了噪声。数字信号的检测器可以处理全量程的电导率,无需再进行测量范围或量程设置。

 

MagIC Net 是瑞士万通全自主开发的用于硬件控制和数据处理的新软件,增加了许多新的特性和功能(图4),智能型离子色谱也由此诞生。智能型离子色谱可以自动识别大多数硬件,如高压泵、色谱柱等。这些信息会自动记录到每一次测定中,用户可以借此对分析结果进行追踪溯源。

MagIC Net软件还具有更多的控制功能,可以实现更复杂的英蓝样品前处理技术。例如英蓝逻辑稀释样品前处理技术,MagIC Net软件可自动对标准品、质控标准品或者样品进行逻辑稀释。头一次次分析后,MagIC Net软件可以自动判断检测结果是否超出校准曲线范围,如果超出范围,MagIC Net软件会自动重新计算稀释倍数,并使用新的数值重新稀释后再进行测试。这样所有待测物都可以得到准确测量,而不需要手动重新稀释和重新进样。

第五代离子色谱:可灵活配置的模块化离子色谱仪——2013

T第五代瑞士万通离子色谱系统由原来的专业型离子色谱升级而来,可以开展更多更的复杂应用开发。940谱峰思维离子色谱系统930集成型离子色谱仪子于2013年正式推出(图5)。.

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图 5. 配置灵活的940谱峰思维智能离子色谱系统(左)和930集成型智能离子色谱系统(右)

在这些仪器之后,瑞士万通又相继推出了942扩展模块和带有电导和/或安培检测器的945专业检测器模块,进一步扩展了应用范围。

同样在2013年,瑞士万通还推出了的941淋洗液自动配置模块,能够通过自动稀释浓缩试剂来实现淋洗液的连续自动配置。其中所用浓缩试剂既可以自行配置也可以购买商业化产品,非常灵活,不会受到任何限制。

图6. 实验室离子色谱高端配置:瑞士万通940谱峰思维阴阳离子双通道离子色谱系统,包含电导检测器,2个942扩展模块和1个941淋洗液自动配置模块。

智能离子色谱:不仅局限在实验室使用

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图7. 用于阴离子分析的瑞士万通Process IC TWO在线离子色谱,可选配ELGA®公司的PURELAB® flex 5/6超纯水机,从而实现超纯水的在线供应。

除了新款MagIC Net软件外,瑞士万通还在2016年开发并推出了两款在线离子色谱仪:Process IC ONE和Process IC TWO。这两个型号的区别只是在测量通道和检测器的数量上有所不同(图7)。在线离子色谱仪采用具有与实验室相同功能的940专业型离子色谱系统,然后加上坚固的外壳使之能够适应恶劣的工业环境。

在线离子色谱仪可以配备九个湿化学处理模块对样品进行处理,再加上英蓝样品前处理技术(如英蓝超滤技术和英蓝逻辑稀释技术)和自动淋洗液配置技术的使用,瑞士万通在线离子色谱仪可以连续不断对多达20个点位依次进行分析,同时监控工厂内多个区域,从而扩展了实验室仪器的应用范围。此外仪器还内置了液位传感器,当发生泄露或数据异常时可以自动报警,减少维护频次,大大增加仪器的正常运行时间。

您对使用离子色谱进行工业过程分析感兴趣吗?您知道它还可以用于室内和环境空气质量监测吗?点击下方链接下载在线离子色谱仪应用报告。

在线离子色谱仪应用报告

再下一代的离子色谱会是什么样呢?

21世纪一十年代中期之后,人们更加关注离子色谱联用技术的发展,离子色谱开始成为困难样品综合分析解决方案的一部分。在下一篇文章中,我们将与您分享瑞士万通联用技术,如 TitrIC 和 VoltIC

作者
Läubli

Dr. Markus Läubli

Manager Marketing Support IC
Metrohm International Headquarters, Herisau, Switzerland

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