離子色譜膜抑制器原理
今天用戶問(wèn)我離子色譜膜抑制器為什么要加電流，我想要解答這個(gè)問(wèn)題必須從抑制器的原理說(shuō)起。
如圖1.所示， 電化學(xué)自動(dòng)再生抑制器由兩張膜分為三個(gè)室，形成三室結(jié)構(gòu)。
在陽(yáng)極和陰極施加恒定的直流電流，通過(guò)兩極的水電解，分別發(fā)生氧化和還原反應(yīng)
陽(yáng)極：H2O - 2e = 2H＋ + 1/2O2 ↑
陰極：2H2O + 2e = 2OH- + H2 ↑
那么產(chǎn)生H+和OH-有什么作用呢？接著向下看。
如圖2.所示是離子色譜的原理圖
圖2.離子色譜膜抑制器原理圖
抑制器作用是提高檢測(cè)靈敏度，降低背景電導(dǎo)。具體怎么實(shí)現(xiàn)的我們來(lái)分析。
如圖2所示，淋洗液攜帶被分析離子從上至下進(jìn)入抑制器的抑制室，抑制室兩側(cè)分別是陽(yáng)離子選擇性透過(guò)離子交換膜，由于Donan排斥作用，只有陽(yáng)離子可以通過(guò)陽(yáng)膜。陽(yáng)極電解水產(chǎn)生的H離子在電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)下，向陰極移動(dòng)，透過(guò)陽(yáng)極室一側(cè)的陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入抑制室，與相應(yīng)陰離子形成酸，而抑制室中的陽(yáng)離子，如鈉離子同樣在電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)下透過(guò)陰極室一側(cè)陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入陰極室，與陰極室電解產(chǎn)生的OH離子形成堿從廢液管排出。以上過(guò)程將抑制室的陽(yáng)離子全部替換為H離子。陰極室電解水產(chǎn)生的OH根離子在電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)下有向陽(yáng)極遷移的趨勢(shì)，但由于陽(yáng)離子交換膜的阻擋無(wú)法實(shí)現(xiàn)。
那么陰極室和陽(yáng)極室的電解水用的是哪里的水呢？這就談到抑制器的再生液了，自再生抑制器的再生室來(lái)自電導(dǎo)池出口的檢測(cè)廢液，我們可以看到電導(dǎo)池出口與抑制器的再生液入口(regen in)相連,這些液體進(jìn)入抑制器后被分配給陰極室和陽(yáng)極室。分配通過(guò)一個(gè)類似三通的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，兩個(gè)室自由分配，分配到的量與陰極室和陽(yáng)極室的壓力有關(guān)，阻力大的一側(cè)會(huì)分配到更少的再生液。如果一側(cè)完全堵死就不會(huì)有再生液通過(guò)，抑制器也就失去抑制作用了，電導(dǎo)高是現(xiàn)象之一。堵塞通常發(fā)生的陰極，因?yàn)殛帢O的產(chǎn)物是堿，如果樣品的硬度很大陰極就會(huì)生成較多的沉淀，日積月累導(dǎo)致抑制室損壞。
當(dāng)淋洗液濃度高時(shí)就需要電解產(chǎn)生更多的H離子來(lái)完成抑制過(guò)程，加大電流可以實(shí)現(xiàn)這個(gè)過(guò)程，電解水產(chǎn)生的離子濃度與電流成正比，即電流越大，產(chǎn)生的H離子越多，具體多大電流更適合，不同的抑制器容量不一樣，我們可以用單位電流可以抑制的淋洗液濃度來(lái)衡量抑制器容量，比如WLK-8A陰離子抑制器、ASRS300、AERS500陰離子抑制器的容量都是0.4mM/mA，1mL/min流速 下，按最大200mA電流計(jì)算 ，可完全抑制80mM的NaOH。
抑制容量是抑制器的一項(xiàng)重要指標(biāo)，更高的抑制容量可以抑制更高濃度的淋洗液，我們知道梯度分析時(shí)，梯度程序后段的淋洗液濃度通常在40mM以上，只有更好的抑制器才能滿足梯度分析的要求。筆者在用戶實(shí)驗(yàn)室見到過(guò)一個(gè)廠家的抑制器，為了討論方便下文 我們稱之為A抑制器，使用1.8mM碳酸鈉-1.7mM碳酸氫鈉淋洗液，流速1.5mL/min，加的電流是70mA，再小時(shí)抑制效果不好。儀器的抑制器最大電流通常是200mA,我們可以試算一下，在最大200mA的電流時(shí)A抑制器最大可抑制多少OH根。
我們首先計(jì)算一下A抑制器的電流系數(shù)，電流與淋洗液濃度和流速成下比，即電流=淋洗液濃度*流速*電流系數(shù)
70/1.5/(1.8*2+1.7）=8.8
根據(jù)這個(gè)系數(shù)我們來(lái)計(jì)算200mA電流下可以抑制多大濃度OH：
200/8.8/1.5=15mM
15mM的OH根本不能滿足梯度淋洗的要求，不過(guò)A抑制器在常規(guī)分析時(shí)是可以使用的。
我們?cè)賮?lái)算一下同等條件下（1.8mM碳酸鈉-1.7mM碳酸氫鈉淋洗液，流速1.5mL/min），使用WLK-8A陰離子抑制器需要多大的電流：
（1.8*2+1.7）*1.5*2.5=19.8mA
19.8mA就可以完成上文提到A抑制器70mA的工作。
文章開頭提問(wèn)離子色譜抑制器為什么要加電流，通過(guò)以上分析我們可以看出離子色譜加電流的原因，并且加多大還有這么多的學(xué)問(wèn)，希望我的解答可以幫助到你。
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