主题：【讨论】什么是离子色谱

离子色谱是高效液相色谱的一种，是分析阴阳离子的一种液相色谱方法，该方法具有选择性好、灵敏、快速、简便等优点，并且可以同时测定多种组分。

通常情况下，离子色谱可以分为三种类型：离子交换色谱、离子排斥色谱、离子对色谱。

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。

离子排斥色谱

离子排斥色谱基于Donnan排队斥作用，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。

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。

下面我们以离子交换色谱为例简单介绍一下离子色谱的原理。

一事实上酸度下，样品离子和固定相基团之间存在着相互作用，对于不同的样品离子，这种作用的大小是不同的。因此在随流动相通过色谱柱的过程中，作用力强的样品离子保留时间要比作用力弱的离子长，经过一段时间后，就可以实现样品的分离。

以阴离子的分离为例说明一下离子色谱的分离过程。

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。

离子色谱仪的典型结构由输液泵、进样阀、色谱柱、抑制柱、检测器和数据处理系统组成。

输液泵

双头往复泵是非常常用的一种输液泵，它由电机带动凸轮转动，两个柱塞杆往复运动，吸入排出流动相。两个柱塞杆的移动有一个时间差，正好补偿流动相输出的脉冲，因而流速相当平稳。

进样阀

量常用的进样方法是六通阀进样，这种方法进样量的可变范围大，耐高压，而且易于自动化。

色谱柱

分离系统的主要元件是色谱柱，它是色谱分离过程中存放固定相的场所。离子色谱仪的柱填料是离子色谱仪研究的热点，是离子色谱仪发展的主要推动力，发展很快。

离子栓测器分为两大类，即电化学检测器和光学栓测器，电化学检测器包括电导、直流安培、脉冲安培和积分安培等，而光学检测器包括紫外、或见光和荧光检测器。

其中电导检测器是离子色谱最重要的检测器，现简单介绍如下。

所有的离子化合物（有机离子、无机离子、强酸和强碱）以及可被解离的化合物（弱酸和弱碱）的水溶液都能够导电。电导检测器就是以离子色谱流动相中导电的变化作为定量的依据的。

电导检测器的结构比较简单、检测池在两个电极中间，当在电极上加上电压时，栓测池内溶液中的离子就会产生运动。通过对运动产生的电流的测量就可以知道溶液中离子的浓度。

而如果流动相的导电性很高，而样品的导电性较低，那么电导检测器就不会有效的检测出样品离子的浓度。

因此，人们在色谱柱和电导检测器之间加上了一个抑制柱，它可以改变流动相和样品的导电性，从而使样品离子得到灵敏的检测。

环境分析

离子色谱在其产生初期最重要的应用便是环境样品的分析，其应用对象主要是环境样品中各种阴、阳离子的定性、定量分析。

作为一种快速准确而有效果分析方法，离子色谱广泛应用于微电子、电力工业中高纯水、高纯试剂痕量杂质的分析。

食品饮料分析

与传统的分析方法相比，离子色谱法的突出优点是多组分同时进行分析，样品处理简单，因此成为食品和饮料中阴阳离子、有机酸、胺和糖类分析的较好方法。

联用技术

离子色谱联用技术是离子色谱发展的一个方向。联用技术的发展，使得离子色谱分析技术的应用范围和检测灵敏度有了很大的提高，关于离子色谱--原子吸收（发射）光谱、离子色谱--电感耦合等离子体、离子色--质谱的联用已有不少报道。

离子色谱的检测方法

随着离子色谱的广泛应用，离子色谱的检测技术，已由单一的化学抑制型电导法，发展为包括电化学、光化学和与其他多种分析仪器联用的方法。

一、抑制电导检测法

抑制型电导技术由最初的抑制柱技术，又经历了可连续再生式的纤维管、微膜抑制器阶段，最新的抑制技术采用电解抑制法，使抑制电导检测可以自动进行而不必采用传统的再生液。通过电导抑制可以使背景电导值很低，而检测灵敏度可以达到很高水平。

因此，目前大多数离子色谱基本上还是采用抑制电导法检测。无论是痕量测定的电场，还是半导体工业，抑制电导检测始终是最理想的方法。

二、直接电导检测法

目前单柱法已发展为可补偿高达6000μS背景电导的电导检测器。五极式电导仪可消除极化和电解效应，以降低噪音水平，提高单柱法检测的灵敏度和稳定性。

阳离子单柱法检测信号是离子电导与淋洗液电导之差，一般情况下为负值。只要淋洗条件得当，单柱法同样可达到很高的灵敏度。

三、紫外吸收光度法

在195～220nm具强紫外吸收的阴离子可用弱紫外吸收的淋洗液直接进行紫外吸收，其选择性和灵敏度都很高，它使硝酸根、亚硝酸根等离子可检测至μg／L。间接紫外检测用于本身不具紫外吸收离子的分析，淋洗液具强紫外吸收，检测信号为负值。阴离子淋洗液多用芳香有机酸和邻苯二甲酸盐、磺基苯甲酸盐等。阳离子则以具紫外吸收的Cu2+或Ce3+溶液为淋洗液。

四、柱后衍生光度法

包括重金属、碱土金属、碱金属、稀有金属等40余种金属离子，可用吡啶偶氮间苯二胺(PAR)柱后衍生光度法检测，方法既灵敏又实用。重金属和碱土金属的检出限达μg／L级。偶氮胂Ⅲ亦为稀土金属离子的高灵敏柱后衍生剂。铬天青S、十六烷基三甲胺、Triton X 100对痕量铝离子和铁离子、水溶性卟啉衍生物对痕量Cd2+、Hg2+、Zn2+的检测，均是高选择性和高灵敏度衍生试剂。柱后衍生荧光法主要用于氨基酸和胺类化合物的检测，也可能发展为稀土测定的选择性衍生方法。

五、电化学法

安培法用于选择性检测某些能在电极表面发生氧化还原反应的离子，如亚硝酸根、氰根、硫酸根、卤素离子、硫氰根等无机离子，以及一些胺类、酚类等易氧化还原的有机离子，亦用于重金属离子的检测，卤素和氰根亦可用库仑法检测或应用银电极的电位检测，还可用铜离子电极电位法检测阳离子和阴离子。库仑法还用于As3+／As5+和Mo6+／Cr3+的检测。

六、与元素选择性检测器联用法

将离子色谱的分离优势与元素选择性检测方法联用，可以结合分离及高选择性和高灵敏度的优势，并可用于某些元素的形态分析。如用原子吸收检测亚硒酸／硒酸、亚砷酸／砷酸等。等离子体发射光谱用于Cr3+／Cr6+和砷／硒的检测。

离子色谱的新进展

一、新型电化学技术在离子色谱中的应用

当前，离子色谱发展的一个最新动向是，由电化学技术结合新型高分子材料，并逐渐在离子色谱中得到广泛的应用。最显著的例子如下：

(1)电化学自再生抑制器：电解法用于离子色谱抑制，最初由我国厦门大学田昭武院士等提出，并分别申请了中国和美国专利，实现商品化。

美国Dionex公司对这一方法进行了改进，使抑制器的再生液只加水就能完成，通过水电解产生的H+或OH-完成背景电导抑制。抑制器完全不必外加再生液就能完成电导抑制，使抑制型离子色谱的操作更为方便。而美国Alttech公司则采用固相电解法，利用树脂实现电导抑制。由电解产生H＋实现电化学再生，再将碳酸盐淋洗液中的CO2去除，以进一步降低背景电导值，从而实现了碳酸的梯度淋洗。

(2)淋洗液发生器：通过水电解法产生OH-或H+，与树脂中已经结合的K+或C-形成KOH或HCl,成为淋洗液。这种方法减少了OH-因空气中CO2干扰使基线不稳、背景改变的情况，同时所产生的KOH浓度可以通过电流进行控制，很容易地进行梯度淋洗。

(3)离子回流：H.Small等人在1998年提出了离子色谱的新设想--离子回流。其原理是将离子色谱淋洗液发生器及离子色谱电化学自再生抑制器串联。从此，离子色谱的淋洗形成一个循环系统，使离子色谱方法又有一个更新的概念。为此，他本人在1998年日本大阪再次获得离子色谱学术大奖。

谢谢！学习了