JPH0875720A - 陰イオンと陽イオンの同時分析法 - Google Patents

陰イオンと陽イオンの同時分析法

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JPH0875720A
JPH0875720A JP6214860A JP21486094A JPH0875720A JP H0875720 A JPH0875720 A JP H0875720A JP 6214860 A JP6214860 A JP 6214860A JP 21486094 A JP21486094 A JP 21486094A JP H0875720 A JPH0875720 A JP H0875720A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来の陽イオン交換体と陰イオン交換体の2
種のイオン交換体を用いる方法は、特有のシステムピー
クが生ずることがある。システムピークの発生のない溶
離液を見いだし、陽イオン、陰イオンの分離を行なうの
が本発明の目的である。 【構成】 低交換容量の陰イオン交換体を充填したカラ
ムと、低交換容量の陽イオン交換体を充填したカラムを
直列に連結した分離カラム、または低交換容量の陰イオ
ン交換体と低交換容量の陽イオン交換体の混合物を充填
した分離カラムに、糖または糖アルコールとホウ酸を含
むpH6.5からpH8.5の溶離液を流し、注入され
た試料中の陽イオン及び陰イオンを該分離カラムで分離
したのち、電気伝導度検出器により検出することを特徴
とする陽イオンと陰イオンの同時分析法。 【効果】 妨害となるシステムピークの発生はなく、多
数の陽イオンと陰イオンが分離可能となり、イオン分析
の効率化が図られた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は試料中の陽イオンと陰イ
オンを同時に分析する方法に関し、特に陰イオン交換カ
ラムと陽イオン交換カラムを直列に結合した分離カラ
ム、または陽イオン交換体と陰イオン交換体の混合物を
充填した分離カラムを用いる陽イオンと陰イオンの同時
分析法に関する。
【0002】
【従来の技術】試料中の陽イオン(Li+ ,Na+ ,K
+ ,Mg2+,Ca2+等)の分析については、従来より炎
光光度法、原子吸光法などの有力な方法があり、無機イ
オンの分析法として最近広く利用されるようになったイ
オンクロマトグラフィーの利用は主流にはなっていな
い。一方、陰イオン(Cl- ,NO2 -、Br- ,N
3 -,SO4 2- ,等)の分析には、従来、沈澱法、発色
法などがあるが、手間、分析精度、分析感度等、イオン
クロマトグラフィーには及ばず、現在ではイオンクロマ
トグラフィーが主流となっている。イオンクロマトグラ
フィーの特徴は、同時に複数のイオンが分離され、効率
良く分析されることであるが、従来は陰イオンだけ、ま
たは陽イオンだけの分離であった。最近、更に効率を上
げるため、陽イオンと陰イオンを同時に分離分析する各
種の試みがなされるようになった。例えば、エチレンジ
アミン4酢酸(EDTA)を添加した溶離液を陰イオン
交換カラムに流し、陰イオンは陰イオン交換体で分離
し、陽イオンはEDTAとコンプレックスを生成させ陰
イオンとして分離して伝導度検出器で測定する方法が発
表されている。
【0003】又、陽イオン分離カラムと陰イオン分離カ
ラムを直列に結合して伝導度検出器、または紫外検出器
で測定する方法、陰イオン分離カラムと陽イオン分離カ
ラムを並列に結合し、伝導度検出器を2台用いてそれぞ
れの分離カラムにつないで陰イオン、陽イオンそれぞれ
測定する方法、陽イオン交換充填剤と陰イオン交換充填
剤を混合して充填した分離カラムに伝導度検出器、紫外
吸収検出器を結合して測定する方法、陰イオン分離カラ
ムと陽イオン分離カラムを6方バルブを介して直列に結
合し、試料を注入して陰イオン分離カラムを陽イオンが
通過した後陰イオン分離カラムを6方バルブを用いて分
析系より外し、陽イオン分離カラムで陽イオンが分離さ
れてから再び陰イオン分離カラムを分析系に入れて陰イ
オンを分離する方法、等発表されている。これらはいず
れも1つの溶離液を用い、1回の注入で陽イオンと陰イ
オンを同時に分離、分析する方法である。
【0004】
【発明が解決しょうとする課題】これらの方法で最も問
題であるのは、陽イオン交換体と陰イオン交換体の2種
のイオン交換体が用いられるが、それぞれに特有のシス
テムピークが生ずることである。システムピークは、溶
離液に含まれる成分が保持される場合認められるマイナ
スピークである。溶離液が同じでも、イオン交換体が異
なればシステムピークの位置は異なり、サンプルイオン
のピークに別々の妨害を与える。そのため、同時に測定
できる陽イオン、陰イオンの数は限定されたものであっ
た。従って、システムピークの発生のない溶離液を見い
だし、陽イオン、陰イオンの分離を行なうのが重要課題
であった。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明においては、低交
換容量の陰イオン交換体を充填したカラムと、低交換容
量の陽イオン交換体を充填したカラムを直列に連結した
分離カラム、または低交換容量の陰イオン交換体と低交
換容量の陽イオン交換体の混合物を充填した分離カラム
に、糖または糖アルコールとホウ酸を含むpH6.5か
らpH8.5の溶離液を流し、注入された試料中陽イオ
ン及び陰イオンを該分離カラムで分離したのち、電気伝
導度検出器により検出することによりシステムピークの
発生がなく、数多くの陽イオンと陰イオンを分離できる
ことを見いだしたものである。本発明に用いる低交換容
量の陰イオン交換体としては、ポーラスポリマー、シリ
カ、アルミナ、ジルコニア、等の基材に4級アンモニウ
ム基を化学結合したもの、または低交換容量の陽イオン
交換体に陰イオン交換性のラテックスをイオン的に結合
したもの、が主に用いられる。基材としてのポリマーに
は、ポリスチレン系、ポメタクリレート系、などがある
が、親水性の高いポリメタクリレート系のほうが望まし
い。基材の粒径は3ミクロンから20ミクロンのものが
もちいられるが、高性能な分離カラムを得るにはできる
だけ小さいほうがよい。イオン交換容量は10μeq/
g〜100μeq/gのものが適当である。ラッテクス
の粒径は0.001ミクロンから0.1ミクロンのもの
が被覆される。
【0006】用いられる低交換容量の陽イオン交換体と
しては、ポリスチレンゲルを表面だけスルフォン化した
もの、ポーラスポリマー、シリカなどの基材にスルフォ
ン酸基またはカルボキシル基を化学結合したもの、ポー
ラスポリマー、シリカなどの基材にスルフォン酸基また
はカルボキシル基を有するポリマーを被覆したもの、な
どが用いれる。これらの陽イオン交換体および陰イオン
交換体は、それぞれ別々に、または混合して内径1mm
から6mm、長さ5cmから30cmのカラムに充填さ
れる。カラムの材質はステンレス、樹脂、ガラスなど溶
離液に侵されない各種のものが用いられる。陽イオン交
換体、陰イオン交換体の比率は得られる陽イオン、陰イ
オンの分離が適切になるように選択する。
【0007】分離カラムに流す溶離液は糖または糖アル
コールにホウ酸を混合し、トリスヒドロキシアミノメタ
ン、トリエタノールアミン、などの塩基によりpHを
6.5から8.5の間に調整されたものを用いる。本溶
離液では、糖または糖アルコールとホウ酸がコンプレッ
クスを形成し、陰イオンを生成する。これが溶離イオン
となって、陰イオンを分離し、pH調整のため加えられ
る塩基により陽イオンが分離される。糖または糖アルコ
ールとしては、グルコース、フルクトース、マンノー
ス、ラクトース、グリセロール、マンニトールなど、が
用いられる。ホウ酸と糖または糖アルコールとの間で生
ずるコンプレックスの電気伝導度は低いため伝導度検出
器の使用に適しており、試料陰イオン(Cl- ,N
2 -、Br- ,NO3 -,SO4 2- ,等)の溶出位置では
プラスの伝導度レスポンスが得られる。用いる塩基とし
ては、電気伝導度検出器の検出に有利のようにできるだ
け伝導度の低い塩基が望ましい。また、検出器ベースラ
インを安定させるためには、塩基のpK値は溶離液のp
Hに近いことが望ましい。それらの要件を満たすものと
して、トリスヒドロキシメチルアミノメタン(pK=
8.08)、トリエタノールアミン(pK=7.7
6)、ジエチルアミン(pK=6.56)、等が最も好
適に用いることができる。陽イオンについても、その溶
出位置にプラスのレスポンスが得られる。従って、陰イ
オン、陽イオンともに同一極性のピークであり、クロマ
トグラムの記録は途中で極性の切り替えなどしなくとも
よく、通常のイオンクロマトグラフイ ーと同じ操作で陽
イオンと陰イオンの同時測定が実施できる。溶離液のp
Hは6.5から8.5のものを用いるが、その理由は次
の通りである。ホウ酸と糖または糖アルコールのコンプ
レックスが生成しはじめるのが、pH6.5付近と考え
られ、これより陰イオンの分離が可能となる。pHが増
大するとコンプレックスの量が増え、陰イオンの溶出が
はやまるが、pH8.5をこえると存在するホウ酸及び
糖または糖アルコールがほぼ100%コンプレックス化
しそれ以上のpHの上昇は塩基の濃度が増えるのみで陽
イオンの溶出を早め陰イオンのピークと重なる可能性が
大となる。例えば、実施例1に於いて溶離液のpHを
8.5とすると、ナトリウムイオンのピーク14が硝酸
イオンのピーク13より早く溶出して陰イオンのピーク
と重なってくる。従って、溶離液のpHは8.5以下で
ないと良好な陰イオンと陽イオンの同時分離が得られな
い。
【0008】図1に本発明で用いられるイオンクロマト
グラフの模式図を示す。イオンクロマトグラフは通常用
いられるものと等しく、溶離液容器1、送液ポンプ2、
インジェクター3、分離カラム4、伝導度検出器6、イ
ンテグレーター7、廃液容器8よりなる。必要に応じ
て、カラム恒温槽5を付け加える。分離カラム4は、低
交換容量陽イオン交換カラムと低交換容量陰イオン交換
カラムを直列に結合したもの、或は低交換容量陽イオン
交換体と低交換容量陰イオン交換体の混合物を充填した
分離カラムを用いる。陽イオン交換カラムと陰イオン交
換カラムの結合順序はどちらが先でも同じ分離が得られ
る。
【0009】
【実施例】以下に、本願発明について代表的な例を示し
さらに具体的に説明する。なお、これらは説明のための
単なる例示であって、本発明はこれらに何ら制限される
ものでない。
【0010】実施例1 分離カラムとして、スルフォン化ポリスチレンを充填し
た陽イオン交換カラムShodex IC Y−521
(交換容量30μeq/g、粒径10ミクロン、昭和電
工製)と第4級アンモニウム基を化学結合したポリヒド
ロキシメタアクリレートを充填した陰イオン交換カラム
Shodex IC I−524A(交換容量50μe
q/g,粒径10ミクロン、昭和電工製)を直列に結合
したものを用い、溶離液として16mMマンニトールと
4mMホウ酸の混液に0.5Mのトリスヒドロキシメチ
ルアミノメタンを加えてpHを7.5に調整したものを
1.2ml/minで流した。標準試料として、NaF
100nM,KCl 50nM,NaNO2 100n
M,NaBr 50nM,NaNO3 100nM,
(NH42 SO4 50nM,NaH2 PO4 50
nMの混液を50μl注入した。検出は電気伝導度検出
器を用い、図2の様なクロマトグラムがえられた。陰イ
オンとして、F- 、Cl- ,NO2 -,Br- ,NO3 -
HPO4 2- ,SO4 2- の7種類が検出され、陽イオンと
してはNa+ ,K+ の2種類が検出され、合計9種類の
イオンが検出された。但し、NH4 +イオンはピークとし
て認められなかった。システムピークはV0 のマイナス
ピークのみしか認められず、上記の陰イオン、陽イオン
の分離に妨害はなかった。
【0011】比較例1 分離カラムとしては、実施例1と同じ結合カラムを用
い、溶離液として2.5mMフタル酸水溶液に0.2M
のトリスヒドロキシアミノメタンを添加してpHを4.
2に合わせたものを1.2ml/minで流した。標準
試料として実施例1と同じ混液を50μl注入した。検
出は電気伝導度検出器を用い、図3のようなクロマトグ
ラムが得られた。陰イオンとして、F- ,Cl- ,NO
2 -,Br-,NO3 -,SO4 2- の6種類がピークとして
認められ、陽イオンとしてはNa+のみであった。H2
PO4 -はほとんどレスポンスがなく、NH4 +及びK+
システムピークと重なる。従って、合計7種類のイオン
が測定可能であった。
【0012】実施例2 分離カラムとしては、実施例1と同じ結合カラムを用
い、溶離液として35mMのグルコースと5mMのホウ
酸の混液に1Mのトリエタノールアミンを加え、pHを
7.8に調整したものを1.2ml/minで流した。
実施例1と同じ標準試料を注入した結果、図4のような
クロマトグラムが得られた。システムピークの発生はな
く、陰イオンとしてF- ,Cl- ,NO2 -,Br- ,N
3 -,SO4 2- ,HPO4 2- が分離され、陽イオンとし
てNa+ ,K+ が分離された。NH4 +はピークとして検
出されなかった。
【0013】実施例3 分離カラムとして、スルフォン化ポリスチレン(粒径1
0ミクロン、交換容量30μeq/g)と第4級アンモ
ニウム基を化学結合したポリヒドロキシメタアクリレー
ト(粒径10ミクロン、交換容量50μeq/g)を重
量比で3:2の割合で混合し、混合物をステンレス製カ
ラム(4.6×250mm)に充填した。これに16m
Mマンニトールと4mMホウ酸の混液に0.5Mのトリ
スヒドロキシメチルアミノメタンを加えてpHを7.5
に調整したものを1.2ml/minで流した。標準試
料として実施例1と同じ組成のものを注入したところ、
図2とほぼ同じクロマトグラムが得られた。
【0014】
【発明の効果】本発明の陽イオン、陰イオン分析法によ
り、妨害となるシステムピークの発生はなく、多数の陽
イオンと陰イオンが分離可能となり、イオン分析の効率
化が図られた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明で用いられるイオンクロマトグラフの一
例。
【図2】F- 、Cl- ,NO2 -,Br- ,NO3 -,HP
4 2- ,SO4 2- 、Na+ ,K+ を含む標準液を実施例
1の本発明の方法により分離したときのクロマトグラ
ム。
【図3】F- 、Cl- ,NO2 -,Br- ,NO3 -,HP
4 2- ,SO4 2- 、Na+ ,K+ を含む標準液を比較例
1の方法により分離したときのクロマトグラム。
【図4】F- 、Cl- ,NO2 -,Br- ,NO3 -,HP
4 2- ,SO4 2- 、Na+ ,K+ を含む標準液を実施例
2の本発明の方法により分離したときのクロマトグラ
ム。
【符号の説明】
1 溶離液容器 2 送液ポンプ 3 インジェクター 4 分離カラム 5 カラム恒温槽 6 伝導度検出器 7 インテグレーター 8 廃液容器 9 F- イオンのピーク 10 Cl- イオンのピーク 11 NO2 - イオンのピーク 12 Br- イオンのピーク 13 NO3 - イオンのピーク 14 Na+ イオンのピーク 15 K+ イオンのピーク 16 HPO4 2- イオンのピーク 17 SO4 2- イオンのピーク

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 低交換容量の陰イオン交換体を充填した
    カラムと、低交換容量の陽イオン交換体を充填したカラ
    ムを直列に連結した分離カラム、または低交換容量の陰
    イオン交換体と低交換容量の陽イオン交換体の混合物を
    充填した分離カラムに、糖または糖アルコールとホウ酸
    を含むpH6.5からpH8.5の溶離液を流し、注入
    された試料中の陽イオン及び陰イオンを該分離カラムで
    分離したのち、電気伝導度検出器により検出することを
    特徴とする陽イオンと陰イオンの同時分析法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007205954A (ja) * 2006-02-03 2007-08-16 Hitachi High-Technologies Corp 3次元液体クロマトグラフィ
JP2011053174A (ja) * 2009-09-04 2011-03-17 Chube Univ 陽イオンの分析法
JP2016150898A (ja) * 2015-02-16 2016-08-22 株式会社日本海水 塩化カリウムの精製方法

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