离子色谱分析
**节 概 述
1离子色谱的定义和发展
高效液相色谱法是20世纪70年代急剧发展起来的一项高效、快速的分离分析技术。液相色谱法是指流动相为液体的色谱技术。在经典的液体柱色谱法基础上，引入了气相色谱法的理论，在技术上采用了高压泵、高效固定相和高灵敏度检测器，实现了分析速度快，分离效率高和操作自动化。这种柱色谱技术称做高效液相色谱法。它可用来做液固吸附、液液分配、离子交换和空间排阻色谱分析，应用非常广泛。
离子色谱（以下简称IC）是高效液相色谱（简称HPLC）的一种，是分析离子的一种液相色谱方法。现代IC的开始源于H.Small及其合作者的工作，他们于1975年发表了**篇IC论文，同年商品仪器问世。
IC发展初期，主要用于阴离子的分析，如一次进样，10min内完成μg/L至数百mg/L数量级的F-、Cl-、NO2-、Br－、NO3-、PO43-、SO42-等多种阴离子的测定，因此IC问世之后很快就成为分析阴离子的优选方法。IC法分析无机阳离子的方法发展较慢，其主要原因是已广泛使用的原子吸收法具有快速、灵敏和选择性好等突出优点。然而近几年来，无机阳离子的IC分析法已在分析化学中广泛应用，如一次进样，10min内可完成碱金属、碱土金属及铵的测定。IC在有机和生化分析方面的研究也很活跃，可分析常见的水溶性和极性化合物、有机酸、糖类、氨基酸和***等。
以*常见的离子交换色谱仪为例，离子色谱系统可以进行抑制型或非抑制型电导检测，它由淋洗液、高压泵、进样阀、保护柱/分离柱、抑制器、电导检测器和数据处理系统组成（图5-1）。首先分析已知组成和浓度的标准样品溶液，由数据处理系统生成校正曲线，再分析经过必要前处理的样品溶液，数据处理系统将其结果与先前生成的校正曲线进行比较，完成定性/定量的计算，得到样品结果。
图5-1离子分析流程图
IC的关键部件之一是分离柱。分离柱是根据待测离子的保留特性，在检测前将被检测离子分离的交换柱。保护柱置于分离柱之前，用于保护分离柱免受颗粒物或不可逆保留物等杂质的污染。分析柱指在保护柱后连接一支或多支分离柱组成一系列用以分离待测离子的分析系统，系列中所有柱子对分析柱的总柱容量均有贡献。随着新型离子交换柱填料的发展，IC技术已成功地扩展到多种基体中有机和无机离子的测定。新型高交联度离子交换树脂填充的阴离子交换分离柱，除了在pH=0～14稳定外，还可兼容反相有机溶剂（如甲醇，乙腈），可在淋洗液中加入有机溶剂调节和改善分离的选择性，缩短疏水性化合物的保留时间，以及用有机溶剂清洗有机物对色谱柱的污染以延长柱子的使用寿命。具有离子交换、离子对和反相分离机理的多维分离柱，可同时用多种分离机理来改善分离度和选择性，一次进样可同时分离离子型和非离子型化合物。IC固定相发展的**个方向是高容量柱的研制，这种固定相的树脂基核为表面磺化的超大孔树脂，外层为附聚的胶乳小球，胶乳小球的粒径非常小，以至可进入树脂的内孔，因此增加了树脂的容量而未增加树脂的粒径。新型高容量阴离子交换柱，其离子交换容量（290μmol）较常用柱（20μmol）高15倍，可用于高离子强度基体中痕量阴离子的直接进样分析和大体积进样分析高纯水中痕量杂质，改进弱保留离子的分离，增加F－的保留，使其远离水负峰。对羟基（OH）选择性好的固定相，可用氢氧化钠（或氢氧化钾）作流动相，由于OH－经抑制反应之后生成水，因而降低流动相的背景电导，不仅作梯度淋洗时基线稳定，水负峰小，可用大体积进样，还可提高检测灵敏度。小孔径2mmIC柱，直接进样，较相同条件下直径为4mm柱的灵敏度高4倍；需用的样品量和化学试剂量少，而且由于淋洗液的流量降低，相当于抑制器抑制容量的扩大，因此可用较高浓度的淋洗液分离高电荷的阴离子。
抑制器技术的*新发展是自身再生抑制器（SRS）。该抑制器简化了抑制器的操作，摒弃了外加再生液，由电解水产生抑制反应所需的H+和OH－。
离子色谱的另一项突破是淋洗液在线发生器的商品化。其突出的优点是通过**在线地控制淋洗液发生器的电解电流，而能**地在线控制淋洗液的浓度，连续产生无污染的淋洗液。另一优点是作梯度淋洗��加方便，不用通常使用的比例阀或两个独立的高压泵，仅由改变电流来完成梯度淋洗。
2离子色谱的分离方式
根据三种不同分离机理，离子色谱可分为高效离子交换色谱（HPIC），离子排斥色谱（HPIEC）和离子对色谱（MPIC）。本教材中我们着重介绍HPIC。
（1）离子交换色谱（HPIC）：
分离是基于发生在流动相和键合在固定相上的离子交换基团之间的离子交换过程，对高极化度的离子，分离机理中还包括非离子的吸附过程。这种分离方式主要用于有机和无机阴离子和阳离子的分离。
（2）离子排斥色谱（HPIEC）
离子排斥色谱分离是基于固定相和被分析物之间三种不同的作用：Donnan排斥、空间排斥和吸附作用。这种分离方式主要用于有机酸、无机弱酸和醇类的分离。HPIEC的一个特别的优点是可用于弱的无机酸和有机酸与在高的酸性介质中完全离解的强酸的分离，强酸不被保留，在死体积被洗脱。
（3）离子对色谱（MPIC）
分离是基于被分析物在分析柱上的吸附作用。分析柱的选择性主要取决于流动相的组成和浓度。流动相除了加入有机改进剂之外，还需加入离子对试剂。这种分离方式可用于表面活性阴离子和阳离子以及过渡金属络和物的分离。
