两性离子流动相离子色谱法测定硼酸根
1 引言
离子色谱已经在环境分析、质量检验、产品测定等多个领域得到了广泛的应用。离子色谱采用的抑制电导检测法测定强酸离子，会有很好的检测信号以及线性，但是对于硼酸根等弱酸离子，由于其电离常数小且电离受淋洗液pH值的影响较大，弱酸离子经过抑制器后检测信号很低。为了能够方便的检测硼酸根，利用混合两性离子淋洗系统。该系统混合不同pI值的两性离子(pI值大于7的，称为碱性两性离子Zb；pI值小于7的，称之为酸性两性离子Za),混合后淋洗液的pH值介于pIb和pIa之间，形成了Zb-和ZHa+，具有一定的淋洗强度，同时可方便的应用于离子交换色谱，进行非抑制电导检测。
硼酸根的摩尔电导很小，但是硼酸B(OH)-4，可以和多醇类物质如甘露醇(mannitol)形成一价络合物，[boratemannitol]-，性质类似于一价阴离子，可以用于离子色谱中的电导检测，有较强的检测信号和很好的系统稳定性。
2 实验部分
2.1 仪器和试剂 采用美国DIONEX100-T离子色谱仪，AG14阴离子保护柱，AS14阴离子分离柱，L精氨酸(LArginine)上海康捷生物科技发展有限公司，(N环己烷基)乙磺酸(CHES，Sigma 公司)，甘露醇(mannitol，上海康捷生物科技发展有限公司)，硼酸固体(杭州萧山化学试剂厂)；硼酸根标样利用分析纯硼酸固体样品配制成1000 mg/L，实验时再稀释为所需浓度。实验用水为18.3 MΩ·cm的二次去离子水。
2.2 色谱条件 淋洗液均采用当天新鲜配制的L精氨酸(LArg)和CHES两性离子混合的400 mL溶液；流速：1 mL/min；进样量：50 μL。
3 结果与讨论
3.1 淋洗液的选择和优化 实验采用非抑制电导检测的方法检测硼酸。对于硼酸等弱电离酸根来说，淋洗液pH值越高，酸根电离越厉害，所被测的电导值也越高，也就是检测灵敏度提高，但是一般淋洗液pH值升高，背景电导急剧增大，无法有很好的检测效果。而混合两性离子溶液，具有一定的缓冲容量和洗脱能力，即使在很高的pH值下，背景电导依然很低。而且只要选择恰当的两性离子，淋洗液的pH值可以根据不同的弱酸的pKa任意调节，可以应用于不同弱电离酸根的非抑制电导检测。
氨基酸是典型的两性离子。LArg是20种常见氨基酸中pI值最大的一种(10.76)。因此，选择其为实验两性离子；CHES，(N环己烷基氨基)乙磺酸，一种常见的两性离子，有很强的洗脱能力，与LArg混合可以形成pH在10左右的淋洗液，背景电导则只在70 μS左右。实验表明：LArg∶CHES的浓度比越大，淋洗液pH值越高，淋洗的强度越大，背景电导相应升高，分析物质保留时间缩短。但是，如果CHES浓度太大，会引起淋洗液背景电导过高，而没有检测信号，因此实验采用2.5 mmol/L的浓度进行优化。以2.5 mmol/L CHES浓度为基础，进行LArg：CHES浓度比为2∶1、3∶1、4∶1 和5∶1实验，考虑了背景电导和保留时间的关系，发现2∶1(LArg：CHES ，5 mmol/L +2.5 mmol/L)，溶液pH值为919，硼酸保留时间为9.42min；而比例增加到3∶1和4∶1时，溶液pH值相应增加到9.21和9.42，同时淋洗强度增加，硼酸的保留时间则下降到了6.80min和5.53 min，综合考虑背景电导和保留时间的关系，认为3∶1的淋洗液最为合适。
3.2 淋洗液中甘露醇浓度的优化 硼酸与甘露醇等多醇物质结合成一价络合物[boratemannitol]-后，性质相当于一价阴离子。灵敏度和检出限都有很大的改善。实验结果表明，甘露醇浓度为60 mmol/L的时候，系统的背景电导较低，保留时间最短。而且添加甘露醇后，硼酸的保留时间显著下降，系统稳定性增强；两性离子的浓度提高，淋洗液的淋洗效果增强，对于硼酸的淋洗有一定的促进作用。
3.3 样品测定 根据淋洗液优化的结果，选择淋洗液为：7.5 mmol/L L精氨酸+2.5 mmol/L CHES+60 mmol/L甘露醇，流速：1 mL/min；进样量为：50 μL。对标准样品检测，结果表明：硼酸保留时间的标准偏差为1.02%，峰面积的标准偏差为1.19%，峰高的标准偏差为2.97%，进样量X(mg/L)与峰面积Y之间的线形回归方程为：Y= 6129.3X+800.16，回归系数为0.9994。检出限为9.27mg/L，可以应用于一般的含硼酸的工业制品或化学试样的测定。对一化学硼酸样品进行测定，样品中硼酸根的质量百分含量为39.71%，加标100 mg/L，测定回收率为131.3%。
本文系国家自然科学基金(No.20375035)、浙江省自然科学基金(No.Z404105)、教育部及浙江省留学回国人员科研启动基金、分析测试基金资助项目
(浙江大学理学院化学系，杭州 310028), 百拇医药(李晶,朱岩)
离子色谱已经在环境分析、质量检验、产品测定等多个领域得到了广泛的应用。离子色谱采用的抑制电导检测法测定强酸离子，会有很好的检测信号以及线性，但是对于硼酸根等弱酸离子，由于其电离常数小且电离受淋洗液pH值的影响较大，弱酸离子经过抑制器后检测信号很低。为了能够方便的检测硼酸根，利用混合两性离子淋洗系统。该系统混合不同pI值的两性离子(pI值大于7的，称为碱性两性离子Zb；pI值小于7的，称之为酸性两性离子Za),混合后淋洗液的pH值介于pIb和pIa之间，形成了Zb-和ZHa+，具有一定的淋洗强度，同时可方便的应用于离子交换色谱，进行非抑制电导检测。
硼酸根的摩尔电导很小，但是硼酸B(OH)-4，可以和多醇类物质如甘露醇(mannitol)形成一价络合物，[boratemannitol]-，性质类似于一价阴离子，可以用于离子色谱中的电导检测，有较强的检测信号和很好的系统稳定性。
2 实验部分
2.1 仪器和试剂 采用美国DIONEX100-T离子色谱仪，AG14阴离子保护柱，AS14阴离子分离柱，L精氨酸(LArginine)上海康捷生物科技发展有限公司，(N环己烷基)乙磺酸(CHES，Sigma 公司)，甘露醇(mannitol，上海康捷生物科技发展有限公司)，硼酸固体(杭州萧山化学试剂厂)；硼酸根标样利用分析纯硼酸固体样品配制成1000 mg/L，实验时再稀释为所需浓度。实验用水为18.3 MΩ·cm的二次去离子水。
2.2 色谱条件 淋洗液均采用当天新鲜配制的L精氨酸(LArg)和CHES两性离子混合的400 mL溶液；流速：1 mL/min；进样量：50 μL。
3 结果与讨论
3.1 淋洗液的选择和优化 实验采用非抑制电导检测的方法检测硼酸。对于硼酸等弱电离酸根来说，淋洗液pH值越高，酸根电离越厉害，所被测的电导值也越高，也就是检测灵敏度提高，但是一般淋洗液pH值升高，背景电导急剧增大，无法有很好的检测效果。而混合两性离子溶液，具有一定的缓冲容量和洗脱能力，即使在很高的pH值下，背景电导依然很低。而且只要选择恰当的两性离子，淋洗液的pH值可以根据不同的弱酸的pKa任意调节，可以应用于不同弱电离酸根的非抑制电导检测。
氨基酸是典型的两性离子。LArg是20种常见氨基酸中pI值最大的一种(10.76)。因此，选择其为实验两性离子；CHES，(N环己烷基氨基)乙磺酸，一种常见的两性离子，有很强的洗脱能力，与LArg混合可以形成pH在10左右的淋洗液，背景电导则只在70 μS左右。实验表明：LArg∶CHES的浓度比越大，淋洗液pH值越高，淋洗的强度越大，背景电导相应升高，分析物质保留时间缩短。但是，如果CHES浓度太大，会引起淋洗液背景电导过高，而没有检测信号，因此实验采用2.5 mmol/L的浓度进行优化。以2.5 mmol/L CHES浓度为基础，进行LArg：CHES浓度比为2∶1、3∶1、4∶1 和5∶1实验，考虑了背景电导和保留时间的关系，发现2∶1(LArg：CHES ，5 mmol/L +2.5 mmol/L)，溶液pH值为919，硼酸保留时间为9.42min；而比例增加到3∶1和4∶1时，溶液pH值相应增加到9.21和9.42，同时淋洗强度增加，硼酸的保留时间则下降到了6.80min和5.53 min，综合考虑背景电导和保留时间的关系，认为3∶1的淋洗液最为合适。
3.2 淋洗液中甘露醇浓度的优化 硼酸与甘露醇等多醇物质结合成一价络合物[boratemannitol]-后，性质相当于一价阴离子。灵敏度和检出限都有很大的改善。实验结果表明，甘露醇浓度为60 mmol/L的时候，系统的背景电导较低，保留时间最短。而且添加甘露醇后，硼酸的保留时间显著下降，系统稳定性增强；两性离子的浓度提高，淋洗液的淋洗效果增强，对于硼酸的淋洗有一定的促进作用。
3.3 样品测定 根据淋洗液优化的结果，选择淋洗液为：7.5 mmol/L L精氨酸+2.5 mmol/L CHES+60 mmol/L甘露醇，流速：1 mL/min；进样量为：50 μL。对标准样品检测，结果表明：硼酸保留时间的标准偏差为1.02%，峰面积的标准偏差为1.19%，峰高的标准偏差为2.97%，进样量X(mg/L)与峰面积Y之间的线形回归方程为：Y= 6129.3X+800.16，回归系数为0.9994。检出限为9.27mg/L，可以应用于一般的含硼酸的工业制品或化学试样的测定。对一化学硼酸样品进行测定，样品中硼酸根的质量百分含量为39.71%，加标100 mg/L，测定回收率为131.3%。
本文系国家自然科学基金(No.20375035)、浙江省自然科学基金(No.Z404105)、教育部及浙江省留学回国人员科研启动基金、分析测试基金资助项目
(浙江大学理学院化学系，杭州 310028), 百拇医药(李晶,朱岩)