透析分析——一种用于提取阴离子的新型电渗析装置

收缩电渗析

电渗析主要用于通过使用电场将水中带电的盐穿过离子交换膜拖到受体溶液，从而去除盐分并清洗水，从而将脏的咸水变成干净的新鲜饮用水。这样，电渗析通常在相当大的规模上进行。但是，通过将其缩小到较小的比例，由浙江大学的Yan Zhu领导的一组中国科学家表明，它也可以成为一种从液体样品中提取阴离子进行分析的有效方法。  

为了共同采用电渗析进行分析，Zhu和他的同事开发了一种四层夹心设备，包括四个垂直堆叠的腔室。这些小室，每个40mm x 14mm，由三个膜，两个阳离子交换膜（CEM）和一个纤维素半透膜隔开。

顶部和底部腔室均包含水作为电解质，并通过CEM与下一个腔室隔开。底部腔室上方的腔室容纳样品，而上方腔室-顶部腔室下方的腔室容纳水作为受体溶液。这些样品室和受体室通过纤维素半透膜彼此分开。

垂直场

这个想法是将水流泵入电解液室和接受室，而将液体样品泵入样品室。同时，沿腔室垂直向下施加电场，阴极在顶部，阳极在底部。该场将样品中的所有阴离子拉向阴极，使它们迁移穿过纤维素膜并进入受体腔室。但是它们无法通过形成该腔室顶棚的CEM，因此保留在受体溶液中，并随溶液流出设备并流向阴离子交换色谱柱进行分析。

因此，这个想法相当简单，但是当Zhu和他的同事们在一种特殊制备的各种阴离子溶液（包括氟离子，氯离子和高氯酸根（ClO₄^–）上进行尝试时，他们发现反应室内的压力趋于波动，破坏了反应室中的压力。方法的效率。为了克服这个问题，他们尝试在泵入水和样品溶液之前用阳离子交换树脂填充腔室，发现这样做可以稳定压力。

正如Zhu和他的同事在《色谱A杂志》（Journal of Chromatography A）上的一篇论文中报道的那样，当他们在阴离子溶液上测试该设备的版本时，他们发现该设备可以提取出93％至107％的回收率，并能将其富集。系数高达40。这使得该装置与固相萃取一样好。然后可以通过阴离子交换色谱法分离提取的阴离子，并用电导检测器以每千克浓度亚微克进行检测。 

婴儿牛奶中的高氯酸盐的检测

作为一项更具挑战性的现实测试，他们接下来尝试使用其电渗析设备从婴儿配方奶粉中提取阴离子。他们特别关注高氯酸盐，它具有潜在的毒性，因此在许多国家/地区，其在奶粉等食品中的浓度也受到严格监管。借助他们的设备，他们能够检测到16种奶粉样品中的高氯酸盐，其浓度范围从2.78μg/ kg到48.97μg/ kg。

他们还用离子色谱-串联质谱法分析了牛奶样品，并测量了非常相似的高氯酸盐浓度，结果表明，用价格便宜得多的透析仪代替昂贵的质谱仪即可达到相同的准确度，而透析仪的生产成本仅为32美元。此外，通过简单地用阴离子交换膜和树脂替换阳离子交换膜和树脂并反转电场，该装置应该能够同样有效地提取阳离子。

（编译：符斌 北京中实国金国际实验室能力验证研究中心研究员）

根据An electrodialytic device for automated inorganic anion preconcentration with determination by ion chromatography-conductivity detection编写

Published: Feb 08, 2021

Authou: Ning Chen, Shuchao Wu,Yan Zhu