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離子色譜 （Ion Chromatography）是液相色譜（HPLC）的一種，是分析陰離子和陽(yáng)離子的一種液相色譜方法。
 

　　一、離子色譜的基本原理
 

　　離子色譜的分離機(jī)理主要是離子交換，有3種分離方式，它們是離子交換色譜（HPIC）、離子排斥色譜 （HPIEC）和離子對(duì)色譜 （MPIC）。用于3種分離方式的柱填料的樹(shù)脂骨架基本都是苯乙烯-二乙烯基苯的共聚物，但樹(shù)脂的離子交換功能基和容量各不相同。HPIC用低容量的離子交換樹(shù)脂，HPIEC用高容量的樹(shù)脂，MPIC用不含離子交換基團(tuán)的多孔樹(shù)脂。3種分離方式各基于不同分離機(jī)理。HPIC的分離機(jī)理主要是離子交換，HPIEC主要為離子排斥，而MPIC則是主要基于吸附和離子對(duì)的形成。
 

　　1、離子交換色譜
 

　　應(yīng)用離子交換的原理，采用低交換容量的離子交換樹(shù)脂來(lái)分離離子，這在離子色譜中應(yīng)用zui廣泛，其主要填料類(lèi)型為有機(jī)離子交換樹(shù)脂，以苯乙烯二乙烯苯共聚體為骨架，在苯環(huán)上引入磺酸基，形成強(qiáng)酸型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，引入叔胺基而成季胺型強(qiáng)堿性陰離子交換樹(shù)脂，此交換樹(shù)脂具有大孔或薄殼型或多孔表面層型的物理結(jié)構(gòu)，以便于快速達(dá)到交換平衡，離子交換樹(shù)脂耐酸堿可在任何pH范圍內(nèi)使用，易再生處理、使用壽命長(zhǎng)，缺點(diǎn)是機(jī)械強(qiáng)度差、易溶脹易、受有機(jī)物污染。
 

　　硅質(zhì)鍵合離子交換劑以硅膠為載體，將有離子交換基的有機(jī)硅烷與基表面的硅醇基反應(yīng)，形成化學(xué)鍵合型離子交換劑，其特點(diǎn)是柱效高、交換平衡快、機(jī)械強(qiáng)度高，缺點(diǎn)是不耐酸堿、只宜在pH28范圍內(nèi)使用。
 

　　離子交換色譜是zui常用的離子色譜。
 

　　2、離子排斥色譜
 

　　它主要根據(jù)Donnon膜排斥效應(yīng)，電離組分受排斥不被保留，而弱酸則有一定保留的原理，制成離子排斥色譜主要用于分離有機(jī)酸以及無(wú)機(jī)含氧酸根，如硼酸根碳酸根和硫酸根有機(jī)酸等。它主要采用高交換容量的磺化H型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂為填料以稀鹽酸為淋洗液。
 

　　3、離子對(duì)色譜
 

　　離子對(duì)色譜的固定相為疏水型的中性填料，可用苯乙烯二乙烯苯樹(shù)脂或十八烷基硅膠（ODS），也有用C8硅膠或CN，固定相流動(dòng)相由含有所謂對(duì)離子試劑和含適量有機(jī)溶劑的水溶液組成，對(duì)離子是指其電荷與待測(cè)離子相反，并能與之生成疏水性離子，對(duì)化合物的表面活性劑離子，用于陰離子分離的對(duì)離子是烷基胺類(lèi)如氫氧化四丁基銨氫氧化十六烷基*烷等，用于陽(yáng)離子分離的對(duì)離子是烷基磺酸類(lèi)，如己烷磺酸鈉，庚烷磺酸鈉等對(duì)離子的非極性端親脂極性端親水，其CH2鍵越長(zhǎng)則離子對(duì)化合物在固定相的保留越強(qiáng)，在極性流動(dòng)相中，往往加入一些有機(jī)溶劑，以加快淋洗速度，此法主要用于疏水性陰離子以及金屬絡(luò)合物的分離，至于其分離機(jī)理則有3種不同的假說(shuō)，反相離子對(duì)分配離子交換以及離子相互作用。
 

　　二、離子色譜系統(tǒng)
IC系統(tǒng)的構(gòu)成與HPLC相同，儀器由流動(dòng)相傳送部分、分離柱、檢測(cè)器和數(shù)據(jù)處理4個(gè)部分組成，在需要抑制背景電導(dǎo)的情況下通常還配有MSM或類(lèi)似抑制器。其主要不同之處是IC的流動(dòng)相要求耐酸堿腐蝕以及在可與水互溶的有機(jī)溶劑（如乙腈、甲醇和丙酮等）中不溶脹的系統(tǒng)。因此，凡是流動(dòng)相通過(guò)的管道、閥門(mén)、泵、柱子及接頭等均不宜用不銹鋼材料，而是用耐酸堿腐蝕的PEEK材料的全塑IC系統(tǒng)。離子色譜的zui重要的部件是分離柱。柱管材料應(yīng)是惰性的，一般均在室溫下使用。柱和特殊性能分離柱的研制成功，是離子色譜迅速發(fā)展的關(guān)鍵。
 

　　三、離子色譜的優(yōu)點(diǎn)
1、快速、方便：對(duì)7種常見(jiàn)陰離子（F-、Cl-、Br-、NO2-、NO3-、SO42-、PO43-）和6種常見(jiàn)陽(yáng)離子（Li+、Na+、NH4+、K+、Mg2+、Ca2+）的平均分析時(shí)間已分別小于8min。用快速分離柱對(duì)上述7種zui重要的常見(jiàn)陰離子達(dá)基線分離只需3min。
 

　　2、靈敏度高：離子色譜分析的濃度范圍為低μg／L（1～10μg／L）至數(shù)百mg／L。直接進(jìn)樣（25μL），電導(dǎo)檢測(cè)，對(duì)常見(jiàn)陰離子的檢出限小于10μg／L。
 

　　3、選擇性好：IC法分析無(wú)機(jī)和有機(jī)陰、陽(yáng)離子的選擇性可通過(guò)選擇恰當(dāng)?shù)姆蛛x方式、分離祝賀監(jiān)測(cè)方法來(lái)達(dá)到。與HPLC相比，IC中固定相對(duì)選擇性的影響較大。
 

　　4、可同時(shí)分析多種離子化合物：與光度法、原子吸收法相比，IC的主要優(yōu)點(diǎn)是可同時(shí)檢測(cè)樣品中的多種成分。只需很短的時(shí)間就可得到陰、陽(yáng)離子以及樣品組成的全部信息。

　　5、分離柱的穩(wěn)定性好、容量高：與HPLC中所用的硅膠填料不同，IC柱填料的高pH值穩(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。

　　四、離子色譜的檢測(cè)方法

　　離子色譜的檢測(cè)器分為兩大類(lèi)，即電化學(xué)檢測(cè)器和光學(xué)檢測(cè)器。電化學(xué)檢測(cè)器包括電導(dǎo)、直流安培、脈沖安培和積分安培；光化學(xué)檢測(cè)器包括紫外-可見(jiàn)和熒光。

　　隨著離子色譜的廣泛應(yīng)用，離子色譜的檢測(cè)技術(shù)已由單一的化學(xué)抑制型電導(dǎo)法發(fā)展為包括電化學(xué)光化學(xué)和與其他多種分析儀器聯(lián)用的方法。 1、抑制電導(dǎo)檢測(cè)法；2、直接電導(dǎo)檢測(cè)法；3、紫外吸收光度法；4、柱后衍生光度法；5、電化學(xué)法；6、與元素選擇性檢測(cè)器聯(lián)用法。

　　五、離子色譜的應(yīng)用
　　1、無(wú)機(jī)陰離子的檢測(cè)

　　無(wú)機(jī)陰離子是發(fā)展zui早，也是目前zui成熟的離子色譜檢測(cè)方法，包括水相樣品中的氟、氯、溴等鹵素陰離子、硫酸根、硫代硫酸根、氰根等陰離子，可廣泛應(yīng)用于飲用水水質(zhì)檢測(cè)、啤酒、飲料等食品的安全、廢水排放達(dá)標(biāo)檢測(cè)、冶金工藝水樣、石油工業(yè)樣品等工業(yè)制品的質(zhì)量控制。特別由于鹵素離子在電子工業(yè)中的殘留受到越來(lái)越嚴(yán)格的限制，因此離子色譜被廣泛的應(yīng)用到無(wú)鹵素分析等重要工藝控制部門(mén)。

　　無(wú)機(jī)陰離子交換柱通常采用帶有季胺功能團(tuán)的交聯(lián)樹(shù)脂或其他具有類(lèi)似性質(zhì)的物質(zhì)，常見(jiàn)的陰離子交換柱如Metrosep A supp 4-150， A supp 5-250等。常用的淋洗液為Na2CO3和NaHCO3按一定比例配置成的稀溶液，改變淋洗液的組成比例和濃度，可控制不同陰離子的保留時(shí)間和出峰順序。

　　2、無(wú)機(jī)陽(yáng)離子的檢測(cè)

　　無(wú)機(jī)陽(yáng)離子的檢測(cè)和陰離子檢測(cè)的原理類(lèi)似，所不同的是采用了磺酸基陽(yáng)離子交換柱，如Metrosep C1， C2-150等，常用的淋洗液系統(tǒng)如酒石酸/二甲基吡啶酸系統(tǒng)，可有效分析水相樣品中的Li，Na，NH4+，K，Ca，Mg等離子。

　　3、有機(jī)陰離子和陽(yáng)離子分析

　　隨著離子色譜技術(shù)的發(fā)展，新的分析設(shè)備和分離手段不斷出現(xiàn)，逐漸發(fā)展到分析生物樣品中的某些復(fù)雜的離子，目前較成熟的應(yīng)用包括：
　　1）生物胺的檢測(cè)

　　Metrosep C1分離柱；2.5mM 硝酸/10%丙酮淋洗液; 3 µL進(jìn)樣，可有效分析腐胺、組胺、尸胺等成分，已經(jīng)成為刑事偵查系統(tǒng)和法醫(yī)學(xué)的重要檢測(cè)手段。

　　2）有機(jī)酸的檢測(cè)

　　Metrosep Organic Acids分離柱，MSM抑制器 ；0.5 mM H2SO4作為淋洗液，可有效分析包括乳酸、甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、異丁酸、戊酸、異戊酸、蘋(píng)果酸、檸檬酸等各種有機(jī)酸成分，在微生物發(fā)酵工業(yè)、食品工業(yè)都是簡(jiǎn)便有效的分離方法

　　3）糖類(lèi)分析

　　目前已經(jīng)開(kāi)發(fā)出各種糖類(lèi)的分析手段，包括葡萄糖、乳糖、木糖、阿拉伯糖、蔗糖等多種糖類(lèi)分析方法。在食品工業(yè)中的應(yīng)用尤其廣泛。
 

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彭