離子交換方法

為了實現靜電保留，分析物和吸附劑的官能基都必須處於離子化的離子交換法形式。這是通過嚴格控制樣品基質的 pH 值來實現的。對於基本分析物，pH 值應調整至至少低於分子 pKa 值 2 個 pH 單位。對於酸性分析物，pH 值應至少調至高於分子 pKa 的 2 個 pH 單位。

要進行洗脫，則相反。

注意：由於離子交換法的樣品和吸附劑官能基之間的動態交換過程比正相和反相要慢得多，因此流速應為滴速（~1 滴/秒）。您可能還需要增加洗脫和洗滌量，讓流動相和固定相有足夠的停留時間進行互動。

圖 1. 離子交換方法

表 1. 離子交換與混合模式 SPE

分析物的帶電官能基團與吸附劑上的帶電官能基團間的靜電吸引。結合反相與離子交換的混合模式
低鹽濃度的水性或有機樣品 (< 0.1M) 生物流體 溶液相合成反應
分析物特性：	具有非極性官能性的分析物 使用陰離子交換法分離酸性化合物：羧酸、磺酸和磷酸鹽 使用陽離子交換法分離基本化合物：primary, secondary, tertiary, and quarternary amines
Elution Scheme:	Electrostatic interactions disrupted via: pH調整以中和化合物和/或吸附劑官能基 增加鹽濃度（> 1M）；或使用更具選擇性的反負離子來競爭離子交換結合位置
常見應用：	生物液中的濫用藥物和藥品化合物 清除合成反應 尿液中的有機酸 土壤中的殺蟲劑

反離子選擇性& 離子交換：

反離子選擇性定義為反離子能夠與其他反離子競爭離子交換吸附劑官能基的程度。吸附劑和/或樣品基質預先與選擇性小於分析物官能基的反離子平衡（最小競爭），有助於保留。使用比被分析物官能基選擇性強的反負離子緩衝液，有助於被分析物的洗脫。

對於陽離子交換器：

• Ca²⁺ > Mg²⁺ >；K⁺ > Mn²⁺ > RNH₃ ²⁺ > NH₄⁺ > Na⁺ ；> H⁺ > Li⁺

適用於陰離子交換器：

• 苯磺酸> 檸檬酸> HSO₄^- > NO₃^- > HSO₃^- >NO₂^- > Cl^- >；HCO₃^- > HPO₄^- > 甲酸酯 > 醋酸酯 > 丙酸酯 > F^- >OH^-

若要轉換為高選擇性離子，請將 2-5 個 1N 的新對應離子溶液通過吸附劑。

注意：床層容量的多少取決於新對離子的選擇性比吸附劑上現有對離子的選擇性低多少。

基本步驟

1. 樣品預處理 鹽濃度應低於 0.1M。用適當 pH 值的緩衝液按 1:1 稀釋樣品，以確保分析物官能基團被電離。
   示例：
   • 基本化合物：用 10-25 mM 緩衝液（如磷酸鉀或醋酸銨）稀釋，pH 值 3-6
   • 酸性化合物：用 10-50 mM 緩衝液（如、醋酸鹽緩衝液）稀釋，pH 值為 7-9
   
   適用於含有干擾的樣品 (例如：生物液體)、
   
   
2. 調節/平衡 如果樣品在非極性溶劑中，應使用相同的溶劑來調節 SPE 裝置。對於水性樣品，使用 1-2 管容量的甲醇或乙腈進行調節。
   
   
3. 樣品載量 以 ~1-2 滴/秒的一致且降低的流速施加樣品（來自步驟 1），以確保最佳的保留效果。離子交換 SPE 的質量轉移動力學比反相和正相慢。
   
   
4. 清洗 應保持適當的 pH 值和離子強度控制，以防止所感興趣的分析物質過早洗脫。使用適當 pH 值的緩衝液（如樣品預處理中使用的緩衝液）去除極性干擾。
   
   
5. 洗脫 以一致且較低的流速（約 1-2 滴/秒）洗脫，以確保最佳的化合物解吸。最常見的洗脫策略是透過 pH 值操控。此外，大多數離子交換器都會呈現一些混合模式行為。加入有機修飾劑是必要的，以破壞二次反相作用。
   示例：
   
   • 基本化合物：用 2-5% 的氫氧化銨在 50-100% 的甲醇中洗提
   • 酸性化合物：用 2-5% 的醋酸在 50-100% 的甲醇中洗提。
   
   其他洗脫策略：
   • Use an SPE eluate of higher salt concentration (> 1M)
   • Use a more selective counter-ion to compete for ion-exchange binding sites<
   
   
6. 洗提液後處理 有許多洗提策略可供使用。應測試和優化各種洗脫策略，以盡量減少洗脫液後處理。