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與HPLC一樣，分離柱是離子色譜儀重要的組成部分。離子色譜的分離機(jī)理主要是離子交換，基于離子交換樹(shù)脂上可離解的離子與流動(dòng)相中具有相同電荷的溶質(zhì)離子之間進(jìn)行的可逆交換，不同的離子因與交換劑的親和力不同而被分離，與HPLC不同的是，離子色譜選擇性的改變主要是通過(guò)采用不同的固定相來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
1 陰離子交換分離柱
陰離子交換分離柱使用的填料主要是表面附聚薄殼型陰離子交換樹(shù)脂。樹(shù)脂的內(nèi)核是苯乙烯一二乙烯苯的共聚物(PS-DVB)，核外是一層磺化層，外層是粒度均勻的單層季銨化乳膠顆粒，以離子鍵結(jié)合在磺化層上。由于樹(shù)脂的表面*被乳膠顆粒覆蓋，所以乳膠的性質(zhì)決定了固定相的選擇性。由于薄膜層快速的運(yùn)動(dòng)和大的滲透能力，薄殼材料比一般微孔離子交換物有更高的交換效能。這種類(lèi)型的固定相的性能主要由三個(gè)因素決定：PS-DVB樹(shù)脂的交聯(lián)度、乳膠顆粒的材料、季錢(qián)功能基的類(lèi)型和結(jié)構(gòu)。
早期的薄殼材料的核心顆粒采用15~40μ范圍的球型PS-DVB樹(shù)脂。這種微粒的交聯(lián)度一般為2%~5%，有足夠的物理穩(wěn)定性。然而5%交聯(lián)度PS-DVB微粒沒(méi)有足夠的硬度允許使用有機(jī)溶劑，它們只能用水溶液作為流動(dòng)相。使用乙烯基苯乙烯(EVB)、交聯(lián)度為55%的二乙烯苯的固定相是離子色譜發(fā)展的一大進(jìn)步，因?yàn)橛袡C(jī)溶劑如：甲醇、乙醇、丙三醇、乙睛，可以高濃度地加入到流動(dòng)相中以改變分離的選擇性。
離子交換乳膠一般采用直徑為10~500nm的微粒，以200nm為通用。陰離子交換柱所用的乳膠主要通過(guò)與苯乙烯基氯(VBC)或甲基丙烯酸醋縮水甘油脂(GMA)的聚合物制備。甲基丙烯酸酶材料的性能優(yōu)異，表現(xiàn)為：
(1)對(duì)陰離子如腆離子和硫氨根離子選擇性非常好。
(2)可以增大F-與水峰的分離。
(3)可以用來(lái)分離鹵氧化合物陰離子，如溴酸根離子、亞氯酸根離子和氯酸根離子。在Dionex公司近研制的IonPac AS9-HC柱上，鹵氧化合物和一般無(wú)機(jī)陰離子被成功分離，其固定相是由55%交聯(lián)度超孔EVB-DVB顆粒涂潰15%交聯(lián)度縮水甘油乙氧基甲基丙烯酸醋的聚合物。
季銨功能基的結(jié)構(gòu)也是影響選擇性的重要因素。從理論上講，季銨功能基的結(jié)構(gòu)有數(shù)百種可能，對(duì)于這方面已進(jìn)行了許多研究。一般情況下，當(dāng)功能基的大小增加時(shí)，親水性多價(jià)陰離子的保留時(shí)間減少。親水性一價(jià)限離子受功能團(tuán)大小的影響較小，而且當(dāng)功能團(tuán)大小增加時(shí)，保留時(shí)間略有增加。易極化陰離子受功能基水合作用的影響較大，當(dāng)功能基變得更疏水時(shí)，它們的保留時(shí)間減少。燒基醇委錢(qián)功能基樹(shù)脂對(duì)OH-的親和力顯著增強(qiáng)，被稱(chēng)為OH-選擇性樹(shù)脂，適合于用氫氧化物作為淋洗液。例如：Dionex公司的IonPac AS11，該柱以Na-ON溶液為淋洗液進(jìn)行梯度淋洗，可以一次分離34種無(wú)機(jī)和有機(jī)酸陰離子表現(xiàn)出非常好的性能。
2 陽(yáng)離子交換分離柱
廣泛應(yīng)用的陽(yáng)離子交換分離柱使用的是薄殼型樹(shù)脂，樹(shù)脂核是惰性PS-DVB共聚物，核的表面以共價(jià)鍵結(jié)合陽(yáng)離子交換功能基。以前，陽(yáng)離交換功能基大多采用磺酸基，一價(jià)陽(yáng)離子和二價(jià)陽(yáng)離子在磺化陽(yáng)離子交換劑上的保留行為差異太大，使得這兩類(lèi)離子的同時(shí)分析變得非常困難，只能分別進(jìn)行。一價(jià)陽(yáng)離子的洗脫采用無(wú)機(jī)強(qiáng)酸溶液，二價(jià)陽(yáng)離子則采用擰橡酸與己二胺的混合溶液。研究表明，改變陽(yáng)離子交換或離子交換功能基的密度可改變其選擇性，從而達(dá)到一價(jià)陽(yáng)離子和二價(jià)陽(yáng)離子同時(shí)分離的目的。美國(guó)Dionex公司的IonPac CS12A陽(yáng)離子交換分離柱使用接枝型羧酸和磷酸功能基的固定相；IonPac CS11陽(yáng)離子交換分離柱仍采用磺酸基固定相，但改變了交換基的密度。這兩種分離柱都可以使用等濃度淋洗，一次進(jìn)樣，同時(shí)分離堿金屬和堿土金屬離子。近，kazutoku Ohta等人以硅膠作固定相，利用硅膠本身的離子交換功能，采用添加了冠酷的淋洗液，成功地同時(shí)分離了一價(jià)和二價(jià)陽(yáng)離子。
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