離子色譜儀實驗技術

離子色譜儀的基本構造和工作原理與液相色譜儀基本相同，所不同的是離子色譜儀的檢測器通常不是紫外可見光吸收檢測器，而是電導檢測器；色譜柱通常不是液相色譜儀所用的吸附型硅膠柱和分配型ODS柱，而是離子交換劑填充柱；離子色譜分析，特別是抑制型離子色譜分析往往用強酸性或強堿性物質作流動相，儀器流路系統耐酸堿的要求更高。

一、溶劑和樣品的預處理：

1、去離子水的制備：

離子色譜分析所用水應是經過蒸餾的去離子水，通常稱為重蒸去離子水或二次蒸餾水。

2、流動相的配制和過濾：

配制流動相時一定要用重蒸去離子水，以防離子污染。配制好的流動相要用0.45μm以下孔徑的濾膜過濾，防止流動相中有固體小顆粒堵塞流路。流動相放置一段時間后可能會因微生物的作用而出現絮狀物，因此，流動相一次不能配制太多，zui好現配現用。

3、流動相的脫氣：

流動相在過濾之后要進行脫氣。

4、樣品的預處理：

樣品的預處理方法有很多種，常用的有液液萃取、固相萃取、微滲析、超濾和超臨界流體萃取等。離子色譜中的樣品溶液和標準溶液的配制一般都要用重蒸去離子水，配制好的樣品溶液和標準溶液也都要用0.45μm以下孔徑的濾膜過濾。樣品溶液和標準溶液放置時間不宜過長，zui好現配現用。

二、分離和檢測方式的選擇：

分析前首先應了解待測化合物的分子結構和性質以及樣品的基體情況，如是無機還是有機離子、是酸還是堿、是親水還是疏水、離子的電荷數、是否為表面活性化合物等。待測離子的疏水性和水合能是決定選用何種分離方式的主要因素。

水合能高和疏水性弱的離子，如Clˉ和K⁺，zui好選用離子交換色譜分離。

水合能低和疏水性強的離子，如高氯酸（ClO₄ˉ）和四丁基銨，最好選用親水性強的離子交換色譜分離。

有一定疏水性，也有明顯水合能的pKa = 1～7的離子，如乙酸鹽和丙酸鹽，最好選用離子排斥色譜分離。

有些離子，既可用陰離子交換色譜分離，也可用陽離子交換色譜分離，如氨基酸和生物堿等。

無紫外或可見光吸收以及強離解的酸和堿，最好選用電導檢測器檢測。

具有電化學活性和弱離解的離子，最好選用安培檢測器檢測。

離子本身或通過柱后衍生化反應后的絡合物在紫外或可見光區有吸收，最好選用紫外可見光吸收檢測器檢測。

能產生熒光的離子和化合物，最好選用熒光檢測器檢測。

三、色譜參數的優化：

離子色譜分析中色譜參數的優化是通過改變各種色譜參數來提高分離度、縮短分析時間和提高檢測靈敏度等。

1、提高分離度：

（1）稀釋樣品：

若待測離子之間的濃度相差較大，而且與固定相的親和力差異很大，提高分離度的最簡單方法是稀釋樣品。因為若樣品濃度較大，某些組分可能會出現平頭峰（柱超載）或峰很寬且拖尾，覆蓋某些濃度較小的組分，使分離度下降。稀釋樣品可比較明顯地改變這種狀況，使樣品之間得到較好的分離。

（2）改變分離和檢測方式：

若待測離子與固定相的親和力相近或相同，樣品稀釋的效果常常不好。對于這種情況，除了選擇適當的流動相，還應選擇適當的分離和檢測方式。

如ClO₄ˉ的疏水性大于NO₃ˉ，在離子對色譜上很容易分開。

如NO₂ˉ和Clˉ在陰離子交換柱上的保留時間相近，常見樣品中的Clˉ濃度又遠大于NO₂ˉ，使分離更加困難。但NO₂ˉ的紫外吸收強，而Clˉ很弱，實際分析中用UVD測定NO₂ˉ，用電導檢測器測定Clˉ，可很好地解決這個問題。

（3）選擇適當的淋洗液：

淋洗液通常是電解質，在溶液中離解成陰離子和陽離子，對分離起實際作用的離子稱為淋洗離子。如用Na₂CO₃水溶液作流動相分離無機陰離子時，Na₂CO₃是淋洗劑，CO₃²ˉ是淋洗離子。

選擇淋洗液的基本原則是淋洗離子能從交換位置置換出待測離子。但在實際分析中，當樣品中強保留離子和弱保留離子共存時，如果選擇與保留最強的離子的親和力接近的的淋洗離子，往往有些弱保留離子會很快流出色譜柱，不能達到分離的目的。因此，合適的淋洗液應根據樣品的組成通過實驗進行選擇。

離子色譜中，可通過加入不同的淋洗液添加劑來改善選擇性。淋洗液添加劑只影響樹脂和待測離子之間的相互作用，減少樹脂對疏水性離子的吸附，而不影響離子交換。對與樹脂親和力較強的離子如Iˉ、ClO₄ˉ、苯甲酸和三乙胺等，在淋洗液中加入適量極性的有機溶劑如甲醇或乙腈等，可縮短這些組分的保留時間并改善峰形的不對稱性。又如測定1%NaCl中的痕量Iˉ和SCNˉ時，加入對氰酚占據樹脂對 Iˉ和SCNˉ的吸附位置，可減少峰拖尾，增加檢測靈敏度。

淋洗液pH值決定待測組分的離解程度，是影響分離度較大的因素。對于硅膠基質的鍵合固定相，淋洗液pH 值應為2～7.5。在離子對色譜中，有時緩沖溶液離子可能與離子對試劑結合，其濃度不宜過高，通常為1～5mmol/L。

2、縮短分析時間：

縮短分析時間與提高分離度有時是相互矛盾的。在能得到較好分離結果的前提下分析時間越短越好。為了縮短分析時間，常采用減小分離柱容量、增加淋洗液流速、增加淋洗液強度和梯度洗脫等方法。

減小分離柱容量或用短柱可明顯的縮短分析時間，但用短柱時，有時要選用稍弱的淋洗液，否則可能會導致分離不好。

增加淋洗液流速可縮短分析時間，但流速的增加受系統所能承受的zui高壓力限制，而且流速的改變可能對分離度產生很大影響，如對Brˉ和NO₂ˉ的分離。

增強淋洗液強度可加速離子的淋洗，縮短分析時間，但弱保留和中等保留的離子會在很短的時間內一起出峰，使分離度下降，甚至出現峰重疊現象。對于這種情況，可采用梯度洗脫，這樣既能縮短分析時間，又能使各組分得到良好分離。

  3、提高檢測靈敏度：

（1）將檢測器的靈敏度設置在較高靈敏度檔：

這是提高檢測靈敏度zui簡單的方法，但同時也增大了基線噪聲。因此，這種方法一般很少使用。

（2）增加進樣量：

離子色譜中，為了提高檢測靈敏度，可采用大體積進樣。但進樣量不能無限制的增加，其上限取決于保留時間zui短的色譜峰與死體積（水峰）之間的時間。

（3）選用濃縮柱：

對于較清潔樣品中痕量組分的測定，采用此法效果較好。

使用濃縮柱時一定不能使分離柱超負荷。

（4）使用小內徑柱：

離子色譜常用的標準柱內徑為4mm，小內徑柱內徑為2mm。這樣在小內徑柱中進同樣質量的樣品，將在檢測器中產生4倍于標準柱的信號，從而增加了檢測靈敏度，同時減少了淋洗液的消耗。

四、定性和定量方法：

1、定性方法：

離子色譜的定性方法與液相色譜類似，主要采用標準物質對照定性和離子色譜與質譜聯用來準確定性。

2、定量方法：

離子色譜的定量方法與其它色譜類似，主要采用標準曲線法定量（一點或多點）。

五、日常維護：

離子色譜柱能承受的壓力比較小，使用時要特別小心。

離子色譜柱的固定相很容易被有機溶劑或其它極性物質破壞，使用時也要特別小心，對不確切的未知樣品應弄清楚后再分析。

離子色譜分析對水的要求特別高，應用重蒸去離子水配制流動相、樣品溶液和標準溶液。

電導檢測器最害怕的是電導池被樣品和流動相玷污，使用過程中一定要保證流動相、樣品溶液和標準溶液都比較干凈。