主题：【转帖】常用色谱和光谱分析方法和技术(续１）

三、离子色谱(Ion Chromatography,IC)
是由经典的离子交换色谱发展开创而成的新的液相色谱分析技术，具有快速、灵敏、选择性好、且可同时测定多组分的优点；还能测定无机的或亲水性的有机阴离子。IC已广泛用于其他多个领域，但在医药研究中的应用尚处起始阶段。它不仅可用于药品的常规质量同时分析，也可有效地用于生产过程的质量控制和体内药物分析，具有美好的应用前景。
（二）类型特点与原理：
    阳离子交换柱用于分离样品阳离子；阴离子交换柱用作分离样品阴离子。洗脱液为含有阳离子和阴离子的一种稀溶液，经泵输送入色谱柱后，其阳离子或阴离子最终将色谱柱中所有可交换的离子置换出来，同时由检测器转换为恒定的信号——基线。然后，进样少量样品，样品离子即被树脂柱所接受，并与等同数量的洗脱液离子交换。如果样品中所有离子的浓度大于洗脱液的离子浓度，那么在柱顶端的总离子浓度就将增加，这就产生了一个脉动，当它沿着柱移动并通过电导检测器时即得到一个正峰；反之，则获得负峰。进样后，洗脱液离子继续不断地经泵输入色谱柱，对树脂的可交换部位与样品离子进行竞争，并且使样品离子沿着柱子移动。由于样品离子对交换树脂有不同的亲和能力，因而不同的样品离子沿柱以不同的速度移动，最后完成了分离。
    现代离子色谱的过程有所不同，主要有以下两种：
    1、抑制型离子色谱法(Suppressed IC)：由于离子交换分离的洗脱液几乎都是强电解质，其电导一般要较待测离子高二个数量级，簇会完全覆盖了待测离子的信号。为提高检测灵敏度，采用在分离柱后串联抑制柱的办法，可使洗脱液转变成低电导组分，以降低来自洗脱液的背景电导。另外可将样品离子转变成相应的酸或碱，以增加其电导。抑制装置有柱型和离子交换膜管型两种。
    抑制柱内填充与分离柱填料相反电荷的离子交换树脂。当分析阴离子时，要用苯乙烯系列的强酸型（H+）树脂装柱；而分析阳离子时，则用苯乙烯系列的强碱型（OH-）树脂装柱。抑制柱须定期再生。 离子交换膜管型抑制系统可解决色谱上出现的水和碳酸离子的负峰。这是一种表面经磺化处理的聚苯乙烯多孔纤维管，管内流过流动相，管外流过再生抑制液，借助于离子交换作用来消除背景离子。
      分析阴离子时，Na+穿出纤维管壁进入抑制液(H2SO4)中，与硫酸反应生成硫酸钠而被除去；同时，H+穿入管壁，与流动相的Na2CO3反应生成H2CO3。若流动相为NaOH时，则生成水。但是，CO32-和SO42-不能穿过管壁，而阳离子却可穿过。在实际应用中，环境温度超过40℃时，H2SO4有可能将管膜破坏。为此有人改用十二烷基苯磺酸(Dodecyl Benzene Sulfonic Acid,DBS)作再生抑制液来取代硫酸液。DBS则较为安全，而且这种抑制液能使HCO3-减少而使负峰变得更小，并且通常都出现于同一位置，使色谱的重现性提高，保留时间不变；但会出现F-峰的峰高变低和峰宽增加的问题。有人在膜管内装填苯乙烯和二乙烯苯的共聚物小球，因而提高了交换效率和色谱峰的锐度，这种改良后的装置称为组合型多孔纤维管抑制器，可使负峰现象大大改善，其效果最好。
      对于阳离子来说，分离柱装有阳离子交换填料，抑制单元则为羟基阴离子交换剂，洗脱液中典型的是H+或苯二铵[Ph(NH3)22+]，通过抑制单元后分别转变为H2O或Ph(NH2)。抑制型离子色谱柱因价格昂贵，使用也较复杂，限制了该装置和操作的进一步发展。

      2、单柱离子色谱法(Single Column IC,SCIC)：是一种不用抑制柱，直接用电导等检测器测定阴离子和阳离子的液相色谱法。特点是：采用足够低交换容量的分离柱，以及很稀浓度的洗脱液。 进行阴离子分析时，树脂的交换容量为0.005～0.10Meq/g，典型的洗脱液是1.0×10-4～4.0×10-4mol/L的苯甲酸、羟基苯甲酸或邻苯二甲酸的钠盐或钾盐，这些洗脱液都足够稀，从而使背景电导率相当低；大部分样品阴离子的当量电导比洗脱液阴离子要高，因此，样品浓度即使低至ppm级也能测得。采用羧酸页不是它的盐作为洗脱液时，对大部分离子的检测限可以扩大10倍。 进行阳离子分析时，采用低容量的阳离子交换柱，它能与电导检测器或者其它类型的检测器相连，一价阳离子的分离系数用稀硝酸溶液作为洗脱液和电导检测器，而分离二价阳离子时则用乙二胺盐溶液。二价过度金属阳离子可以用弱的络合试剂，如乙二胺酒石酸盐进行分离。在强络合离子(Fe3+和Al3+)的样品溶液中加入络合试剂（如EDTA或磺基水扬酸盐）能获得更好的先择性。由于各种碱金属离子的当量电导均比洗脱液中的H+的当量电导小，H+的极限当量电导为350mS/当量，而Li+、Na+、K+分别为39、50、74。同样，二价阳离子和过渡金属离子也较乙二胺盐阳离子的当量电导小，因此样品峰相对于洗脱液的背景电导要小而呈负峰。由于两者之间当量电导的差异是很大的，因此检测灵敏度很好，特别是用酸作为洗脱液时更是如此。
（三）离子色谱中最常用的检测器：IC中使用的检测器有：电导检测器、分光光度检测器、荧光检测器、折光率检测器、电化学检测器以及原子吸收或发射光谱检测器。
1、电导检测器：是IC中使用最广泛的检测器。其作用原理是用两个相对电极测量水溶液中离子型溶质的电导，由电导的变化测定洗脱液中被分离组分的浓度。此检测器的死体积小，若采用抑制电导法，IC体系通常可获得极低的背景电导，适于使用二极式电导检测器，其敏感度可达10-9g/l，线性动态范围达104；用SCIC体系时，洗脱液的背景电导常高达50ms/cm以上，极化效应严重，必须用五极式电导检测器或精心设计的二电极式电导检测器，其敏感度达10-9g/l，线性动态范围为103。 由于电导率大小与离子运动速度有关，温度升高将减少液体的粘度，从而加速了离子的运动，这样就会使电导率增加。通常，温度每升高一度，电导率将增加22.5%，因此需采用绝热恒重措施，以提高仪器对环境温度变化的适应性。
2、紫外-可见分光光度检测器：应用越来越受重视，特点：(1)选择性好；(2)通用性好；(3)敏感度好，市售检测器的噪声水平可低至210-6吸光度单位，其敏感度达10-10g/ml，因之很易进行ppb级浓度的离子分析；(4)线性动态范围达105；(5)与电导检测器相比，受温度影响较小等。