イオンクロマトグラフ データシート テクニカルチップ No.0021T_0911KF イオン交換分離(その 2) イオン交換分離の原理 イオン交換分離は、イオン交換基と電解質溶液との間で、イオン成分が結合と脱離を繰り返すことによっておこ ります。陰イオン交換分離の場合、例えば、第４級アンモニウム基が修飾された樹脂が充填されたカラムと、炭酸 ナトリウムなどのアルカリ性溶液の溶離液を用いるとします。カラム内では、溶離液中の炭酸イオン（CO32-）がイオ ン交換基上で結合と脱離を繰り返しています(図 1-①)。そこへ、測定イオン、例えば塩化物イオン（Cl-）と硫酸イオ ン(SO42-)が導入されると、CO32-に代わって Cl-と SO42-がイオン交換基と結合します(図 1-②)。溶離液が連続的に 流れているので、いったん結合した Cl-と SO42-は順次 CO32-に置き換えられます(図 1-③)。脱離した Cl-と SO42-は 次のイオン交換基に結合し、また CO32-に置き換えられ、また結合し…と結合と脱離を繰り返して、最後にはカラム から溶出されます。 結合と脱離を繰り返す際に分離がおこります。分離は、Cl-と SO42-のイオン交換基や溶離液との親和性の違い によっておこります。分離のイメージを図 2 に示します。一般に、電荷数の大きいイオンほどイオン交換基との静電 的相互作用が大きいため、強く結合します。また、イオンの疎水性の影響も大きく、疎水性が高い場合は保持が強 くなります。イオン半径の大きいイオンは、半径の小さいイオンに比べイオン交換基に強く結合します。このため、1 価の陰イオンのイオン交換樹脂へ結合は、F-<Cl-<Br-<I-、1 価の陽イオンは Li+<H+<Na+<K+<Rb+<Cs+の順で強く保 持されます。イオン交換分離では、いくつかの作用が同時に働きますが、ある程度は分離の推測が可能で、コンピ ューターでシュミレーションすることもできます。しかし、実際には用いるカラム、溶離液、温度などにより分離は大 きく変わります。次回はこのような分離に影響を与える因子について説明します。 CO32－ 2－ ＋ CO3 ＋ ＋ CO32－ ＋ CO32－ ＋ 2－ CO 3 固定相 ＋ CO32－ ＋ 2－ ＋ CO3 ＋ ＋ CO32－ CO32－ ＋ ① CO32－ Cl－,Cl－ 2－ 2－ ＋ CO3 ＋ ＋ Cl－ Cl－,Cl－ ＋ Cl－ ＋ 2 CO3 － CO32－ ＋ ＋ 2－ ＋ SO4 ＋ ＋ CO32－ SO42－ ＋ ＋ CO3 ＋ ＋ CO32－ ＋ CO32－ ＋ 2－ CO3 SO42－ ＋ ＋ 2－ ＋ CO3 ＋ ＋ CO32－ CO32－ ＋ ③ ② 図 1 陰イオン交換原理図 FLOW 分離が始まる Conductivity カラムに試料が入る SO42- Cl- 2 成分が完全に分離する Retention time 分離された 2 成分のクロマトグラム例 1 成分がカラムから溶出され、 その後 2 成分目も溶出される 図 2 カラム内での分離の模式図
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