本發(fā)明涉及目的弱解離分析物的離子色譜和增強(qiáng)檢測。

背景技術(shù)：

抑制電導(dǎo)陰離子色譜(scac)應(yīng)用范圍從半導(dǎo)體制造中的痕量分析ⁱ到藥物分析ⁱⁱ，僅舉幾例。雖然scac擅長于測量強(qiáng)酸性陰離子，但弱酸性陰離子響應(yīng)不良或完全不響應(yīng)。盡管具有pka<7的酸顯示一定響應(yīng)，但它們以非線性方式顯示響應(yīng)。來自極弱酸(pka≥7.0)的陰離子例如硅酸鹽或氰化物基本上無法測量。

本發(fā)明涉及使用離子色譜("ic")的方法和儀器，其中抑制的分析物在檢測前轉(zhuǎn)換為鹽。

離子色譜是用于分析離子的已知技術(shù)，其通常包括使用含有電解質(zhì)的洗脫劑的色譜分離區(qū)和洗脫劑抑制階段，隨后為通常通過電導(dǎo)檢測器執(zhí)行的檢測。在色譜分離階段，注入樣品的離子從分離柱中洗脫。在抑制階段，洗脫劑電解質(zhì)的電導(dǎo)率而不是分離的離子的電導(dǎo)率被抑制，如果分離的離子來源于強(qiáng)酸或堿。在第一代離子色譜中，電解質(zhì)的抑制或剝離使用離子交換樹脂床。在改善形式的抑制中，使用以纖維或片材形式的荷電膜代替樹脂床。在片材形式中，樣品和洗脫劑在片材的一側(cè)上通過，而在片材的另一側(cè)具有流動(dòng)的再生劑。該片材包括分配來自色譜分離的流出物的再生劑的離子交換膜。膜通過與膜的可交換離子相同電荷的離子，以將洗脫劑的電解質(zhì)轉(zhuǎn)換成弱離子化形式，隨后為離子的檢測。

一種有效形式的抑制器在美國專利號(hào)4,999,098中描述。在這種儀器中，抑制器包括由離子交換膜片隔開的至少一個(gè)再生劑區(qū)室和一個(gè)色譜流出物區(qū)室。該片材允許與其可交換離子相同電荷的離子的跨膜通過。離子交換篩用于再生劑和流出物區(qū)室。來自流出物區(qū)室的流動(dòng)被導(dǎo)向檢測器，例如電導(dǎo)率檢測器，用于檢測分辨的離子種類。篩提供離子交換部位且作用于提供跨越流出物流動(dòng)通道的位點(diǎn)至位點(diǎn)轉(zhuǎn)移路徑，使得抑制能力不再受離子從總體溶液擴(kuò)散到膜的限制。還公開了夾心抑制器，其包括與第一膜片相對(duì)且限定第二再生劑區(qū)室的第二膜片。公開了沿抑制器的長度與兩個(gè)再生劑室連通的間隔開的電極。通過跨越電極應(yīng)用電勢(shì)，存在裝置的抑制能力中的增加。該專利公開了在再生劑流動(dòng)通道中流動(dòng)且由再生劑遞送源供應(yīng)的通常再生劑溶液(酸或堿)。在通常的陰離子分析系統(tǒng)中，氫氧化鈉是洗脫劑且硫酸是再生劑。該專利還公開了使用水來替換電滲析模式中的再生劑溶液。在美國專利號(hào)5,352,360中所述的改善形式的膜抑制器中，來自檢測器的流出物再循環(huán)通過再生劑流動(dòng)通道。

在berglundi.等人anal.chem.63:2175(1991)中，描述了另一個(gè)多重檢測器系統(tǒng)。此處，使用第一電導(dǎo)檢測器執(zhí)行常規(guī)ic。來自該檢測器的流出物序貫經(jīng)過陽離子交換和陰離子交換轉(zhuǎn)換區(qū)。對(duì)于陰離子分析，當(dāng)從抑制器離開時(shí)，來自第一檢測器的流出物是通常ic形式的hx(其中x是分析物陰離子)。公開了兩個(gè)不同類型的轉(zhuǎn)換器。在序貫填充柱形式中，流出物首先通過陽離子(鈉)交換樹脂，并且隨后通過陰離子(氫氧化物)交換樹脂，導(dǎo)致序貫轉(zhuǎn)換，首先轉(zhuǎn)換為nax鹽且其后轉(zhuǎn)換為naoh。還公開了用于此類序貫轉(zhuǎn)換的選擇性滲透膜型轉(zhuǎn)換器。在轉(zhuǎn)換后，氫氧化鈉的離子電導(dǎo)率在第二檢測器中進(jìn)行測量，且與第一檢測器的離子電導(dǎo)率相比較。該論文陳述數(shù)據(jù)揭示了由于抑制基線中隱藏或與強(qiáng)酸峰重疊的極弱酸的峰。它還陳述這種方法允許估計(jì)分析物峰的pk，并且允許無需標(biāo)準(zhǔn)的近似定量。關(guān)于該系統(tǒng)的問題包括下述：(1)由于分別在水合氫離子和鈉以及在陽離子和陰離子交換樹脂上的分析物陰離子和氫氧化物之間的離子交換選擇性中的差異，酸形式分析物不完全轉(zhuǎn)換為naoh；和(2)當(dāng)來自兩個(gè)檢測器的信號(hào)求比率時(shí)，必須補(bǔ)償離子交換柱中的分析物帶分散。對(duì)于弱酸，例如，它可能具有更多的問題，因?yàn)榇嬖诳捎糜阝c離子交換的較少游離水合氫離子。

在pct公開wo9418555中，公開了使用ic原理的儀器和方法，其中不同檢測器提供有用的比較信號(hào)。具體地，在一種形式的儀器中，通常以色譜樹脂柱形式的分離工具在包含電解質(zhì)的洗脫劑的存在下分離分析物離子。來自分離工具的流出物流經(jīng)抑制器工具，用于將電解質(zhì)轉(zhuǎn)換為弱離子化形式且將分析物離子轉(zhuǎn)換為酸或堿形式。抑制流出物流經(jīng)用于檢測離子種類的電導(dǎo)率的第一檢測器且生成第一信號(hào)。系統(tǒng)的該部分是常規(guī)抑制的ic。來自第一檢測器的流出物流經(jīng)鹽轉(zhuǎn)化器，用于將以酸或堿形式的分析物離子轉(zhuǎn)換為鹽形式。隨后，分析物的鹽形式的電導(dǎo)率在第二檢測器工具中進(jìn)行測量且生成第二信號(hào)。分析第一信號(hào)和第二信號(hào)，以代表輸出信號(hào)之間的限定關(guān)系。

在wo9418555的一個(gè)實(shí)施例中，以酸或堿形式的分析物離子在具有相反電荷的成鹽離子的單次轉(zhuǎn)換中轉(zhuǎn)換為其相應(yīng)的鹽。例如，對(duì)于由"x"代表的分析物陰離子，并且使用na⁺離子，nax在第二檢測器工具中進(jìn)行測量。這在本文中被稱為“單次轉(zhuǎn)換模式”。它公開了使分散降到最低的鹽轉(zhuǎn)換器，所述分散可使單次轉(zhuǎn)換類型的峰比率偏斜。一種公開的單次轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換器是在線微電滲析離子源，其通過膜供應(yīng)成鹽離子。它包括成鹽離子源通道、抑制器流出物流動(dòng)通道和分隔兩個(gè)通道的選擇性滲透離子交換膜。膜包括與成鹽離子相同電荷的可交換離子，并且對(duì)離子種類的跨膜通過抗性。電勢(shì)施加于離子源通道和抑制器流出物流動(dòng)通道之間。抑制器流出物流動(dòng)通道與來自抑制器的流出物流體連通。在操作中，對(duì)于酸或堿形式的分析物在第一電導(dǎo)檢測器中生成的信號(hào)用關(guān)于分析物的鹽形式在第二離子電導(dǎo)檢測器中生成的信號(hào)進(jìn)行評(píng)估，以提供非常有用的信息。其他公開的單次轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換器包括離子交換膜屏障的使用，所述離子交換膜屏障不含電解，但具有足以克服donnan屏障的外部酸或堿濃度。另外其他系統(tǒng)包括多孔膜屏障的使用，使用電流或差壓的應(yīng)用，以驅(qū)動(dòng)酸或堿成鹽離子進(jìn)入抑制器流出物流動(dòng)通道內(nèi)。單次轉(zhuǎn)換還通過使抑制器流出物流流經(jīng)離子交換介質(zhì)例如離子交換樹脂床的柱公開，所述柱具有與分析物離子相反電荷的可交換離子。

wo9418555還公開了其中分析物離子是兩次轉(zhuǎn)換的“雙重轉(zhuǎn)換模式”。在這種情況下，分析物離子轉(zhuǎn)換為(a)與單次轉(zhuǎn)換模式中相同類型的抗衡離子的鹽，和(b)通過分析物離子的酸或堿形式與所選擇的陰離子和陽離子的同時(shí)離子交換，與分析物離子相同電荷的共同單一離子的鹽。在使用選擇性滲透膜的一個(gè)實(shí)施例中，抑制器流出物在側(cè)面為兩個(gè)離子源通道的中心通道中流動(dòng)，所述兩個(gè)離子源通道一個(gè)包括陰離子并且另一個(gè)包括陽離子。選擇性滲透膜使離子源通道與抑制器流出物流動(dòng)通道隔開，并且包括一類可交換離子，其允許此類陽離子和陰離子輸送進(jìn)入抑制器流出物流動(dòng)通道內(nèi)，以實(shí)現(xiàn)雙重轉(zhuǎn)換。在另一種同時(shí)的雙重轉(zhuǎn)換中，抑制器流出物從第一檢測器流動(dòng)通過離子交換介質(zhì)例如離子交換樹脂床，所述離子交換介質(zhì)包括與選擇性滲透膜中所需相同類型的可交換陰離子和陽離子。還公開了序貫雙重轉(zhuǎn)換。在一個(gè)實(shí)施例中，抑制器流出物從第一檢測器序貫流經(jīng)相反電荷的兩個(gè)離子交換柱。例如，第一柱包括與分析物離子相同電荷的共同的單一離子，使得在第一柱中形成具有共同陰離子或陽離子的轉(zhuǎn)換酸或堿，所述轉(zhuǎn)換酸或堿傳遞到第二柱用于轉(zhuǎn)換為鹽，或柱的次序可逆轉(zhuǎn)。此外，它公開了用于序貫雙重轉(zhuǎn)換實(shí)施例的選擇性滲透膜系統(tǒng)。

在具有逆流流動(dòng)的化學(xué)模式中使用膜抑制器將抑制的色譜流出物轉(zhuǎn)換為鹽的另一種嘗試公開于yuanhuang,shi-fenmou,ke-naliu,j.chromatography,a832:141-148(1999)中。在這種方法中，僅提供足夠的再生劑溶液，使得抑制不完全。然而，難以控制本底和噪聲。裝置對(duì)給定再生劑濃度的再生劑流速和洗脫劑流速兩者非常敏感。

美國專利號(hào)4,455,233公開了鹽轉(zhuǎn)換的另一種方法，使用具有與分析離子相同電荷的共離子的酸或堿的洗脫劑，其中共離子為水合氫離子或氫氧化物形式。在這種方法中，用于陰離子的電解質(zhì)是酸并且用于陽離子的洗脫劑是堿。洗脫劑和分析物兩者均轉(zhuǎn)換為鹽形式。盡管洗脫劑在鹽形式中具有的電導(dǎo)率低于導(dǎo)電形式，但這種方法中的本底可高達(dá)100us/cm。此類高本底導(dǎo)致更高的色譜噪聲。上述方法一般與用于離子色譜的常用洗脫劑不相容，并且需要容易轉(zhuǎn)換為更低本底的鹽形式的洗脫劑。

通過karu等人ⁱⁱⁱ的近期綜述解決了通過經(jīng)修飾的scac朝向弱酸檢測的各種努力；鑒定的最有希望的方法是在常規(guī)氫氧化物洗脫劑scac系統(tǒng)后的強(qiáng)堿(例如naoh)引入，隨后為第二電導(dǎo)檢測器(d2)。^iv-v在naoh引入后，洗脫酸hx的級(jí)分f轉(zhuǎn)換為nax；f<1并且隨著pka減少而增加(例如，f對(duì)于具有pka10的酸將為0.5，如果堿引入后的ph為10)。d2信號(hào)因此是負(fù)的，并且等于fc(λx--λoh-)，其中c是以eq/l表示的洗脫物濃度，并且λx-和λoh-分別為x^-和oh^-的限制當(dāng)量電導(dǎo)。該方法對(duì)于在scac中響應(yīng)不明顯的極弱酸(10>pka≥7)是非常有吸引力的。scac信號(hào)(d1)和來自d2的信號(hào)的組合還可用于鑒定共洗脫，估計(jì)pka且執(zhí)行通用校準(zhǔn)。^4,5一般方法已擴(kuò)展，因此它可與標(biāo)準(zhǔn)商購可得的設(shè)備一起使用，但極弱酸lod保持在個(gè)位數(shù)μm水平。^vi近來，證實(shí)揮發(fā)性弱酸洗脫物主要是h2s和hcn(以及co2)可通過非極性膜輸送到堿流內(nèi)。^vii不涉及液體混合，并且噪聲改善≥100x，從而按比例改善lod。這對(duì)于構(gòu)成大多數(shù)的非揮發(fā)性無機(jī)酸，例如硼酸鹽、亞砷酸鹽且特別是硅酸鹽當(dāng)然不是有效的。

存在將弱解離分析物轉(zhuǎn)換成鹽形式且有利于針對(duì)低本底檢測此類分析物或后續(xù)反應(yīng)產(chǎn)物的用于有效系統(tǒng)的抑制色譜的需要。本發(fā)明提供了抑制器、包括抑制器的系統(tǒng)以及使用抑制器和系統(tǒng)滿足該需要的方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了在離子交換色譜、弱解離酸和堿的分離和檢測領(lǐng)域中長期公認(rèn)但以前未解決的問題的解決方案。本發(fā)明提供了用于將揮發(fā)性酸或堿引入含有目的分析物的洗脫劑流內(nèi)的裝置和方法。揮發(fā)性酸或堿分別實(shí)現(xiàn)作為堿或酸存在的目的分析物的解離。解離的分析物可針對(duì)揮發(fā)性酸或堿的低本底檢測。在各個(gè)實(shí)施例中，解離的目的分析物使用電導(dǎo)檢測器進(jìn)行檢測。

在一個(gè)示例性實(shí)施例中，本發(fā)明提供了用于在含有弱解離酸或堿的混合物的色譜分離后形成弱解離酸或堿的鹽的裝置，所述色譜分離通過使所述混合物經(jīng)過色譜介質(zhì)進(jìn)行。示例性裝置配置用于整合到色譜介質(zhì)下游的色譜系統(tǒng)內(nèi)，并且包括浸入揮發(fā)性堿或酸的溶液中的可滲透膜。膜采取任何有用的形式(例如平坦或管狀)?？蓾B透膜允許揮發(fā)性堿或酸從溶液通過進(jìn)入可滲透膜的內(nèi)腔內(nèi)，它在其中接觸來自色譜柱的流動(dòng)流出物，從而將弱離子化的酸或弱離子化的堿轉(zhuǎn)換為揮發(fā)性堿或揮發(fā)性酸的相應(yīng)鹽。

在本發(fā)明的另一個(gè)方面，鹽轉(zhuǎn)換在本發(fā)明的可滲透膜裝置中執(zhí)行，利用與可滲透膜的外表面接觸的揮發(fā)性酸或堿。酸或堿(或其溶液)可與膜直接接觸，或者膜可與酸或堿蒸氣接觸，例如膜懸浮接近于酸或堿(或其溶液)。本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例包括用于執(zhí)行上述方法的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括(a)在包含與所述分析物離子相反電荷的電解質(zhì)抗衡離子的洗脫劑的存在下，用于分離所述分析物離子的具有入口和出口的色譜分離器，(b)抑制器，和(c)利用揮發(fā)性酸或堿的本發(fā)明的可滲透膜裝置。

本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例涉及用于樣品溶液中的分析物離子或多重不同分析物離子的抑制離子分析的方法。分析物離子檢測為在本發(fā)明的滲透膜裝置中通過與揮發(fā)性堿或揮發(fā)性酸反應(yīng)形成的分析物離子的鹽。該方法包括下述步驟：(a)通過有效分離分析物離子的分離介質(zhì)以形成分離介質(zhì)流出物流，用包含與分析物離子相反電荷的電解質(zhì)抗衡離子的洗脫劑洗脫樣品溶液，(b)使分離介質(zhì)流出物流流經(jīng)抑制區(qū)，電解質(zhì)抗衡離子在其中被去除，以將電解質(zhì)轉(zhuǎn)換為弱離子化形式，以形成抑制器樣品流出物流，(c)通過與揮發(fā)性堿或揮發(fā)性酸反應(yīng)形成分析物鹽流，在滲透膜裝置中將抑制器樣品流出物流中的分析物離子轉(zhuǎn)換成鹽。其后，檢測分析物鹽。

在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，鹽轉(zhuǎn)換在通過與包含揮發(fā)性酸或堿的流混合分離后執(zhí)行，隨后為使用優(yōu)選的電導(dǎo)檢測器的檢測。在該實(shí)施例中，不使用用于引入揮發(fā)性酸或堿的膜界面，其中揮發(fā)性酸或堿液體直接加入后置柱洗脫劑流中。

本發(fā)明的其他實(shí)施例、目的和優(yōu)點(diǎn)由本文提供的詳述將是顯而易見的。

附圖說明

圖1是示意性顯示的本發(fā)明的裝置的配置。cr-atc，連續(xù)再生的陰離子捕獲柱；paid，滲透性胺引入裝置；d1，第一電導(dǎo)檢測器；d2，毛細(xì)管規(guī)模的第二電導(dǎo)檢測器；三通管(tee)，螺紋10-32和孔尺寸0.50mm。

圖2是示出了使用0.1mmnaoh或0.1mmdea，各種濃度的hcl和hcn(pka9.31)的計(jì)算響應(yīng)的曲線圖。

圖3是示出了膜抑制器的電流對(duì)d1和d2處的基線噪聲的作用的曲線圖。噪聲在扣除基線漂移(從數(shù)據(jù)中扣除的預(yù)測的數(shù)據(jù)最佳線性擬合)后經(jīng)過2.5分鐘時(shí)期進(jìn)行計(jì)算。電流從0.0ma增加到20ma，在每個(gè)步驟中為4ma，而koh洗脫劑保持在2.0mm。在d2處的比電導(dǎo)本底為～31μs/cm。在水再循環(huán)模式中，在paid裝置后的主要洗脫劑流為再生劑流。在外部水模式中，新鮮的di水流用作再生劑流。再循環(huán)模式已使用多天而無噪聲中的增加或者抑制器或cr-atc性能中的劣化。

圖4是示出了使用paid的雙重電導(dǎo)檢測的應(yīng)用的曲線圖。抑制器在時(shí)期0-4和30-36分鐘內(nèi)以20ma操作，并且在4-30分鐘期間關(guān)閉。50μeq/l的10μl注入用于每種離子。來自co2侵入樣品的碳酸鹽和亞硫酸鹽是硫化物標(biāo)準(zhǔn)品中的雜質(zhì)。頂部跡線是常規(guī)抑制的檢測器響應(yīng)，并且底部兩條跡線是在[dea]的兩個(gè)不同水平，27μm和150μm的第二檢測器響應(yīng)。2mmas11柱；流速0.3ml/分鐘。koh梯度圖形就左縱坐標(biāo)而言顯示。

圖5是示出了含有下述的硼硅玻璃樣品小瓶中的硅酸鹽的瞬時(shí)出現(xiàn)的曲線圖：(a)輕度堿性溶液，(b)di水和(c)微酸性溶液。僅(a)含有起始可檢測濃度的硅酸鹽。樣品在所需時(shí)間轉(zhuǎn)移至聚苯乙烯樣品小瓶。分析條件與圖4中相同。

圖6是示出了使用1.0ml樣品注入，在ag24+as24柱上的雙重電導(dǎo)離子色譜的曲線圖。梯度圖形與圖4相同。抑制器電流20ma0-6和32.5-40分鐘且在6-32.5分鐘期間關(guān)閉。樣品濃度(μeq/l)：硅酸鹽(2.0)，氟化物(0.25)和所有其他離子(1.0)。碳酸鹽非有意添加。在該柱設(shè)置下的給定條件下的分離對(duì)于硅酸鹽是良好的，但損害其他分析物的分離。丙酮酸鹽、氰化物和硝酸鹽分別與甲酸鹽、硫化物和硫酸鹽共洗脫，并且不存在于該樣品中。

圖7示出了滲透性胺引入裝置(paid)的設(shè)計(jì)。連接的入口和出口peek管分別長18和10cm。在另一種形式中，teflonaf管纏繞在4mm支撐桿上，通過在100℃下維持30分鐘來熱固化，并且隨后所得到的線圈用于paid中。

圖8是示出了關(guān)于在0-200μm范圍內(nèi)的naoh和二乙胺氫氧化物(deaoh)的理論比電導(dǎo)值的曲線圖。對(duì)于dea，實(shí)線指示實(shí)際數(shù)據(jù)以及最佳二次擬合，而零截距最佳線性擬合由虛線顯示。

圖9是示出了dea濃度和根據(jù)外部dea溶液濃度的流出物比電導(dǎo)的曲線圖。水以0.3ml/分鐘流經(jīng)浸入所述濃度的dea溶液中的長60cm的teflon管(0.28mmi.d.,0.68mmo.d.)。注意在兩種情況下的截距均與零在統(tǒng)計(jì)上無法區(qū)分。

圖10顯示了抑制器電流對(duì)第一檢測器(d1)的基線電導(dǎo)率的作用。設(shè)置如圖1中。koh洗脫劑濃度保持在相對(duì)低的2.0mm，使得抑制器電流自始至終處于大量過量；1ma足以抑制這種洗脫劑。這些顯然過大的電流條件允許檢查系統(tǒng)噪聲的原因，所述系統(tǒng)噪聲也在較低電流下存在，盡管處于較低水平。在典型的抑制器操作中，電流水平在梯度運(yùn)行期間不變；像這樣，電流在大部分運(yùn)行期間顯著過量。在paid中，使用18％(v/v)dea溶液，導(dǎo)致31μs/cm的d2本底。洗脫劑流速0.30ml/分鐘；通過d2的流速為paid流出物的20％(0.06ml/分鐘)；paid流出物的80％再循環(huán)通過抑制器的再生劑通道。電流從0.0ma增加到20ma，步長為4ma。注意當(dāng)施加的電流朝向洗脫劑抑制時(shí)，噪聲一般更低；它是促成噪聲的過量電流。

圖11示出了在不同抑制器電流水平下的負(fù)模式電噴霧全范圍質(zhì)譜；洗脫劑是以0.3ml/分鐘的5mmkoh，抑制器：2mmaers500。2.5ma電流足以抑制這個(gè)洗脫劑的量。注意0ma指示對(duì)抑制器的功率短暫關(guān)閉，它從靜態(tài)離子交換容量繼續(xù)抑制實(shí)質(zhì)時(shí)期。在這種情況下，電流僅在兩個(gè)最高電流水平下顯著過量，并且化學(xué)噪聲主要在高m/z(>1200)區(qū)域中出現(xiàn)。

圖12a示出了兩種不同抑制器的負(fù)離子模式esi-ms掃描。洗脫劑是以0.3ml/分鐘的30mmkoh，伴隨50ma的抑制器電流。光譜在負(fù)模式和正模式(圖12b)兩者中跨越光譜儀的整個(gè)質(zhì)量范圍(30-1500m/z)進(jìn)行記錄。負(fù)離子的總本底比正離子的那種大得多(圖12b)，并且在兩個(gè)抑制器之間可比較。單體離子苯乙烯磺酸鹽在m/z183處明確可見(通過碎片光譜證實(shí))。圖12b使用與負(fù)離子模式中使用的相同規(guī)模，以顯示本底噪聲中的巨大差異。這并不意外，因?yàn)橐种破鲝南疵搫┲腥コ魏螏д姷母蓴_物。在圖12a中，苯乙烯磺酸鹽峰是容易鑒定的，并且它作為接枝單體的存在是容易解釋的。然而，它占總離子流的無意義部分，其中許多集中在m/z500-600周圍。

圖12b與圖12a中相同的兩種不同抑制器條件的抑制器的正離子模式esi-ms掃描。縱坐標(biāo)縮放與圖12a中相同，以示出正模式和負(fù)模式之間的本底中的巨大差異。asrs300數(shù)據(jù)偏移1,5000000個(gè)計(jì)數(shù)，因此兩者可繪制在同一圖上。

圖12c.dionexis25泵直接連接至asrs500，在抑制器前面具有限流器線圈，其以0.5ml/分鐘提供～1200psi的背壓。抑制器在再循環(huán)模式下以50ma的電流進(jìn)行操作。在獲取新的本底光譜之前，使抑制器連續(xù)操作大約8天。注意該圖和上一圖之間的縱坐標(biāo)縮放中的差異。沖洗的確幫助去除特別是對(duì)于單體苯乙烯磺酸鹽的一些信號(hào)，但對(duì)于負(fù)模式，本底仍然是令人難以置信的高。在低波長uv吸光度跡線中沒有可與電導(dǎo)噪聲相關(guān)的模擬噪聲(下圖13顯示了208nm吸光度跡線)。

圖13抑制器電流對(duì)在d1處的基線噪聲的作用(以0.30ml/分鐘的2.0mmkoh)。下跡線，基線電導(dǎo)率跡線；上跡線，在208nm處的agilent1290二極管陣列吸光度跡線。注意電導(dǎo)率噪聲不反映在吸光度數(shù)據(jù)中，表明光學(xué)吸收種類與導(dǎo)電種類不直接相關(guān)。在其他實(shí)驗(yàn)中，我們已作出觀察，所述觀察也表明了這一點(diǎn)，例如，在特定的電流變化實(shí)驗(yàn)期間，平均本底電導(dǎo)率可減少，而吸光度增加。

另外，抑制器流出物的uv吸光度僅在極低波長(<205nm)處可測量，光譜是無特征的，其中吸光度在減少的波長處單調(diào)上升(圖14)，表明負(fù)責(zé)的物種可能不是芳香族的。

圖14在各種抑制器電流下，關(guān)于2mm電生成的koh洗脫劑的抑制的檢測器流出物的吸收光譜。該光譜是無特征的，并且在λ<205nm處顯示一般的指數(shù)上升。盡管很可能存在低uv吸收雜質(zhì)伴隨電流的一般增加，但是它不是特別可再現(xiàn)的，并且吸光度非常低。

圖15在從esrs500抑制器收集并且在5x稀釋后離線測量的各種抑制器電流下的再生劑通道流出物的低波長吸收光譜。洗脫劑是以0.3ml/分鐘的2mmkoh。與圖14中的數(shù)據(jù)比較；峰吸光度為大約100x大。注意在λ>220nm處沒有觀察到顯著的吸收或光譜特征。還值得注意的是，在該上下文中，即使當(dāng)不使用抑制器時(shí)，一些降解產(chǎn)物也會(huì)積累。當(dāng)抑制器在長期儲(chǔ)存之后首次使用時(shí)，uv和質(zhì)譜研究兩者均指示雜質(zhì)本底高得多，并且僅在延長的洗滌/使用后才達(dá)到穩(wěn)態(tài)值。對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用，噪聲的增加將不可感知，但在特定應(yīng)用中，達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)可能需要高達(dá)一周的連續(xù)使用。

圖16a、圖16b、圖16c和圖16d.與圖4相關(guān)的校準(zhǔn)曲線。(a)在d1處的校準(zhǔn)曲線；(b)、(c)、(d)在d2處的校準(zhǔn)曲線：關(guān)于150μmdea的實(shí)心跡線(30.8μs/cm本底)和關(guān)于27μmdea的虛線跡線(本底5.5μs/cm)。關(guān)于每種離子的濃度范圍為2-200μeq/l。

圖17a和圖17b.在使用150μm和27μm[dea]之間的d2處，各種陰離子的lod比和校準(zhǔn)斜率比。檢測極限在表2中列出。本底電導(dǎo)率水平分別為30.8μs/cm和5.5μs/cm，而相應(yīng)的基線噪聲水平分別為4.4和0.83ns/cm。斜率比1指示靈敏度不變，而值<1指示它對(duì)于較低背景[dea](?；撬帷⒐杷猁}、氰化物)較低。lod比落入0.1-0.5的范圍內(nèi)，對(duì)應(yīng)于從150到27μm[dea]的lod中的10-2x改善。

圖18a、圖18b、圖18c和圖18d.對(duì)范圍為(a)強(qiáng)酸至(d)pk＝6的單質(zhì)子洗脫酸的不同濃度(在峰頂點(diǎn)處的50-150μm，d2本底100μmnaoh)的響應(yīng)。模擬的峰曲線是修正的高斯曲線，并且陰離子的當(dāng)量電導(dǎo)(λx-)假定為60。w形峰由不足的本底堿濃度產(chǎn)生。轉(zhuǎn)載自a.；dasgupta,p.k.anal.chem.1995,67,2110-2118.doi:10.1021/ac00109a033.

圖19.使用1.0ml樣品注入的雙重電導(dǎo)檢測。樣品注入時(shí)間，0.0分鐘；樣品上樣時(shí)間，32.5分鐘；抑制器電流，從6-32.5分鐘的0ma和在剩余時(shí)間內(nèi)的20ma。1.0μeq/l的1.0ml注入用于每種離子。碳酸鹽起因于對(duì)樣品的co2侵入。亞硫酸鹽是所使用的硫化物標(biāo)準(zhǔn)品中的雜質(zhì)。甲酸鹽雜質(zhì)來自氰化物標(biāo)準(zhǔn)品和來自環(huán)境空氣中的甲酸對(duì)樣品的侵入兩者。

圖20a、圖20b和圖20c.在d1和d2處的校準(zhǔn)曲線。圖20a顯示了基于d1的輸出的校準(zhǔn)曲線，并且圖20b和20c顯示了基于d2的輸出的校準(zhǔn)曲線。校準(zhǔn)范圍對(duì)于硅酸鹽為0.04-4.0μeq/l，并且對(duì)于所有其他離子為0.02-2.0μeq/l。硅酸鹽、甲酸鹽和氯化物的定量使用as24柱實(shí)現(xiàn)，所有其他在as11柱上實(shí)現(xiàn)。

圖21a是顯示各種濃度的極弱酸(hcn)的響應(yīng)(存在來自基線的負(fù)信號(hào))的曲線圖。

圖21b是顯示了在100μm堿的背景下的極強(qiáng)酸(hcl)響應(yīng)的曲線圖，所述堿在堿性中從強(qiáng)堿(pkb<0)到具有pkb＝5的堿(接近于氨，pkb4.76)不等。

圖22是顯示了其中酸例如hno3用于滲透膜以使弱酸分析物質(zhì)子化的實(shí)施例的圖解。分析物隨后向下游流動(dòng)到管道的不同區(qū)段，以滲透出管道并且被檢測(例如，使用電導(dǎo)檢測器)。

在附圖的若干視圖自始至終，相同的參考標(biāo)記指相應(yīng)的部分。

具體實(shí)施方式

引言

本發(fā)明的系統(tǒng)可用于測定大量離子種類。本發(fā)明提供了用于分離且檢測目的弱酸性或弱堿性分析物的裝置、系統(tǒng)和方法。待測定的種類是酸性或堿性分析物的鹽。合適的樣品包括地表水和其他液體，例如工業(yè)化學(xué)廢物、體液、飲料和飲用水。本發(fā)明的裝置不需要電流源或恒流泵；該設(shè)備易于構(gòu)建和使用。

縮寫

paid是指滲透性胺或酸引入裝置，其是本發(fā)明的裝置。如應(yīng)理解的，本發(fā)明的裝置同樣適用于其中它是滲透性酸引入裝置的形式。

定義

當(dāng)使用術(shù)語“離子種類”時(shí)，它包括以離子形式和分子組分的種類，所述分子在本發(fā)明的條件下是離子化的。

術(shù)語“毛細(xì)管規(guī)?！倍x為涵蓋如化學(xué)分析中一般使用的窄孔毛細(xì)管管道，但并不限于此類毛細(xì)管管道。相反，術(shù)語“毛細(xì)管管道”廣泛地包括尺寸在現(xiàn)有技術(shù)毛細(xì)管管道的內(nèi)部尺寸的數(shù)量級(jí)上的管道。此類毛細(xì)管通常具有范圍為約5至約1,000微米，更優(yōu)選約10至約500微米的孔直徑。此類尺寸任選應(yīng)用于本發(fā)明的滲透性膜裝置、分離器柱或抑制器管道。一段或多段毛細(xì)管可連接以形成連續(xù)的毛細(xì)管管道。毛細(xì)管管道導(dǎo)致例如約0.1至約50μl/分鐘的毛細(xì)管流速。

“弱解離酸”是具有約5至約10的pka的酸分析物。

“弱解離堿”是具有約5至約10的pkb的堿分析物。

“揮發(fā)性酸”或“揮發(fā)性堿”指以蒸氣、純凈液體或溶液形式的分別種類。

“可滲透膜”指對(duì)離子、氣體、酸和/或堿至少部分可滲透的膜。膜可為任何有用的配置，包括平坦、管狀、多環(huán)的等。示例性可滲透膜包括teflonaf和離子交換膜?？蓾B透膜可為氣體可滲透和液體不可滲透的膜(在給定壓力下)。

“洗脫物”指色譜溶質(zhì)或分析物。

示例性實(shí)施例

本發(fā)明提供了在離子交換色譜、弱解離酸和堿的分離和檢測領(lǐng)域中長期公認(rèn)但以前未解決的問題的解決方案。本發(fā)明提供了用于將揮發(fā)性酸或堿引入含有目的分析物的洗脫劑流內(nèi)的裝置和方法。揮發(fā)性酸或堿分別實(shí)現(xiàn)目的分析物，堿或酸的解離。解離的分析物可針對(duì)揮發(fā)性酸或堿的低本底檢測。在各個(gè)實(shí)施例中，解離的目的分析物使用電導(dǎo)檢測器進(jìn)行檢測。

在一個(gè)示例性實(shí)施例中，本發(fā)明提供了用于在含有弱解離酸或堿的混合物的色譜分離后形成弱解離酸或堿的鹽的裝置，所述色譜分離通過使所述混合物經(jīng)過色譜介質(zhì)進(jìn)行。示例性裝置配置用于整合到色譜介質(zhì)下游的色譜系統(tǒng)內(nèi)，并且包括浸入揮發(fā)性堿或酸的溶液中的可滲透膜?？蓾B透膜允許揮發(fā)性堿或酸從溶液通過進(jìn)入可滲透膜的內(nèi)腔內(nèi)，它在其中接觸來自色譜柱的流動(dòng)流出物，從而將弱離子化的酸或弱離子化的堿轉(zhuǎn)換為揮發(fā)性堿或揮發(fā)性酸的相應(yīng)鹽。

本發(fā)明的示例性裝置包括中空膜，所述中空膜對(duì)以其解離形式的目的分析物基本上不可滲透，并且對(duì)揮發(fā)性酸或堿可滲透。示例性裝置包括中空可滲透膜，其中洗脫劑流流過中空膜的內(nèi)腔。膜與揮發(fā)性酸或堿接觸。酸或堿滲透膜，從而進(jìn)入內(nèi)腔且接觸目的分析物，解離目的分析物，由此形成鹽。目的分析物的鹽形式是可檢測的。

在一個(gè)示例性實(shí)施例中，揮發(fā)性酸或堿引入洗脫物流內(nèi)。滲透性酸/堿引入裝置包括窄孔膜管，其對(duì)揮發(fā)性酸或堿是可滲透的，例如teflonaf。teflonaf是由dupont商購可得的無定形氟塑料。酸或堿可滲透膜管浸入揮發(fā)性酸/胺中，或置于與這種揮發(fā)性組分的溶液緊密接近。scac流出物流過可滲透膜的內(nèi)腔。二乙胺(dea)由于其低pkb(3.0)和高蒸氣壓而選擇作為胺試劑。本發(fā)明的鹽轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)和方法提供了基于低水平的酸或堿引入流出物內(nèi)的優(yōu)點(diǎn)。在其中再生劑不是電解再生的一個(gè)示例性實(shí)施例中，滲透裝置不需要電流源或恒流泵。

在一些實(shí)施例中，酸或堿可滲透膜可包括但不限于包含分散在膜各處的親水基團(tuán)的或可具有包含聚丙烯或聚乙烯的不對(duì)稱核，具有涂覆在多孔聚丙烯層之上的頂部親水涂層薄層例如涂層優(yōu)選是無針孔的，由此使得膜對(duì)于本體(bulk)液體流不可滲透。在一些實(shí)施例中，酸或堿可滲透膜可包括聚四氟乙烯(ptfe)。酸或堿可滲透膜可另外包括聚乙烯基底上的輻射接枝聚乙酸乙烯酯膜，其被水解以獲得含親水性氫氧化物的膜?？商娲兀峄驂A可滲透膜還可由聚偏氟乙烯和聚乙酸乙烯酯的混合物制備。在其他實(shí)施例中，酸或堿可滲透膜可為聚合的中性單官能單體，包括但不限于丙烯酸羥基-和烷氧基烷基酯，例如丙烯酸2-羥乙酯、甲基丙烯酸2-羥乙酯、丙烯酸羥丙酯、甲基丙烯酸羥丙酯、丙烯酸2-甲氧基乙酯、丙烯酸2-苯氧基乙酯、甲基丙烯酸2-苯氧基乙酯，以及醚例如縮水甘油醚如1,4丁二醇二縮水甘油醚、烯丙基縮水甘油醚及其組合。

在一個(gè)示例性實(shí)施例中，膜在外部夾套的內(nèi)腔內(nèi)，并且揮發(fā)性酸或揮發(fā)性堿在由膜的外表面和所述外部夾套的內(nèi)表面形成的環(huán)中。揮發(fā)性堿或揮發(fā)性酸可為流動(dòng)或靜態(tài)的。根據(jù)本發(fā)明，揮發(fā)性酸或堿可為與膜的一側(cè)接觸的流體，而scac流出物在另一側(cè)上流動(dòng)。因此，膜可為管狀或平坦配置。

本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例包括用于執(zhí)行上述方法的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括(a)在包含與所述分析物離子相反電荷的電解質(zhì)抗衡離子的洗脫劑的存在下，用于分離所述分析物離子的具有入口和出口的色譜分離器，(b)抑制器，和(c)利用揮發(fā)性酸或堿的本發(fā)明的滲透膜裝置。

在一個(gè)示例性實(shí)施例中，本發(fā)明的裝置并入離子色譜系統(tǒng)內(nèi)，用于分離和檢測弱酸性或弱堿性分析物。離子色譜是用于分析離子的已知技術(shù)，其通常包括使用含有電解質(zhì)的洗脫劑的色譜分離階段和洗脫劑抑制階段，隨后為通常通過電導(dǎo)檢測器的檢測。在色譜分離階段，使用電解質(zhì)作為洗脫劑從分離柱中洗脫注入樣品的離子。在抑制階段，電解質(zhì)的電導(dǎo)率而不是分離的離子(如果來源于強(qiáng)酸/堿)的電導(dǎo)率被抑制，使得分離的離子可通過電導(dǎo)池進(jìn)行測定。這種技術(shù)在美國專利號(hào)3,897,213；3,920,397；3,925,019；和3,926,559中詳細(xì)描述。

圖1顯示了本發(fā)明的裝置和并入裝置的系統(tǒng)的示例性配置。在注射器上游，該系統(tǒng)包括水源、koh洗脫劑生成器和泵，以使水和洗脫劑移動(dòng)通過系統(tǒng)。這種示例性裝置包括連續(xù)再生的離子捕獲柱(cr-atc)。cr-atc去除由洗脫劑生成器生成的潛在雜質(zhì)，并且從thermofisherscientific(dionex,sunnyvale,california)商購可得。在注射器的下游，該系統(tǒng)包括連接到分離柱的保護(hù)柱。分離柱進(jìn)料到抑制器內(nèi)。離開抑制器的流出物進(jìn)入第一檢測器，例如電導(dǎo)檢測器。在經(jīng)過第一檢測器后，流出物經(jīng)過本發(fā)明的滲透性胺或酸引入裝置(paid)，其中目的弱解離酸分析物通過滲透通過paid的膜進(jìn)入抑制流出物流內(nèi)的揮發(fā)性堿或酸轉(zhuǎn)換為其相應(yīng)的鹽形式。離開paid的流出物經(jīng)過三通管的一個(gè)臂且進(jìn)入在其中進(jìn)行檢測的檢測器，例如電導(dǎo)檢測器。離開paid的流出物任選傳遞通過三通管的另一臂并進(jìn)入抑制器的再生劑通道內(nèi)。如應(yīng)了解的，流出物可同時(shí)或序貫地被傳遞到檢測器和抑制器的再生劑通道兩者。

代表性paid裝置顯示于圖1的擴(kuò)展部分和圖7中。關(guān)于抑制器的流出物流入paid裝置的可滲透膜的內(nèi)腔內(nèi)?？蓾B透膜的至少一部分維持在揮發(fā)性堿的溶液中。示例性堿是二烷基胺，例如二乙胺。

本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)了解，參考圖1闡述的裝置、系統(tǒng)和方法同樣適用于在適當(dāng)?shù)纳V分離后的弱可離子化堿的檢測。在該實(shí)施例中，本發(fā)明的可滲透膜裝置維持在揮發(fā)性酸的溶液中。揮發(fā)性酸穿過與目的分析物接觸的可滲透膜，將所述目的分析物轉(zhuǎn)換為其鹽形式。

在一個(gè)示例性實(shí)施例中，圖1的系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)部件為毛細(xì)管規(guī)模。例如，分離柱可為毛細(xì)管規(guī)模。近來，由于與分離過程的小型化相關(guān)的優(yōu)點(diǎn)，使用內(nèi)徑1mm或更小的分離柱的毛細(xì)管高效液相色譜作為分析分離工具已日益普及。離子色譜中的典型分離柱具有范圍為2mm至4mm的柱內(nèi)徑，并且以范圍為0.2至3ml/分鐘的流速操作。以毛細(xì)管形式(即，使用內(nèi)徑約1mm或更小的小孔柱)實(shí)踐離子色譜潛在具有用于離子分析物分析的許多優(yōu)點(diǎn)。使用毛細(xì)管分離柱可改善分離效率和/或速度。以毛細(xì)管形式的分離過程需要量少得多的樣品，且因此提供了與其中樣品量有限的應(yīng)用的改善的相容性。毛細(xì)管離子色譜系統(tǒng)通常以1至20μl/分鐘操作，因此消耗的洗脫劑的量非常小。毛細(xì)管離子色譜具有改善的連續(xù)操作能力，伴隨最低限度的干預(yù)，從而使與系統(tǒng)啟動(dòng)和關(guān)機(jī)相關(guān)的問題降到最低。在低流速下的毛細(xì)管離子色譜操作改善了系統(tǒng)與質(zhì)譜法的相容性。此外，以毛細(xì)管形式的離子色譜實(shí)踐打開了使用填充有更奇特和難以制造的固定相或奇特洗脫劑的新柱，對(duì)于困難應(yīng)用提供新的選擇性的可能性的大門，因?yàn)楹苌龠@樣使用。

在一個(gè)示例性實(shí)施例中，圖1中顯示的一個(gè)或兩個(gè)檢測器(d1、d2)為毛細(xì)管規(guī)模。

圖22顯示了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中本發(fā)明的可滲透膜裝置200分成兩個(gè)區(qū)，酸引入?yún)^(qū)段和弱酸提取區(qū)段。在酸引入?yún)^(qū)段中，強(qiáng)酸例如hno3經(jīng)由酸入口/引入端口220引入膜210的表面。酸滲透膜210且接觸膜210的內(nèi)部區(qū)室內(nèi)的弱解離酸。過量酸通過酸廢液端口230離開。酸還可直接添加而不是通過膜210添加。弱解離酸穿過酸引入?yún)^(qū)段的長度，從而進(jìn)入弱酸提取區(qū)段。去離子水經(jīng)由水引入端口240引入弱酸提取區(qū)段內(nèi)。水接觸膜210的表面，從而提取質(zhì)子化的弱解離酸并將其攜帶離開可滲透膜裝置200且至檢測器，例如，電導(dǎo)檢測器。

在一些實(shí)施例中，可滲透膜裝置200可分成兩個(gè)區(qū)，堿引入?yún)^(qū)段和弱堿提取區(qū)段。在這些實(shí)施例中，在堿引入?yún)^(qū)段中，強(qiáng)堿經(jīng)由類似于酸入口/引入端口220的堿入口/引入端口引入膜210的表面。堿滲透膜210且接觸膜210的內(nèi)部區(qū)室內(nèi)的弱解離堿。堿還可直接添加而不是通過膜210添加。弱解離堿穿過堿引入?yún)^(qū)段的長度，從而進(jìn)入弱堿提取區(qū)段。去離子水經(jīng)由水引入端口例如240引入弱堿提取區(qū)段內(nèi)。水接觸膜210的表面，從而提取去質(zhì)子化的弱解離堿并將其攜帶離開可滲透膜裝置200且至檢測器，例如，電導(dǎo)檢測器。

在一個(gè)示例性實(shí)施例中，可滲透膜210設(shè)置在由材料形成的部件內(nèi)，所述材料對(duì)測定的液體組分基本上不可滲透。不可滲透的外部部件260包括特征在于酸入口端口220和酸出口/廢液端口230的酸引入?yún)^(qū)段。外部不可滲透部件260還包括與酸引入?yún)^(qū)段鄰接的弱解離酸提取區(qū)段，所述酸引入?yún)^(qū)段配置具有水入口/引入端口240和弱解離酸出口端口250。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，弱解離酸出口端口250連接到檢測器，例如電導(dǎo)檢測器?？蓾B透膜210配合在不可滲透部件260的環(huán)(或其他腔)內(nèi)，其中這兩個(gè)部件這樣間隔開，使得流體例如酸和水能夠在可滲透膜210的外表面和不可滲透部件260的內(nèi)表面之間流動(dòng)。

本發(fā)明的示例性系統(tǒng)包括抑制器，其可為在離子色譜中有用或標(biāo)準(zhǔn)的任何形式。抑制離子色譜是用于離子分析的已知技術(shù)。電解質(zhì)的抑制或剝離在美國專利號(hào)3,897,213；3,920,397；3,925,019；和3,926,559通過離子交換樹脂床進(jìn)行描述。不同形式的抑制器柱在美國專利號(hào)4,474,664中描述且公開，其中使用以纖維或片材形式的荷電離子交換膜代替樹脂床。在這種形式的抑制器中，樣品和洗脫劑在膜的一側(cè)上通過，而在另一側(cè)具有流動(dòng)的再生劑，膜分配來自色譜分離的流出物的再生劑。膜通過與膜的可交換離子相同電荷的離子，以將洗脫劑的電解質(zhì)轉(zhuǎn)換成弱離子化形式，隨后為離子的檢測。

另一種膜抑制器裝置公開于美國專利號(hào)4,751,004中。其中，中空纖維抑制器填充有聚合物珠，以減少帶擴(kuò)展。存在此類填充可與其他膜形式一起使用的建議。此外，存在通過使用離子交換填充珠來改善纖維抑制器的功能的建議。沒有闡述關(guān)于這種顆粒為何以改善方式起作用的理論。

另一種抑制系統(tǒng)公開于美國專利號(hào)4,459,357中。其中，來自色譜柱的流出物經(jīng)過由通道兩側(cè)上的平坦膜限定的開放流動(dòng)通道。在兩個(gè)膜的相對(duì)側(cè)上是再生劑溶液經(jīng)過其的開放通道。與纖維抑制器一樣，平坦膜傳遞與膜的可交換離子相同電荷的離子。電場在流出物通道的相對(duì)側(cè)上的電極之間通過，以增加離子交換的移動(dòng)性。關(guān)于這種電滲析膜抑制器系統(tǒng)的一個(gè)問題是需要非常高的電壓(50-500伏dc)。當(dāng)液體流變?yōu)槿ルx子時(shí)，電阻增加，導(dǎo)致大量的熱產(chǎn)生。這種熱對(duì)于有效檢測是有害的，因?yàn)樗鼧O大增加了噪聲且降低了靈敏度。

在美國專利號(hào)4,403,039中，公開了另一種形式的電滲析抑制器，其中離子交換膜采取同心管的形式。電極之一在最內(nèi)管的中心。關(guān)于這種形式的抑制器的一個(gè)問題是有限的交換容量。盡管電場增強(qiáng)了離子遷移率，但該裝置仍依賴于本體溶液中的離子向膜的擴(kuò)散。還參見美國專利4,500,430和4,647,380。

另一種形式的抑制器在美國專利號(hào)4,999,098中描述。在這種儀器中，抑制器包括由離子交換膜片隔開的至少一個(gè)再生劑區(qū)室和一個(gè)色譜流出物區(qū)室。該片材允許與其可交換離子相同電荷的離子的跨膜通過。離子交換篩用于再生劑和流出物區(qū)室。來自流出物區(qū)室的流動(dòng)被導(dǎo)向檢測器，例如電導(dǎo)率檢測器，用于檢測分辨的離子種類。篩提供離子交換部位且作用于提供跨越流出物流動(dòng)通道的位點(diǎn)至位點(diǎn)轉(zhuǎn)移路徑，使得抑制能力不再受本體溶液中的離子擴(kuò)散到膜的限制。還公開了夾心抑制器，其包括與第一膜片相對(duì)且限定第二再生劑區(qū)室的第二膜片。公開了沿抑制器的長度與兩個(gè)再生劑室連通的間隔開的電極。通過跨越電極應(yīng)用電勢(shì)，存在裝置的抑制能力中的增加。該專利公開了在再生劑流動(dòng)通道中流動(dòng)且由再生劑遞送源供應(yīng)的通常再生劑溶液(酸或堿)。在通常的陰離子分析系統(tǒng)中，氫氧化鈉是電解質(zhì)顯影劑且硫酸是再生劑。該專利還公開了使用水來替換電滲析模式中的再生劑溶液的可能性。

本發(fā)明的示例性系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)洗脫劑生成器。美國專利號(hào)6,036,921和美國專利號(hào)6,225,129描述了通過使用水作為載體可用于生成高純度酸和堿溶液的電解裝置。使用這些裝置，在線自動(dòng)生成高純度、無污染的酸或堿溶液，用作色譜分離中的洗脫劑。這些裝置簡化了梯度分離，所述梯度分離現(xiàn)在可使用具有最小延遲的電流梯度代替使用常規(guī)機(jī)械梯度泵執(zhí)行。示例性洗脫劑生成器在美國專利號(hào)8,647,576中描述。通過下述步驟在水性溶液中生成酸或堿：(a)在第一酸或堿生成區(qū)中，提供通過第一屏障(例如，陰離子交換膜)隔開的與水性液體鄰近的第一離子源，所述第一屏障基本上防止液體流動(dòng)并且僅輸送與所述第一離子相同電荷的離子，(b)在第二酸或堿生成區(qū)中，提供通過第二屏障隔開的與水性液體鄰近的相反電荷的第二離子源，所述第二屏障僅輸送與第二離子相同電荷的離子，以及(c)通過施加電勢(shì)通過所述第一區(qū)和第二區(qū)跨越第一屏障輸送離子，以在所述第一區(qū)或第二區(qū)之一中生成含酸水性溶液以及在另一區(qū)中生成含堿水性溶液，所述含酸水性溶液和含堿水性溶液可結(jié)合以形成鹽。

本發(fā)明的示例性系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)檢測器。在離子色譜中，基于分析物的性質(zhì)選擇特定的檢測方案。例如，硝酸鹽、溴化物或碘化物的分析可以通過紫外線檢測(uv)來進(jìn)行，因?yàn)檫@些分析物在uv中吸收。然而，其他常見離子如氟化物、硫酸鹽和磷酸鹽不吸收uv，因此不響應(yīng)直接uv檢測。

在各個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)電導(dǎo)檢測器。電導(dǎo)檢測是本體特性檢測，并且總電導(dǎo)取決于通過離子上的電荷的離子性質(zhì)以及樣品中的遷移率和濃度。溶液的比電導(dǎo)是存在的不同離子的濃度-遷移率乘積的總和。眾所周知等濃度的特定不同化合物，例如nacl和hcl，具有非常不同的比電導(dǎo)。然而，電導(dǎo)率響應(yīng)于所有離子溶質(zhì)，但無法提供總電荷的測量。

根據(jù)本發(fā)明，示例性揮發(fā)性胺是能夠從揮發(fā)性胺的溶液滲透通過本發(fā)明的滲透膜裝置的可滲透膜的胺，膜在所述揮發(fā)性胺的溶液中接觸，而含有一種或多種弱可離子化的酸的洗脫劑流在可滲透膜的環(huán)內(nèi)流動(dòng)。在本發(fā)明的paid中使用的示例性揮發(fā)性胺包括具有根據(jù)式i的一般結(jié)構(gòu)的那些：

其中r¹、r²和r³選自h以及取代或未被取代的烷基。示例性烷基部分包括c1、c2、c3、c4、c5、c6、c7和c8直鏈、支鏈和環(huán)狀的取代或未被取代的烷基部分。在各個(gè)實(shí)施例中，r¹、r²和r³中的兩個(gè)或更多個(gè)連同它們與之鍵合的氮一起連接以形成環(huán)結(jié)構(gòu)。胺可個(gè)別使用或組合使用。

示例性揮發(fā)性胺包括但不限于(甲基)n胺、(乙基)n、(丙基)n胺和(丁基)n胺，其中n為1、2或3；烷醇胺(包括但不必限于單乙醇胺(mea)、甲基二乙醇胺(mdea)、二乙醇胺(dea))；乙二胺(eda)、甲氧基丙胺(mopa)、二乙基氨基乙醇(deae)等等及其混合物。盡管氨嚴(yán)格來說不是胺，但在本文上下文中，氨被包括在與胺相同的氮化合物組中。

在各個(gè)實(shí)施例中，有用的胺包括具有約10.5至約12的pka的相對(duì)更強(qiáng)的胺。在一個(gè)非限制性實(shí)施例中，胺不含氧。在另一個(gè)非限制性實(shí)施例中，胺是具有約10.7至約11.4的pka范圍的二烷基胺。在各個(gè)實(shí)施例中，胺具有小于約95℃，例如小于約70℃、小于約50℃或小于約40℃的正常沸點(diǎn)。合適的胺包括但不限于二甲胺、二乙胺、二丙胺、二異丙胺、二正丁胺、二異丁胺、二仲丁胺、二叔丁胺、吡咯烷、哌啶及其組合(例如混合物)。

在本發(fā)明中使用的示例性揮發(fā)性胺在所使用的濃度下具有足夠低的電導(dǎo)，使得它們不會(huì)過度干擾分析物鹽的檢測。示例性胺是二乙胺。圖8是示出了關(guān)于在0-200μm范圍內(nèi)的naoh和deaoh的理論比電導(dǎo)值的曲線圖。對(duì)于dea，實(shí)線指示實(shí)際數(shù)據(jù)以及最佳二次擬合，而零截距最佳線性擬合由虛線顯示。圖9是示出了dea濃度和根據(jù)外部dea溶液濃度的流出物比電導(dǎo)的曲線圖。水以0.3ml/分鐘流經(jīng)浸入所述濃度的dea溶液中的長60cm的teflon管(0.28mmi.d.,0.68mmo.d.)。注意在兩種情況下的截距均與零在統(tǒng)計(jì)上無法區(qū)分。在最佳擬合計(jì)算中不使用星號(hào)數(shù)據(jù)點(diǎn)。

本發(fā)明的裝置還可用于分離弱堿和用揮發(fā)性酸檢測其鹽。在該實(shí)施例中，本發(fā)明的裝置這樣配置，使得類似于paid裝置的揮發(fā)性堿，揮發(fā)性酸(或其溶液)在可滲透膜外部。

根據(jù)本發(fā)明，示例性揮發(fā)性酸是能夠從揮發(fā)性酸的溶液滲透通過本發(fā)明的滲透膜裝置的可滲透膜的酸，所述揮發(fā)性酸的溶液與膜接觸，而含有一種或多種弱可離子化的酸的洗脫劑流在可滲透膜的環(huán)內(nèi)流動(dòng)。有用的揮發(fā)性酸包括具有<0至約4的pka范圍的那些酸。揮發(fā)性酸的另一個(gè)定義是在真空下相對(duì)容易地從溶液中去除的酸。示例性揮發(fā)性酸包括所有鹵代酸(例如hf、hcl、hbr和hi)以及甲磺酸、甲苯磺酸、羧酸如甲酸等，以及在真空(例如，<10mmhg壓力)下在24小時(shí)內(nèi)至少99％可被去除的其他酸。

任何有用濃度的堿或酸可并入本發(fā)明的可滲透膜裝置中。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，滲透溶液中的揮發(fā)性胺濃度為約100μm或更低。

在一個(gè)示例性實(shí)施例中，本發(fā)明使用在膜外部的高濃度的揮發(fā)性堿或揮發(fā)性酸，并且堿或酸中等可滲透通過膜。以這種方式，達(dá)到膜內(nèi)所需的濃度。揮發(fā)性堿或揮發(fā)性酸的高外部濃度與這些組分跨越膜的適度滲透性確保了外部堿或酸僅需要很少補(bǔ)充?！案咄獠繚舛取币庵笓]發(fā)性堿或酸的濃度足夠高，以至于不需要揮發(fā)性堿或揮發(fā)性酸的不斷改變、替換或補(bǔ)充。

假定裝置具有短長度(5-75cm)的胺引入管道，示例性外部揮發(fā)性堿或揮發(fā)性酸濃度足以提供范圍為約100μm至約200μm，且更優(yōu)選約20μm至約100μm的在膜內(nèi)的堿或酸濃度。盡管根據(jù)某些范圍進(jìn)行敘述，但應(yīng)理解包括從最低下限到最高上限的所有范圍，包括在該全范圍或任何具體敘述的范圍內(nèi)的所有中間范圍或特定值。在普通技術(shù)人員的能力范圍內(nèi)的是，選擇膜滲透性(例如截留分子量、長度、組成、厚度等)以及堿或酸的濃度和特性以實(shí)現(xiàn)在膜內(nèi)的所需堿或酸濃度。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，該裝置能夠延長使用，而無需替換或補(bǔ)充揮發(fā)性堿或酸。

在各個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明提供了生成具有低水平的基線噪聲的色譜圖的系統(tǒng)。例如，圖3是示出了膜抑制器的電流對(duì)d1和d2處的基線噪聲的作用的曲線圖。噪聲在扣除基線漂移(從數(shù)據(jù)中扣除的預(yù)測的數(shù)據(jù)最佳線性擬合)后經(jīng)過2.5分鐘時(shí)期進(jìn)行計(jì)算。電流從0.0ma增加到20ma，在每個(gè)步驟中為4ma，而koh洗脫劑保持在2.0mm。在d2處的比電導(dǎo)本底為～31μs/cm。在水再循環(huán)模式中，在paid裝置后的主要洗脫劑流用作再生劑流。在外部水模式中，新鮮的di水流用作再生劑流。在該實(shí)施例中，再循環(huán)模式可使用多天而無噪聲中的增加或者抑制器或cr-atc性能中的劣化。

在各個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明提供了具有至少兩個(gè)檢測器的系統(tǒng)。代表性系統(tǒng)包括兩個(gè)電導(dǎo)檢測器。圖4示出了使用paid的雙重電導(dǎo)檢測的應(yīng)用。抑制器在時(shí)期0-4和30-36分鐘內(nèi)以20ma操作，并且在4-30分鐘期間關(guān)閉。50μeq/l的10μl注入用于每種離子。來自co2侵入樣品的碳酸鹽和亞硫酸鹽是硫化物標(biāo)準(zhǔn)品中的雜質(zhì)。頂部跡線是常規(guī)抑制的檢測器響應(yīng)，并且底部兩條跡線是在[dea]的兩個(gè)不同水平，27μm和150μm的第二檢測器響應(yīng)(paid后)。2mmas11柱；流速0.3ml/分鐘。koh梯度圖形就左縱坐標(biāo)而言顯示。

樣品雙重電導(dǎo)色譜圖顯示于圖19中。雙重檢測使用1.0ml樣品注入來實(shí)現(xiàn)。樣品注入時(shí)間，0.0分鐘；樣品上樣時(shí)間，32.5分鐘；抑制器電流，從6-32.5分鐘的0ma和在剩余時(shí)間內(nèi)的20ma。1.0μeq/l的1.0ml注入用于每種離子。碳酸鹽起因于對(duì)樣品的co2侵入。亞硫酸鹽是所使用的硫化物標(biāo)準(zhǔn)品中的雜質(zhì)。甲酸鹽雜質(zhì)來自氰化物標(biāo)準(zhǔn)品和空氣中的甲酸鹽對(duì)樣品的侵入兩者。

在各個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明提供了用于檢測樣品中的硅酸鹽的裝置、系統(tǒng)和方法。圖5是示出了含有下述的硼硅玻璃樣品小瓶中的硅酸鹽的瞬時(shí)出現(xiàn)的曲線圖：(a)輕度堿性溶液，(b)di水和(c)微酸性溶液。僅(a)含有起始可檢測濃度的硅酸鹽。分析條件與圖4中相同。

本發(fā)明的方法提供了硅酸鹽與其他離子的良好分離。圖6是示出了使用1.0ml樣品注入，在ag24+as24柱(由thermofisherscientific,dionex,sunnyvale,california,u.s.a.商購可得的陰離子交換保護(hù)柱和分析柱)上的雙重電導(dǎo)離子色譜的曲線圖。

本發(fā)明的裝置提供了跨越不同分析物結(jié)構(gòu)在一系列分析物濃度上的良好線性應(yīng)答。圖16a-16d是與圖4相關(guān)的校準(zhǔn)曲線。圖16a顯示了在d1處的校準(zhǔn)曲線，并且圖16b-16d顯示了在d2處的校準(zhǔn)曲線：關(guān)于150μmdea的實(shí)心跡線(30.8μs/cm本底)和關(guān)于27μmdea的虛線跡線(本底5.5μs/cm)。關(guān)于每種離子的濃度范圍為2-200μeq/l。圖17a和17b提供了在使用150μm和27μm[dea]之間的d2處的lod比和校準(zhǔn)斜率比，以及各種陰離子的lod比。檢測極限在表2中列出。本底電導(dǎo)率水平分別為30.8μs/cm和5.5μs/cm，而相應(yīng)的基線噪聲水平分別為4.4和0.83ns/cm。斜率比1指示靈敏度不變，而值<1指示它對(duì)于較低背景[dea](?；撬帷⒐杷猁}、氰化物)較低。lod比落入0.1-0.5的范圍內(nèi)，對(duì)應(yīng)于從150到27μm[dea]的lod中的10-2x改善。

本發(fā)明的裝置作用于允許檢測弱離子化分析物的鹽。圖21a是顯示各種濃度的極弱酸(hcn)的響應(yīng)(這些是來自基線的負(fù)信號(hào))的曲線圖。圖21b是顯示了在100μm堿的背景下的極強(qiáng)酸(hcl)響應(yīng)的曲線圖，所述堿在堿性中從強(qiáng)堿(pkb<0)到具有pkb＝5的堿(接近于氨，pkb4.76)不等。圖2是示出了使用0.1mmnaoh或0.1mmdea，各種濃度的hcl和hcn(pka9.31)的計(jì)算響應(yīng)的曲線圖。

利用本發(fā)明的裝置的系統(tǒng)和方法對(duì)分析物鹽的濃度敏感。圖18a-18d提供了對(duì)范圍為(a)強(qiáng)酸至(d)pk＝6的單質(zhì)子洗脫酸的不同濃度(在峰頂點(diǎn)處的50-150μm，d2本底100μmnaoh)的示例性檢測器響應(yīng)。模擬的峰曲線是修正的高斯曲線，并且假定為60。w形峰由不足的本底堿濃度產(chǎn)生。轉(zhuǎn)載自a.；dasgupta,p.k.anal.chem.1995,67,2110-2118.doi:10.1021/ac00109a033.

本發(fā)明的裝置、系統(tǒng)和方法還允許定量檢測的分析物鹽。圖20a-20c是在d1和d2處的校準(zhǔn)曲線。(a)在d1處的校準(zhǔn)曲線；(b)、(c)在d2處的校準(zhǔn)曲線。校準(zhǔn)范圍對(duì)于硅酸鹽為0.04-4.0μeq/l，并且對(duì)于所有其他離子為0.02-2.0μeq/l。硅酸鹽、甲酸鹽和氯化物的定量使用as24柱實(shí)現(xiàn)，所有其他在as11柱上實(shí)現(xiàn)。

本發(fā)明還提供了使用并入本發(fā)明的裝置的系統(tǒng)分離且檢測目的分析物的方法。

本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例涉及用于樣品溶液中的分析物離子或多重不同分析物離子的抑制離子分析的方法。分析物離子檢測為在本發(fā)明的滲透膜裝置中通過與揮發(fā)性堿或揮發(fā)性酸反應(yīng)形成的分析物離子的鹽。該方法包括下述步驟：(a)通過有效分離分析物離子的分離介質(zhì)以形成分離介質(zhì)流出物流，用包含與分析物離子相反電荷的電解質(zhì)抗衡離子的洗脫劑洗脫樣品溶液，(b)使分離介質(zhì)流出物流流經(jīng)抑制區(qū)，電解質(zhì)抗衡離子在其中被去除，以將電解質(zhì)轉(zhuǎn)換為弱離子化形式，以形成抑制器樣品流出物流，(c)通過與揮發(fā)性堿或揮發(fā)性酸反應(yīng)形成分析物鹽流，在滲透膜裝置中將抑制器樣品流出物流中的分析物離子轉(zhuǎn)換成鹽。其后，檢測分析物鹽。

在一個(gè)示例性實(shí)施例中，本發(fā)明的裝置不伴隨抑制器的使用而使用。例如，其為弱解離酸或弱解離堿的分析物在色譜過程中與混合物的其他組分分開，并且隨后經(jīng)過本發(fā)明的裝置，分析物在其中離子化，并且通過本發(fā)明的裝置下游的檢測器檢測。在一個(gè)示例性過程中，分析物使用水進(jìn)行色譜，由此消除在系統(tǒng)中的抑制器的需要。

本發(fā)明的示例性方法提供了與其中不采用本發(fā)明的滲透膜裝置的方法相比較的改善的檢測。代表性方法對(duì)于酸或堿的鹽由檢測器產(chǎn)生的信號(hào)的量級(jí)大于在不存在滲透膜裝置的情況下以相同方法對(duì)于酸或堿產(chǎn)生的相應(yīng)信號(hào)。

本發(fā)明的裝置可用于包括不同類型檢測器的色譜系統(tǒng)中。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明的系統(tǒng)并入除電導(dǎo)檢測器外的檢測器。

下述實(shí)例預(yù)期進(jìn)一步示出本發(fā)明的所選實(shí)施例，并且不應(yīng)解釋為限制本發(fā)明的范圍。

實(shí)例

實(shí)例1

實(shí)驗(yàn)部分

下文不另行說明的所有設(shè)備/部件均來自www.thermoscientific.com。使用具有一個(gè)分析通道(2-4mmφ柱)和一個(gè)毛細(xì)管通道(0.4mmφ柱)的ics-5000離子色譜(ic)(圖1)。色譜在35℃下在ag11+as11或ag24+as24柱(2mmφ)上，使用以0.30ml/分鐘的koh洗脫劑梯度的2mmers-500膜抑制器和10μl或1.0ml樣品體積執(zhí)行。重要的是，在一些應(yīng)用中，電滲析膜抑制器在色譜期間關(guān)閉所需時(shí)期(參見下文，在所使用的洗脫劑濃度時(shí)，抑制器的靜態(tài)離子交換容量是這樣的，使得即使在關(guān)閉后，它仍可維持>30分鐘的抑制)。胺通過paid(浸入水性dea溶液中的teflon管；參見圖7，其設(shè)置在第一電導(dǎo)檢測器(d1)后)引入。在paid后，來自毛細(xì)管通道的毛細(xì)管規(guī)模電導(dǎo)檢測器用作第二檢測器(d2)。因?yàn)閐2具有有限的流動(dòng)能力，所以peek三通管用于拆分paid流出物。主要部分(80％，0.24ml/分鐘)經(jīng)過膜抑制器的再生劑通道，并且隨后經(jīng)過連續(xù)再生的陰離子捕獲柱(cr-atc)，最后至廢物。剩余部分(0.06ml/分鐘)經(jīng)過d2至廢物。數(shù)據(jù)收集(10hz)和分析使用chromeleonv7.1執(zhí)行。通過使用光電二極管陣列檢測器(1290無限，www.agilent.com)的uv光譜法，以及使用配備增強(qiáng)質(zhì)量分辨和加熱電噴霧電離探針的tsqquantumdiscoverymax三重-四極桿質(zhì)譜儀的質(zhì)譜法，來表征抑制器后洗脫劑組成。耗盡的抑制器再生劑通過uv質(zhì)譜法(agilent型號(hào)8453)進(jìn)行表征。

結(jié)果與討論

滲透性堿引入和堿的選擇

對(duì)弱酸檢測的堿引入的過去努力已涉及強(qiáng)堿。離子化種類無法通過氣體可滲透膜容易地滲透引入。揮發(fā)性的未離子化分子可更容易地經(jīng)過氣體可滲透膜。二乙胺(dea)是一種折衷方案：具有3.0的pkb，顯著量在含有百分比水平的dea的水性溶液中未離子化，并且它不是特別有氣味或有毒的。deaoh的無限稀釋當(dāng)量電導(dǎo)(240μs(cm*mm)^-1)僅略低于naoh的那種(248μs(cm*mm)^-1)。在本專利申請(qǐng)中有利的濃度范圍(0-0.2mm)內(nèi)，naoh預(yù)期具有線性濃度-比電導(dǎo)關(guān)系；對(duì)于dea理想地遵循二次關(guān)系(sp.cond,μs/cm＝–1.47x10^-4c²+0.234c+0.044,r²＝1.0000)，但是在該有限范圍內(nèi)，零截距線性擬合也是可接受的(sp.cond,μs/cm＝0.2103c,r²0.9982)，圖8)，由于不完全離子化，斜率比naoh的斜率低15％。對(duì)于強(qiáng)酸分析物hcl和弱酸分析物hcn(pka9.3)直到40μm的峰濃度(考慮到典型的色譜稀釋，這對(duì)應(yīng)于對(duì)于大多數(shù)離子>10ppm的注入濃度)，預(yù)期信號(hào)(峰高度)容易計(jì)算并且顯示于圖2中。naoh和dea兩者均提供了線性響應(yīng)，但是對(duì)于dea，絕對(duì)響應(yīng)可預(yù)測地比naoh低～20％。然而，如果這種靈敏度損失通過缺乏稀釋和通過滲透引入的更好混合得到補(bǔ)足，則這將比過去的方法有吸引力得多，尤其是既不需要泵也不需要電學(xué)工具來引入堿。

滲透的dea濃度的關(guān)系

滲透的dea的量預(yù)期與外部溶液中未離子化的dea的濃度成比例。在目的范圍內(nèi)，外部溶液中的dea濃度相對(duì)很高，因此其大部分是未離子化的，并且未離子化的濃度因此與總濃度線性相關(guān)。結(jié)果，發(fā)現(xiàn)滲透的dea濃度與外部濃度成線性比例(圖9)。注意與外部存在的相比較，滲透的dea的量非常小，進(jìn)料可使用非常長的時(shí)期。對(duì)于在15℃下含有18％dea的125ml外部溶液和0.3ml/分鐘的內(nèi)部流速，系統(tǒng)將在外部濃度中存在1％相對(duì)降低之前操作>800小時(shí)。該操作時(shí)期可通過緩沖系統(tǒng)以具有少量的強(qiáng)酸甚至更延長，使得甚至必須進(jìn)一步提高外部總dea濃度以維持與之前相同的游離[dea]。然而，由于再填充/濃度調(diào)整之前所需的操作時(shí)期已經(jīng)非常長，所以未探究這一點(diǎn)。

在電滲析抑制中的降解產(chǎn)物。抑制器流出物的表征

化學(xué)抑制可在scac中提供相對(duì)低的噪聲水平，并且在電滲析抑制中，基線噪聲水平可隨著抑制器電流增加超過抑制所需的最小閾值而增加。^viii盡管自從這些早期觀察以來，總噪聲水平已降低超過兩個(gè)數(shù)量級(jí)，但使用本文的電滲析抑制器可觀察到相同現(xiàn)象。這種噪聲的確切原因從未得到確定。如果在電解期間的膜降解產(chǎn)生一些極弱酸，則其濃度的瞬時(shí)變化將產(chǎn)生噪聲。然而，由于是極弱酸，這種噪聲在堿添加后將極大放大。

圖10顯示了伴隨可見的抑制器電流大量過量生成的基線噪聲。噪聲更可能來自膜的氧化還原降解^ix而不是微泡。

所有觀察均與過量的抑制器電流一致，導(dǎo)致其為極弱酸性的較高質(zhì)量(聚合物/低聚物)降解產(chǎn)物，導(dǎo)致在堿引入后在d2處顯著更大的噪聲。如果在電極/膜界面處的過程負(fù)責(zé)導(dǎo)致觀察到的噪聲的產(chǎn)物，則察看來自抑制器的再生劑通道流出物可提供更好的洞察。實(shí)際上，再生劑流出物的光譜檢查顯示低uv中的吸光度隨著抑制器電流的增加而增加，絕對(duì)值是中央通道流出物的那些的～100倍大(圖15)。

在本文設(shè)置中，一些噪聲還可源于存在于液體中的dea的可能回滲/氧化，所述液體再循環(huán)通過再生劑通道。圖3的確顯示噪聲明顯較小，尤其是對(duì)于d2，如果淡水而不是paid流出物為再生劑。

使用化學(xué)或間歇電滲析抑制相對(duì)于連續(xù)電滲析抑制

電滲析膜降解相關(guān)噪聲顯然可通過使用化學(xué)抑制來消除。大多數(shù)(但不是全部)電滲析抑制器也可化學(xué)再生，尤其是如果待抑制的洗脫劑濃度不是特別高時(shí)。間歇電滲析操作基本上導(dǎo)致在進(jìn)行色譜分析時(shí)間期間的化學(xué)抑制。如果可維持完全的洗脫劑抑制，則這代表了兩全其美，以樣品流通量為一定代價(jià)。本文的esrs500抑制器具有足夠大的靜態(tài)(未施加功率)離子交換容量，以完全抑制以0.3ml/分鐘的10mmkoh共30分鐘。在樣品注入時(shí)關(guān)閉抑制器的電源并且在完全分離后重新開啟提供了最佳的基線噪聲。還能夠在特定區(qū)域中打開或關(guān)閉抑制，雖然基線和短暫的峰/傾角中存在偏移(參見圖13)，平衡是快速的，并且如果不存在峰/傾角附近的目的分析物峰，則可進(jìn)行實(shí)踐。電解抑制還生成氧；我們已觀察到對(duì)于連續(xù)電滲析抑制的氧化敏感性硫化物的嚴(yán)重?fù)p失。⁸scac先前無法在痕量水平下檢測這種弱酸；為了利用新發(fā)現(xiàn)的能力，預(yù)防這種損失需要適當(dāng)?shù)囊种萍夹g(shù)。

內(nèi)部體積、分散和基線噪聲

裝置的幾何形狀和內(nèi)部體積控制帶分散。給定相同的幾何形狀，較大的停留體積通常以更大的分散為代價(jià)改善混合并降低噪聲。提供了在類似努力中的以前報(bào)告的性能數(shù)據(jù)，其中最小的分散和噪聲水平為78±4μl(25μl注入樣品)和5±2ns/cm。然而，在所有以前的情況下，在堿引入之后使用混合線圈或等價(jià)物，并且在上文中不考慮由該附加裝置引起的分散。對(duì)于上述的最低噪聲情況，總分散包括由混合裝置產(chǎn)生的分散為132±4μl。paid誘導(dǎo)的分散使用10μl無需柱注入的80μmhno3樣品操作測量為48.8±0.2μl。在不存在電滲析抑制的情況下，無論淡水還是paid流出物用于抑制器再生，在基線噪音方面不存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，參見圖3中對(duì)于0ma電流的d2數(shù)據(jù))，因此使用流出物再循環(huán)。在不存在抑制器電流的情況下，關(guān)于30.8μs/cm的本底電導(dǎo)的基線噪聲為4.4±0.6ns/cm，值得注意的是不需要在許多先前研究中使用的進(jìn)一步的混合線圈?？傮w上，這種性能至少等于或優(yōu)于先前的方法(參見表1)。5,6,x

然而，線性配置(或大線圈半徑)據(jù)報(bào)道最易于混合不良和大分散，^xi因此我們將paid中的teflonaf管纏繞在3.7mm支撐桿上，并通過將其放在沸水中30分鐘使形狀熱固化。在相同的測試條件下，噪聲和分散兩者分別降低至3.6±0.2ns/cm和30.3±0.3μl。這種改善在工作的后期發(fā)現(xiàn)；本論文中報(bào)道的其他數(shù)據(jù)均無需纏繞而獲得。

通過減少本底改善檢測極限(減少添加的堿濃度)

最常見的是，基線噪聲可與本底的絕對(duì)值直接關(guān)聯(lián)。^xii減少引入的堿濃度因此預(yù)期隨著本底電導(dǎo)而改善檢測極限(lod)，并且因此本底噪聲將降低。雖然較低的堿濃度還可限制測量上限，但當(dāng)lod改善是主要目標(biāo)時(shí)，這一點(diǎn)較不重要。此外，測量上限可無需用較低的堿濃度來犧牲，參見下文。

從樣品注入到檢測在峰頂點(diǎn)處的典型稀釋因子為～10；因此10μm堿足以測量高達(dá)100μm的單質(zhì)子酸hx(總計(jì)例如3.5mg/l氯化物至10mg/l高氯酸鹽)，是用于痕量分析的顯著量。然而，對(duì)于極弱酸，降低引入的堿量降低了ph，并且由于不充分的離子化可降低信號(hào)。對(duì)于強(qiáng)酸如hcl，使用強(qiáng)堿引入，信號(hào)保持恒定并且與堿濃度無關(guān)(直到存在的堿量不足以中和hcl)。使用dea，較弱的堿，信號(hào)實(shí)際上隨著[dea]的增加而減少，因?yàn)樾纬闪司彌_液。然而，作為第一近似，如果噪聲與本底成比例，則s/n比(snr)隨著[堿]增加，與[堿]^-1成線性比例，導(dǎo)致在naoh和dea引入之間沒有snr差異。hcn的預(yù)期行為在質(zhì)量上相似；10μmhcn信號(hào)保持幾乎相同，降至50μm[堿]，但其后由于不完全離子化而急劇下降。隨著[堿]的減少，snr的總增益不如hcl的陡峭，但此處snr也隨著[堿]的減少而一致地增加。從200到10μmdea，關(guān)于10μmhcl和hcn的snr增益分別為21.7和6.8x。同樣重要的是，在naoh相對(duì)于dea引入之間對(duì)于弱酸如hcn預(yù)測不出可辨別的snr差異。

然而；可能存在除與本底相關(guān)的噪聲源外的噪聲源，因此噪聲可能隨本底電導(dǎo)停止線性減少。此外，計(jì)算忽略了不可避免的co2侵入。圖4顯示了含有各種陰離子的樣品的雙重檢測色譜圖；示出了關(guān)于兩個(gè)不同[dea]值的d2軌跡?？深A(yù)測地，兩性離子?；撬岷蜆O弱酸陰離子硅酸鹽/硫化物/氰化物在d1處產(chǎn)生可忽略或不存在的響應(yīng)，但在d2處產(chǎn)生良好的響應(yīng)。27μm相對(duì)于150μm[dea]本底的d2響應(yīng)遵循理論預(yù)測的行為。強(qiáng)酸信號(hào)在較低的[dea]下增加，但是對(duì)于極弱酸，信號(hào)隨著[dea]的減少而減少。[dea]從150到27μm的5.6x減少幾乎確切地反映在噪聲從4.4到0.83ns/cm的5.4x減少中。因此，盡管在較低[dea]下的響應(yīng)降低，lod對(duì)于極弱酸仍改善。圖16a-16d描繪了在2-200μm范圍內(nèi)，在圖4中存在的所有注入離子的非常良好的線性校準(zhǔn)曲線。圖17a和17b分別概括了隨著[dea]從150降低到27μm，lod的改善和每種離子的靈敏度(校準(zhǔn)斜率)變化；所有l(wèi)od降低，除3個(gè)之外的所有靈敏度改善。lod在表2中列出，對(duì)于極弱酸分析物的亞μmlod以前從未用電導(dǎo)檢測獲得。

在高分析物濃度下在第二檢測器處的定量

在高分析物濃度下，峰洗脫酸濃度可超過引入的堿濃度。雖然顯然這樣的樣品可被稀釋且再注入，但良好的定量實(shí)際上由現(xiàn)存響應(yīng)是可能的。對(duì)于強(qiáng)酸分析物，直觀的是在這種情況下，響應(yīng)將是w形峰；當(dāng)所有堿被中和時(shí)，信號(hào)最初下降并達(dá)到最小值，隨后當(dāng)加入過量的酸時(shí)，信號(hào)再次開始上升(參見圖18)。取決于酸過量的程度及其pka，w峰的中心可超過原始基線。直觀的是在任何給定高度處(不是峰最大值的部分而是在固定縱坐標(biāo)值處)的峰寬度必須是分析物濃度的函數(shù)。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)差s、幅度a的高斯峰，容易得出在任何高度h處的寬度wh由下式給出：

wh＝2s(2lna/h)^0.5…(1)

類似的關(guān)系幾乎適用于任何色譜峰形，除了指數(shù)0.5不同之外。峰因此可基于寬度進(jìn)行定量，只要在檢測器響應(yīng)中的任何異常(由于不足的[堿]的飽和、檢測器飽和/非線性等)發(fā)生之前選擇h，如圖18的左上象限示出的。目前的關(guān)鍵點(diǎn)在于定量可在加入的堿完全中和之后很長時(shí)間內(nèi)繼續(xù)完成。由于可使用當(dāng)今使用的快速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以高瞬時(shí)分辨率測量寬度，僅添加少量的堿對(duì)于本文系統(tǒng)和相似系統(tǒng)是足夠的。

重要的paid應(yīng)用。硅酸鹽的測定

硅在最豐富的地殼元素中；所有天然水中均含有一些溶解的二氧化硅。天然水中的二氧化硅含量通常在100-500μm(2.8-14mg/lsi)的范圍內(nèi)。^xiii美國測試和材料學(xué)會(huì)(americansocietyfortestingandmaterials)規(guī)定了關(guān)于1型、2型和3型試劑級(jí)別水的最大二氧化硅水平分別為50nm、50nm和8.3μm。^xiv溶解的二氧化硅在許多領(lǐng)域中是有問題的。在發(fā)電廠鍋爐給水中，它腐蝕加熱設(shè)備和渦輪機(jī)并降低渦輪機(jī)效率。^xv在較低nm水平下的測量是半導(dǎo)體工業(yè)中需要的，因?yàn)閬單⒛査饺钥捎绊懝杈系谋砻娣磻?yīng)^xvi，且低水平的溶解二氧化硅不能通過電導(dǎo)率或碳測量儀器檢測。硅酸鹽也是必需的水生大量營養(yǎng)素。在測量硅酸鹽的許多方法中，^xvii在酸性介質(zhì)中與鉬鹽反應(yīng)以形成黃色硅鉬雜多酸或其還原產(chǎn)物雜多藍(lán)，^xviii,xix并且它們的分光光度測量是最常見的。這對(duì)于一些樣品是令人滿意的，^xx但當(dāng)痕量必須被測量和/或基質(zhì)是復(fù)雜的時(shí)，則不是。離子排斥色譜(ice)和/或電感耦合等離子體質(zhì)譜(icp-ms)對(duì)硅酸鹽/硅測定的首次應(yīng)用^xxi獲得80nm的檢測極限(lod)；這仍是通過icp-ms報(bào)告的最佳lod。有趣的是，這些作者報(bào)告了對(duì)于石英炬比氧化鋁炬更低的硅空白信號(hào)。在任何情況下，這種方法都是資本密集型的，需要熟練的操作者，并且仍然不能滿足半導(dǎo)體工業(yè)的需求。li和chen^xxii報(bào)道了硅酸鹽的ice分離和電導(dǎo)檢測，僅用水作為洗脫劑，具有20nm的lod。不幸的是，這份報(bào)告是不可信的。雖然它已經(jīng)被引用了33次，但沒有明顯的嘗試來復(fù)制結(jié)果。在未能復(fù)制結(jié)果之后，我們認(rèn)識(shí)到這種方法可顯示為從頭開始以降低缺少所要求的lod的數(shù)量級(jí)。

本文方法足夠靈敏以容易地測定即使在酸性條件下保持在玻璃小瓶中的初始純水中硅酸鹽的逐漸出現(xiàn)，如圖5中所示。如可預(yù)料的，硅酸鹽在堿性溶液中在濃度中基本上線性繼續(xù)增加。有趣的是，硅酸鹽在純水中的初始出現(xiàn)甚至更快(這種觀察是可再現(xiàn)的)。

盡管比先前報(bào)道的方法更敏感，但1.0μm的上述硅酸鹽lod仍不足以用于測試i型試劑水中的順應(yīng)性。因此，調(diào)查大體積樣品注入以滿足該目標(biāo)。雖然對(duì)于使用的ag11-as11柱獲得良好的雙重檢測色譜圖(圖19)，但我們發(fā)現(xiàn)樣品/水暴露于我們的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境導(dǎo)致在這些條件下與硅酸鹽共洗脫的痕量甲酸鹽污染。使用具有完全不同選擇性的ag24-as24柱組實(shí)現(xiàn)了更穩(wěn)健的方法。使用相同的koh梯度，硅酸鹽首先洗脫并與所有其他陰離子充分分離(圖6)。因此實(shí)現(xiàn)的硅酸鹽的lod基于s/n＝3標(biāo)準(zhǔn)為21nm，足以測定對(duì)1型試劑水規(guī)格的順應(yīng)性。1ml注入體積還分別允許對(duì)于?；撬?、硫化物和氰化物的3、3和13nmlod。我們希望注意，圖6中的分離沒有針對(duì)硅酸鹽的分離最佳化，所述硅酸鹽實(shí)際上在此以低效率洗脫。毫無疑問，在許多樣品中，組合物將允許較早洗脫，隨著更尖銳的峰具有更陡的梯度，從而進(jìn)一步改善lod。在本文洗脫條件下不同分析物的校準(zhǔn)曲線顯示于圖20a-20c中。

paid是穩(wěn)健的低分散、低噪聲裝置，其為雙重電導(dǎo)檢測帶來顯著的簡單性和易用性，以改善弱離子化分析物的可檢測性。測量低水平硅酸鹽的能力是可特別有用的屬性。雖然此處未例證，但顯而易見酸可引入，正如對(duì)于極弱堿例如各種胺檢測一樣容易。

實(shí)例2

paid的構(gòu)建

長度60cm的teflonaf管(0.28mmi.d.x0.68mmo.d.,www.biogeneral.com)用于氣態(tài)胺滲透，如圖7中所示。將每個(gè)端部插入聚四氟乙烯(ptfe)管套筒(25mmx0.71mmi.d.)內(nèi)，并且通過標(biāo)準(zhǔn)壓縮配合密封到peek接頭(10-32螺紋，0.25mm孔)。將接頭的另一端部連接到peek管道(0.25mmi.d.)，其插入穿過在125ml錐形瓶上緊緊密封的硅塞子。燒瓶含有100ml3.0-18％(v/v)dea溶液。抑制器和paid均維持在外殼中在15℃下。

分散測量

為了測量由于paid的分散，將該裝置放在d1之前，在外部具有dea。分散測量為帶體積的平方之間的差的平方根((w²-w’²)^1/2，其中w和w’分別是伴隨和不伴隨paid存在的帶體積(參見anal.chem.1984,56,103-105)。

應(yīng)理解本文所述的實(shí)例和實(shí)施例僅用于舉例說明性目的，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員將想到根據(jù)其的各種修改或改變，并且這些修改或改變包括在本專利申請(qǐng)的精神和范圍以及所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。出于所有目的，本文引用的所有出版物、序列登錄號(hào)、專利和專利申請(qǐng)以引用的方式在此全文并入。

表1.目前和先前研究中的分散體積和基線噪聲。

表2.在d1和d2處的檢測極限(lod)。^a

^a校準(zhǔn)范圍對(duì)于150μmdea引入為10-200μeq/l，并且對(duì)于27μmdea引入為2-200μeq/l。對(duì)于1.0ml樣品注入，校準(zhǔn)范圍對(duì)于硅酸鹽為0.04-4.0μeq/l，并且對(duì)于所有其他離子為0.02-2.0μeq/l。

^b丙酸鹽不添加用于1ml樣品注入，由于與硅酸鹽的一定共洗脫。

^c具有1ml樣品大小的硅酸鹽(以及甲酸鹽和氯化物)的lod使用as24柱進(jìn)行計(jì)算。

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