離子色譜是高效液相色譜的一種，是用于分離能在水中解離成有機(jī)和無機(jī)離子的一種液相色譜方法。從20世紀(jì)70年代中期問世以來，很快成為水溶液中陰、陽離子的重要分析手段。應(yīng)用范圍從分析水中常見的陰、陽離子和有機(jī)酸類，發(fā)展到分析極性有機(jī)化合物以及生物樣品中的糖、氨基酸、肽、蛋白質(zhì)等。

　　一、離子色譜方法的特點(diǎn)

　　對離子型化合物的測定是經(jīng)典分析化學(xué)的主要內(nèi)容。對陽離子的分析已有一些快速而靈敏的分析方法，如原子吸收、高頻電感偶合等離子體發(fā)射光譜和X射線熒光分析等。而對于陰離子的分析長期以來缺乏快速靈敏的方法。一直沿用經(jīng)典的容量法、重量法和光度法等。這些方法操作步驟冗長費(fèi)時，靈敏低且易受干擾。而發(fā)展起來的離子色譜克服了以上缺點(diǎn)，具有快速、靈敏度高、選擇性好、可同時測定多組分的優(yōu)點(diǎn)。可以說，離子色譜對陰離子的分析是分析化學(xué)中的一項(xiàng)新突破。

　　1快速、方便對7種常見陰離子(F-、Cl-、Br-、NO3-、NO2-、SO42-、PO43-)和六種常見陽離子(Li、Na、NH4、K、Mg2、Ca2)的分析時間小于10min。如采用高效分離柱對上述七種常見陰離子的分離時間只需3min。

　　2靈敏度高離子色譜分析的濃度范圍為μg/L~mg/L。當(dāng)進(jìn)樣量為50μl時，常見陰離子的檢出限小于是10μg/L。如增加進(jìn)樣量并采用小孔徑柱(2mm直徑)或在線濃縮時，檢出限可達(dá)10-12g/L。

　　3選擇性好IC法分析無機(jī)和有機(jī)陰、陽離子的選擇性主要由選擇適當(dāng)?shù)姆蛛x和檢測系統(tǒng)來達(dá)到的。由于IC的選擇性，對樣品的前處理要求簡單、一般只需做稀釋和過濾。

　　4可同時測定多種離子化合物與光度法、原子吸收法相比，IC的主要優(yōu)點(diǎn)是只需很短的時間就可同時檢測樣品中的多種成分。

　　5分離柱的穩(wěn)定性好、容量高IC中苯乙烯/二乙烯苯聚合物是應(yīng)用最廣的填料。這種樹脂的高pH穩(wěn)定性允許用強(qiáng)酸或強(qiáng)堿作淋洗液，有利于擴(kuò)大應(yīng)用范圍。樣品分析時，溶解、稀釋和過濾是前處理的主要工作。

　　二、離子色譜系統(tǒng)的組成

　　IC系統(tǒng)的構(gòu)成主要由流動相傳送部分、分離柱、檢測器和數(shù)據(jù)處理單元四個部分組成(見圖1為化學(xué)抑制型離子色譜工藝流程)。其中，分離柱是離子色譜的最重要部件之一。高效柱和特殊分離柱的成功研制是離子色譜迅速發(fā)展的關(guān)鍵。而對于抑制型檢測器，抑制器是關(guān)鍵部件，高的抑制溶量、低的死體積，能自動連續(xù)工作，不用有害的化學(xué)試劑是現(xiàn)代抑制器的主要特點(diǎn)。

　　一個理想的檢測器，對不同的樣品，在不同濃度及各種淋洗條件下均能準(zhǔn)確、及時、連續(xù)地反應(yīng)色譜峰的變化。為實(shí)現(xiàn)上述要求，檢測器應(yīng)具備較高的靈敏度、較寬的定量檢測范圍，較好的選擇性和重現(xiàn)性。

　　離子色譜常用的檢測方法可以分為兩類：即電化學(xué)法和光學(xué)法。電化學(xué)檢測器有三種，即電導(dǎo)、安培和積分安培(包括脈沖安培)。其中，電導(dǎo)檢測器應(yīng)用的最廣泛。電導(dǎo)檢測器又可分為抑制型(兩柱型)和非抑制型(單柱型)兩種。由于抑制型能夠顯著提高電導(dǎo)檢測器的靈敏度和選擇性已逐漸成為電導(dǎo)檢測器的主流。而光學(xué)法主要是紫外—可見光和熒光檢測器。

　　電導(dǎo)檢測器按照Kohlraush定律，電解液在一定的電場作用下，溶液的電導(dǎo)率與其濃度是成正比的。此檢測器主要用于測定無機(jī)陰、陽離子離子(pKa<7,pKb<7)、部分極性有機(jī)化合物，如一些羧酸類。各種強(qiáng)酸、強(qiáng)堿的陰、陽離子如氯離子、硫酸根、三氟乙酸、鈉離子和鉀離子在電導(dǎo)檢測器上都有很好的靈敏度。一些弱酸離子由于其不完全電離，測定的靈敏度較低。通常可通過改變流動相的pH來提高靈敏度。我們熟知的有機(jī)酸不管是帶有羧基、磺酸基或膦酸基官能團(tuán)，其pKa均在4.75以下，因此都有很好的檢出效果。

　　安培檢測器是一種用于測量電活性分子在工作電極表面氧化或還原反應(yīng)時所產(chǎn)生電流變化的檢測器。常用于分析那些離解度低，用電導(dǎo)檢測器難于檢測或根本無法檢測的pK>7的離子。直流安培檢測器具有很高的靈敏度，可以測定μg/L級無機(jī)和有機(jī)離子，如與環(huán)境有關(guān)的陰離子、硫化物、氰化物、As、鹵素、肼和各種酚。積分安培和脈沖安培檢測器則主要測量醇、醛、胺和含硫基團(tuán)、糖類有機(jī)化合物和硫化物。

　　紫外—可見光吸收和熒光檢測器它具有選擇性好、應(yīng)用面廣、靈敏度高的優(yōu)點(diǎn)，其應(yīng)用范圍越來越廣泛。紫外—可見光檢測器的基本原理是以郎伯—比爾定律為基礎(chǔ)的。UV-Vis檢測器在離子色譜中最重要的應(yīng)用是通過柱后衍生技術(shù)測量過渡金屬和鑭系元素。以吡啶2，6-二羧酸或草酸為淋洗液可分離過渡金屬，經(jīng)分離后，34種過渡金屬可與顯色劑4-間苯二酚發(fā)生衍生反應(yīng)。同時，還可對一些元素的不同氧化態(tài)進(jìn)行檢查，如Fe3/Fe2、Cr3/Cr6、Sn2/Sn4。

　　熒光檢測器是通過測定分子中電子能級躍遷時發(fā)射出的熒光強(qiáng)度來表征物質(zhì)的濃度�？捎糜跍y定銨離子、伯胺、多胺和肽。

　　離子色譜檢測器的選擇，主要的依據(jù)是被測定離子的性質(zhì)、淋洗液的種類等。同一種物質(zhì)有時可以用多種檢測器進(jìn)行檢測，但靈敏度不同。離子色譜常用檢測器的主要應(yīng)用范圍見表1。

　　表1離子色譜中的主要檢測器的應(yīng)用范圍檢測方法檢測原理應(yīng)用范圍電導(dǎo)法電導(dǎo)pKa<7;pKb<7的陰、陽離子安培法在電極上產(chǎn)生氧化還原反應(yīng)CN-，S2-，I-，SO32-，氨基酸，醇，醛，單糖、寡糖、酚、有機(jī)胺、硫醇紫外/可見光檢測器紫外/可見光吸收在紫外或可見光區(qū)域有吸收的陰、陽離子和在柱前柱后衍生反應(yīng)后具有紫外或可見光吸收的離子或化合物，如過渡金屬、二氧化硅等。熒光激發(fā)和發(fā)射銨、氨基酸

　　三、離子色譜的分離方式

　　按照分離機(jī)理，離子色譜可分為高效離子交換色譜(HPIC)、離子排斥色譜(HPIEC)和離子對色譜(MPIC)三種。用于三種分離方式的柱填料的樹脂骨架都是苯乙烯和二

　　乙烯苯的共聚物。HPIC用低溶量的離子交換樹脂，HPIEC用高容量的樹脂，MPIC用不含離子交換基團(tuán)的多孔樹脂。

　　高效離子交換色譜HPIC的分離機(jī)理主要是離子交換，是基于離子交換樹脂上可離解的離子與流動相中具有相同電荷的離子之間進(jìn)行的可逆交換。依據(jù)不同離子對交換劑的不同親合力而被逐漸分離。它是離子色譜的主要分離方式，用于親水性陰、陽離子的分離。如以NaOH為淋洗液分析水體中陰離子時，先用淋洗液平衡陰離子交換分離柱，再將樣品帶入。樣品進(jìn)入后，待測離子將陰離子交換樹脂上OH-根置換下來，并暫時而選擇地保留在固定相上。隨后，被保留的待測陰離子依據(jù)與樹脂親合力的差別，而由弱到強(qiáng)逐漸被洗脫下來，從而達(dá)到分離的目的。經(jīng)分離柱分離之后，如洗脫液直接進(jìn)入電導(dǎo)池時稱非抑制型離子色譜，如洗脫液先通過抑制器，再進(jìn)入電導(dǎo)池稱抑制型離子色譜。相比而言，抑制型離子色譜具有更高的靈敏度。抑制器主要起到降低淋洗液的背景電導(dǎo)和增加被測離子的電導(dǎo)值，改善信噪比的作用。通過抑制器后，淋洗液被中和成電導(dǎo)值很小的水，而被測樣品轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的酸或堿，大大提出高了被測樣品的靈敏度。為了減弱抑制器填充樹脂再生時外來的干擾，自動再生連續(xù)工作的抑制器是目前最先進(jìn)的抑制器。

　　高效離子交換色譜可以分析弱保留陰離子，主要包括F-、一價(jià)無機(jī)陰離子、一元羧酸和一些弱離解組分，如HCO32-、CN-、和S2-等。

　　同時，還可分析易極化的無機(jī)陰離子，如I-，SCN-，CLO4-，S2O32-，以及含氧金屬陰離子MoO42-,WO42-、CrO42-和多聚磷酸鹽等。對小分子的有機(jī)酸類也有很好的分析效果。利用離子交換色譜分析堿金屬、堿土金屬和胺類是最常用的方法。在測定過渡金屬和重金屬方面，柱后衍生光度法的成功應(yīng)用，顯著地改進(jìn)了重金屬和過渡金屬的分析方法，使得IC成為一種廣泛應(yīng)用的多元素分析方法。它不僅可同時分析多種元素，還可同時檢測元素的不同價(jià)態(tài)。使得IC成為復(fù)雜體系中重金屬和過渡金屬分析的有效方法。

　　利用IC法測定重金屬和過渡金屬時，首先，在淋洗液中加入一定的絡(luò)合劑，使待測金屬與其發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)而降低金屬離子的活性，進(jìn)而使其能在分離柱上有效分離。經(jīng)分離柱分離后金屬離子與連續(xù)加入的顯色劑發(fā)生顯色反應(yīng)，生成可用分光光度法測定的帶發(fā)色基團(tuán)的衍生物。

　　離子排斥色譜由于Donnan排斥，完全離解的強(qiáng)電解質(zhì)受排斥而不被固定相保留，而未離解的化合物不受Donnan排斥，能進(jìn)入樹脂的內(nèi)微孔，分離是基于溶質(zhì)和固定相

　　之間的非離子性相互作用。被分離的化合物再經(jīng)過不同檢測器的測定，可成功地分析無機(jī)弱酸(如：硼酸、氟、亞砷酸、氫氰酸、氫碘酸、硅酸、亞硫酸和碳酸)和大量有機(jī)酸，也可用于醇類、醛類的分析。

　　離子對色譜在流動相中加入一種與待分離的離子電荷相反的離子，使其與待測離子生成疏水性化合物。經(jīng)分離柱分離后，再用不同的檢測器進(jìn)行測定�？捎糜诜蛛x一般陰離子和金屬絡(luò)合物，也可分離多種胺類，并對陰、陽離子類的表面活劑有較好的分離效果。

　　四、離子色譜的應(yīng)用

　　作為近20年來來發(fā)展最快的技術(shù)這一，離子色譜的應(yīng)用已滲透到眾多領(lǐng)域。應(yīng)用范圍從分析水中常見陰、陽離子和有機(jī)酸，發(fā)展到分析極性化合物、氨基酸、糖、重金屬和過渡過金屬及不同氧化態(tài)。作為一種有效的痕量分析手段，由于其具有簡便、高效、高靈敏度和重現(xiàn)好的特點(diǎn)，離子色譜已在許多領(lǐng)域代替了傳統(tǒng)的化學(xué)分析方法，如蒸氣鍋中痕量Fe3、Fe2、Cu2、和SiO32-以及Cl-、SO42-、Na、Mg2、Ca2等離子分析，已經(jīng)廣泛采用離子色譜法。另外，離子色譜在環(huán)境、食品、衛(wèi)生、石油開發(fā)、石油化工、飲用水、高純水和水文地層方面已得到廣泛應(yīng)用。

　　離子色譜在分析飲用水水質(zhì)方面，除能對十三種常見陰、陽離子(F-、Cl-、Br-、NO3-、NO2-、SO42-、PO43-、Li、Na、NH4、K、Mg2、Ca2)的快速分析外，還可對已被美國EPA列入飲用水必測項(xiàng)目(國內(nèi)正著手制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn))的消毒副產(chǎn)物：亞氯酸根、次氯酸根、氯酸根、溴酸根、溴化物等進(jìn)行準(zhǔn)確得定量。同時，還可分析氰化物、不同價(jià)態(tài)的鉻、二氧化硅、部分重金屬，有機(jī)酸類。對于水處理中常用的混凝劑Al和Fe的殘留濃度也能準(zhǔn)確測定。

　　經(jīng)過多年的應(yīng)用，離子色譜已逐漸被國內(nèi)外分析領(lǐng)域所接受，并被一些國際上有影響的機(jī)構(gòu)確定為標(biāo)準(zhǔn)分析方法或推薦方法。它是一種很有發(fā)展前途的分析方法。