新闻动态

离子色谱是高效液相色谱的一种，故又称高效离子色谱(HPIC)或现代离子色谱，其有别于传统离子交换色谱柱色谱的主要是树脂具有很高的交联度和较低的交换容量，进样体积很小，用柱塞泵输送淋洗液通常对淋出液进行在线自动连续电导检测。

其主要用于环境样品的分析，包括地面水、饮用水、雨水、生活污水和工业废水、酸沉降物和大气颗粒物等样品中的阴、阳离子，与微电子工业有关的水和试剂中痕量杂质的分析。

离子色谱仪的系统构成由淋洗液系统、检测系统、色谱泵系统、进样系统、流路系统、分离系统、化学抑制系统和数据处理系统等组成。此外，可根据需要配置流动相在线脱气装置、自动进样系统、流动相抑制系统、柱后反应系统和全自动控制系统等。

• 淋洗液系统

离子色谱仪常用的分析模式为离子交换电导检测模式，主要用于阴离子和阳离子的分析。常用阴离子分析淋洗液有OH根体系和碳酸盐体系等，常用阳离子分析淋洗液有甲烷磺酸体系和草酸体系等。

淋洗液的一致性是保证分析重现性的基本条件。为保证同一次分析过程中淋洗液的一致性，在淋洗液系统中加装淋洗液保护装置，可以将进入淋洗液瓶的空气中的有害部分吸附和过滤，如CO2和H2O等。

• 检测系统

离子色谱常用的检测器是电导检测器，其次是安培检测器。

1、电导检测器

电导检测器是基于极限摩尔电导率应用的检测器，主要用于检测无机阴阳离子、有机酸和有机胺等。由电导池、电子线路、变换灵敏度装置和数字显示装置等组成，电导池是核心部分。电导池的基本结构是在色谱柱流出液中放置两个电极，然后通过电子线路测量溶液的电导值，检测体积可达到微升甚至纳升级。

当向电导池的两个电极施加电压时，溶液中的阴离子向阳极移动，阳离子向阴极移动。电解质溶液中的离子数目和离子的移动速率决定溶液的电阻大小，离子的移动速率取决于离子的电荷及其大小、介质类型、溶液温度和离子浓度。所施加的电压可以是直流电压，也可以是正弦波或方波电压。当施加的电压确定后，可测量出电路中的电流值，即能测出电导值。

由于电导池中的等效电容的影响，施加到电导池上的电压和电流之间的关系是非线性的，这给丈量电导值带来很大困难。另外，活动相中本底电导值很高，从较大的背景值中正确丈量待测组分的信号，也是电导检测中的重要题目。目前采用较多的方法有：双极脉冲化学抑制型电导检测、五电极检测和模拟信号交流锁相放大等技术。

(1)双极脉冲检测器

采用可变频率双极脉冲化学抑制型电导检测方式，在流路上设置两个电极，通过施加脉冲电压，在合适的时间读取电流，进行放大和显示。容易受到电极极化和双电层的影响。该检测方式有效地抑制了电导池等效电容和活动相本底电导的影响，测定灵敏度高，线性范围宽，稳定性好。

(2)四极电导检测器

在流路上设置四个电极，在电路设计中维持两测量电极间电压恒定，不受负载电阻、电极间电阻和双电层电容变化的影响，具有电子抑制功能(阳离子检测支持直接电导检测模式)。

(3)五极电导检测器

采用五极电导丈量技术，在四极电导检测模式中加一个接地屏蔽电极，大大提高了测量稳定性，在高背景电导下仍能获得低噪声，具有电子抑制功能(阳离子检测支持直接电导检测模式)。能有效地消除双电层电容和电解效应的影响，在高背景电导下仍能获得极低的噪声水平，适合作非化学抑制型电导检测器。

2、安培检测器

安培检测器是基于测量电解电流大小为基础的检测器，主要用于检测具有氧化还原特性的物质。

(1)直流安培检测模式

主要用于抗坏血酸、溴、碘、氰、酚、硫化物、亚硫酸盐、儿茶酚胺、芳香族硝基化合物、芳香胺、尿酸和对二苯酚等物质的检测。

(2)脉冲安培检测模式

主要用于醇类、醛类、糖类、胺类(一二三元胺，包括氨基酸)、有机硫、硫醇、硫醚和硫脲等物质的检测。不可检测硫的氧化物。

(3)积分脉冲安培检测模式

为脉冲安培检测的升级检测模式，适用于检测脉冲安培检测的物质。

• 色谱泵系统

1、材质

离子色谱的淋洗液为酸、碱溶液，与金属接触会对其产生化学腐蚀。如果选择不锈钢泵头，腐蚀会导致色谱泵漏液、流量稳定性差和色谱柱寿命缩短等。离子色谱泵头应选择全PEEK材质(色谱柱正常使用压力一般小于20MPa)。

2、类型

(1)单柱塞泵。

(2)双柱塞泵：串联双柱塞泵、并联双柱塞泵。

3、压力脉动消除方式

(1)电子脉动抑制。

(2)脉冲阻尼器。

• 流路系统

采用色谱专用管路、接头及其它连接部件，保证全塑无污染溶出，保证材料的可靠性和使用寿命。材料有PEEK管(高压区)、PTFE管、硅胶管(气路或废液用)、各种接头和连接配件。

• 分离系统

分离系统是离子色谱的重要部件，也是主要耗材。

1、预柱

又称在线过滤器，PEEK材质，主要作用是保证去除颗粒杂质。

2、保护柱

保护柱与分析柱填料相同，消除样品中可能损坏分析住填料的杂质。如果不一致，会导致死体积增大、峰扩散和分离度差等。

3、分析柱

有效分离样品组分。

• 化学抑制系统

抑制系统是离子色谱的核心部件之一，主要作用是降低背景电导和提高检测灵敏度。抑制器的好坏关系到离子色谱的基线稳定性、重现性和灵敏度等关键指标。

1、柱－胶抑制

采用固定短柱或现场填充抑制胶进行抑制，不同的抑制柱交替使用，属于间歇式抑制。

2、离子交换膜抑制

采用离子交换膜，利用离子浓度渗透的原理进行抑制。需要配制硫酸再生液，系统需要配置氮气或动力装置。

3、电解自再生膜抑制

利用电解水产生媒介离子和离子配合离子交换膜进行抑制(理想选择)。

• 进样系统

进样系统是将常压状态的样品切换到高压状态下的部件。保证每次工作状态的重现性是提高分析重现性的重要途径。

1、进样阀

(1)材质

与色谱泵类似，选择全PEEK材质的进样阀才能保证仪器的寿命和分析结果的准确性。

(2)类型

手动进样阀：进样一致性靠人，系统集成性差。

电动进样阀：进样一致性较好，系统集成性高。

2、自动进样器

进样一致性好，系统集成性好。

• 数据处理系统

完成数据处理，联通仪器。

离子色谱仪分离过程

以阴离子为例：

在色谱柱中，填充了无数的离子交换剂作为离子分离的固定相，固定相上吸附了很多阳离子。充满色谱柱的流动相为某种盐的溶液，在没有样品进入时，流动相中的阴离子和固定相的阳离子保持平衡。样品中含有两种待分离阴离子，基中体积较大的A与固定相的正电荷作用力较大，而体积较小的B作用力小。在样品进入色谱柱后，阴离子A、B与流动相阴离子一同前进，三种离子不断的交替占据与固定相阳离子相吸的位置；样品阴离子A与正电荷的作用力较大因而移动较慢，而B移动较快，从而实现了分离。最终，因为流动相阴离子的数量有绝对优势，所以样品阴离子A、B都分流出色谱柱，对在不同时间流出色谱柱，对在不同时间流出色谱柱的样品离子进行检测，就可以知道样品组分的种类与含量。

离子色谱类型

1、离子交换色谱

离子交换色谱以离子间作用力不同为原理，主要用于有机和无机阴、阳离子的分离。

2、离子排斥色谱

离子排斥色谱是利用溶质和固定相之间的非离子性相互作用进行分离的。它主要用于机弱酸和有机酸的分离，也可以用于醇类、醛类、氨基酸和糖类的分离。

3、离子对色谱

离子对色谱的分离机理是吸附、分离的选择性主要由流动相决定。该方法主要用于表面活性阴离子和阳离子以及金属络合物的分离。

离子色谱主要用途

离子色谱主要用于环境样品的分析，包括地面水、饮用水、雨水、生活污水和工业废水、酸沉降物和大气颗粒物等样品中的阴、阳离子，与微电子工业有关的水和试剂中痕量杂质的分析。另外在食品、卫生、石油化工、水及地质等领域也有广泛的应用。

经常检测的常见离子有：

阴离子：F-、Cl-、Br-、NO2-、PO43-、NO3-、SO42-、甲酸、乙酸、草酸等。

阳离子：Li+、Na+、NH4+、K+、Ca2+、Mg2+、Cu2+、Zn2+、Fe2+、Fe3+等。

离子色谱仪分离测定常见的阴离子是它的专长，一针样品打进去，约在20分钟以内就可得到七个常见离子的测定结果，这是其他分析手段所无法达到的，关于阳离子的测定离子色谱法与AAS和ICP法相比则未显示出优越性。

• 环境：大气成分(粉尘、颗粒物、雾、酸气)、酸雨、水质分析；

• 食品：污染成分、添加剂、固有成分、掺假、生产过程监控；

• 农业：农药、肥料、土壤、饲料、粮食、植物分析；

• 医学：血液、尿、输液成分、临床检查、人体微量元素分析；

• 生物：蛋白质分离纯化；

• 制药：植物药材、矿物药成分、制剂成分分析；

• 材料：金属材料、半导体材料、表面处理、超纯水分析；

• 工业：原料分析、产品质量控制、电解电镀液解析、造纸；

• 化工：原料和产品分析、反应过程监控；

• 日化：化妆品、洗涤剂、清洁剂、原料和产品成分分析。

总之，离子色谱作为一种快速、准确、方便的分析工具，在食品行业和其他领域都有着广泛的应用前景和研究价值。