Ⅰ. 離子色譜儀簡介

離子色譜儀是高效液相色譜的一種，故又稱高效離子色譜(HPIC)或現(xiàn)代離子色譜，其有別于傳統(tǒng)離子交換色譜柱色譜的主要是樹脂具有很高的交聯(lián)度和較低的交換容量，進(jìn)樣體積很小，用柱塞泵輸送淋洗液通常對淋出液進(jìn)行在線自動(dòng)連續(xù)電導(dǎo)檢測。

通常情況下，離子色譜可以分為三種類型：離子交換色譜、離子排斥色譜、離子對色譜。

1) 離子交換色譜：離子交換色譜以離子間作用力不同為原理，主要用于有機(jī)和無機(jī)陰、陽離子的分離。

2) 離子排斥色譜：離子排斥色譜基于Donnan排隊(duì)斥作用，是利用溶質(zhì)和固定相之間的非離子性相互作用進(jìn)行分離的。它主要用于機(jī)弱酸和有機(jī)酸的分離，也可以用于醇類、醛類、氨基酸和糖類的分離。

3) 離子對色譜：離子對色譜的分離機(jī)理是吸附、分離的選擇性主要由流動(dòng)相決定。該方法主要用于表面活性陰離子和陽離子以及金屬絡(luò)合物的分離。

Ⅱ. 離子色譜儀組成

離子色譜儀由淋洗液系統(tǒng)、色譜泵系統(tǒng)、進(jìn)樣系統(tǒng)、流路系統(tǒng)、分離系統(tǒng)、化學(xué)抑制系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等組成。

一、淋洗液系統(tǒng)：

離子色譜儀常用的分析模式為離子交換電導(dǎo)檢測模式，主要用于陰離子和陽離子的分析。

常用陰離子分析淋洗液有OH根體系和碳酸鹽體系等，常用陽離子分析淋洗液有甲烷磺酸體系和草酸體系等。

淋洗液的一致性是保證分析重現(xiàn)性的基本條件。為保證同一次分析過程中淋洗液的一致性，在淋洗液系統(tǒng)中加裝淋洗液保護(hù)裝置，可以將進(jìn)入淋洗液瓶的空氣中的有害部分吸附和過濾，如CO2和H2O等。

二、色譜泵系統(tǒng)：

1、材質(zhì)：

離子色譜的淋洗液為酸、堿溶液，與金屬接觸會對其產(chǎn)生化學(xué)腐蝕。如果選擇不銹鋼泵頭，腐蝕會導(dǎo)致色譜泵漏液、流量穩(wěn)定性差和色譜柱壽命縮短等。離子色譜泵頭應(yīng)選擇全PEEK材質(zhì)（色譜柱正常使用壓力一般小于20MPa）。

2、類型：

（1）單柱塞泵。

（2）雙柱塞泵：

1）串聯(lián)雙柱塞泵。

2）并聯(lián)雙柱塞泵。

3、壓力脈動(dòng)消除方式：

（1）電子脈動(dòng)抑制。

（2）脈沖阻尼器。

三、進(jìn)樣系統(tǒng)：

進(jìn)樣系統(tǒng)是將常壓狀態(tài)的樣品切換到高壓狀態(tài)下的部件。保證每次工作狀態(tài)的重現(xiàn)性是提高分析重現(xiàn)性的重要途徑。

1、進(jìn)樣閥：

（1）材質(zhì)：

與色譜泵類似，選擇全PEEK材質(zhì)的進(jìn)樣閥才能保證儀器的壽命和分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。

（2）類型：

1）手動(dòng)進(jìn)樣閥：進(jìn)樣一致性靠人，系統(tǒng)集成性差。

2）電動(dòng)進(jìn)樣閥：進(jìn)樣一致性較好，系統(tǒng)集成性高。

2、自動(dòng)進(jìn)樣器：

進(jìn)樣一致性最好，系統(tǒng)集成性最好。

四、流路系統(tǒng)：

采用色譜專用管路、接頭及其它連接部件，保證全塑無污染溶出，保證材料的可靠性和使用壽命。

材料有PEEK管（高壓區(qū)）、PTFE管、硅膠管（氣路或廢液用）、各種接頭和連接配件。

五、分離系統(tǒng)：

分離系統(tǒng)是離子色譜的重要部件，也是主要耗材。

1、預(yù)柱：

又稱在線過濾器，PEEK材質(zhì)，主要作用是保證去除顆粒雜質(zhì)。

2、保護(hù)柱：

保護(hù)柱與分析柱填料相同，消除樣品中可能損壞分析柱填料的雜質(zhì)。如果不一致，會導(dǎo)致死體積增大、峰擴(kuò)散和分離度差等。

3、分析柱：

有效分離樣品組分。

六、化學(xué)抑制系統(tǒng)：

抑制系統(tǒng)是離子色譜的核心部件之一，主要作用是降低背景電導(dǎo)和提高檢測靈敏度。抑制器的好壞關(guān)系到離子色譜的基線穩(wěn)定性、重現(xiàn)性和靈敏度等關(guān)鍵指標(biāo)。

1、柱－膠抑制：

采用固定短柱或現(xiàn)場填充抑制膠進(jìn)行抑制，不同的抑制柱交替使用，屬于間歇式抑制。

2、離子交換膜抑制：

采用離子交換膜，利用離子濃度滲透的原理進(jìn)行抑制。

需要配制硫酸再生液，系統(tǒng)需要配置氮?dú)饣騽?dòng)力裝置。

3、電解自再生膜抑制：

利用電解水產(chǎn)生媒介離子和離子配合離子交換膜進(jìn)行抑制。

七、檢測系統(tǒng)：

離子色譜最基本和常用的檢測器是電導(dǎo)檢測器，其次是安培檢測器。

1、電導(dǎo)檢測器：

電導(dǎo)檢測器是基于極限摩爾電導(dǎo)率應(yīng)用的檢測器，主要用于檢測無機(jī)陰陽離子、有機(jī)酸和有機(jī)胺等。

（1）雙極脈沖檢測器：

在流路上設(shè)置兩個(gè)電極，通過施加脈沖電壓，在合適的時(shí)間讀取電流，進(jìn)行放大和顯示。

容易受到電極極化和雙電層的影響。

（2）四極電導(dǎo)檢測器：

在流路上設(shè)置四個(gè)電極，在電路設(shè)計(jì)中維持兩測量電極間電壓恒定，不受負(fù)載電阻、電極間電阻和雙電層電容變化的影響，具有電子抑制功能（陽離子檢測支持直接電導(dǎo)檢測模式）。

（3）五極電導(dǎo)檢測器：

在四極電導(dǎo)檢測模式中加一個(gè)接地屏蔽電極，極大提高了測量穩(wěn)定性，在高背景電導(dǎo)下仍能獲得極低的噪聲，具有電子抑制功能（陽離子檢測支持直接電導(dǎo)檢測模式）。

2、安培檢測器：

安培檢測器是基于測量電解電流大小為基礎(chǔ)的檢測器，主要用于檢測具有氧化還原特性的物質(zhì)。

（1）直流安培檢測模式：

主要用于抗壞血酸、溴、碘、氰、酚、硫化物、亞硫酸鹽、兒茶酚胺、芳香族硝基化合物、芳香胺、尿酸和對二苯酚等物質(zhì)的檢測。

（2）脈沖安培檢測模式：

主要用于醇類、醛類、糖類、胺類（一二三元胺，包括氨基酸）、有機(jī)硫、硫醇、硫醚和硫脲等物質(zhì)的檢測。

不可檢測硫的氧化物。

（3）積分脈沖安培檢測模式：

為脈沖安培檢測的升級檢測模式，適用于檢測脈沖安培檢測的物質(zhì)。

八、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)：

完成數(shù)據(jù)處理，聯(lián)通儀器。

Ⅲ. 離子色譜儀工作原理

　分離的原理是基于離子交換樹脂上可離解的離子與流動(dòng)相中具有相同電荷的溶質(zhì)離子之間進(jìn)行的可逆交換和分析物溶質(zhì)對交換劑親和力的差別而被分離。適用于親水性陰、陽離子的分離。

　離子色譜儀的工作過程是：輸液泵將流動(dòng)相以穩(wěn)定的流速(或壓力) 輸送至分析體系，在色譜柱之前通過進(jìn)樣器將樣品導(dǎo)入，流動(dòng)相將樣品帶入色譜柱，在色譜柱中各組分被分離，并依次隨流動(dòng)相流至檢測器，抑制型離子色譜則在電導(dǎo)檢測器之前增加一個(gè)抑制系統(tǒng)，即用另一個(gè)高壓輸液泵將再生液輸送到抑制器，在抑制器中，流動(dòng)相的背景電導(dǎo)被降低，然后將流出物導(dǎo)入電導(dǎo)檢測池，檢測到的信號送至數(shù)據(jù)系統(tǒng)記錄、處理或保存。非抑制型離子色譜儀不用抑制器和輸送再生液的高壓泵, 因此儀器的結(jié)構(gòu)相對要簡單得多，價(jià)格也要便宜很多。