离子色谱的相关知识

离子色谱 (Ion Chromatography)是高效液相色谱（HPLC）的一种，是分析阴离子和阳离子的一种液相色谱方法。

狭义而言, 离子色谱法是以低交换容量的离子交换树脂为固定相对离子性物质进行分离, 用电导检测器连续检测流出物电导变化的一种色谱方法。《离子色谱原理与应用》中对离子色谱法的定义是：利用被测物质的离子性进行分离和检测的液相色谱法。

工作原理

离子色谱的分离机理主要是离子交换，有3种分离方式，它们是高效离子交换色谱（HPIC）、离子排斥色谱 （HPIEC）和离子对色谱 （MPIC）。用于3种分离方式的柱填料的树脂骨架基本都是苯乙烯-二乙烯基苯的共聚物，但树脂的离子交换功能基和容量各不相同。HPIC用低容量的离子交换树脂，HPIEC用高容量的树脂，MPIC用不含离子交换基团的多孔树脂。3种分离方式各基于不同分离机理。HPIC的分离机理主要是离子交换，HPIEC主要为离子排斥，而MPIC则是主要基于吸附和离子对的形成。

应用领域

1、生物胺的检测

Metrosep C1分离柱；2.5mM硝酸/10%丙酮淋洗液; 3 µL进样，可有效分析腐胺、组胺、尸胺等成分，已经成为刑事系统和法医学的重要检测手段。

2、有机酸的检测

Metrosep Organic Acids分离柱，MSM抑制器 ；0.5 mM H2SO4作为淋洗液，可有效分析包括乳酸、甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、异丁酸、戊酸、异戊酸、苹果酸、柠檬酸等各种有机酸成分，在微生物发酵工业、食品工业都是简便有效的分离方法。

3、糖类分析

现已经开发出各种糖类的分析手段，包括葡萄糖、乳糖、木糖、阿拉伯糖、蔗糖等多种糖类分析方法。在食品工业中的应用尤其广泛。

分类

1、离子交换色谱

高效离子交换色谱，应用离子交换的原理，采用低交换容量的离子交换树脂来分离离子，这在离子色谱中应用广泛，其主要填料类型为有机离子交换树脂，以苯乙烯二乙烯苯共聚体为骨架，在苯环上引入磺酸基，形成强酸型阳离子交换树脂，引入叔胺基而成季胺型强碱性阴离子交换树脂，此交换树脂具有大孔或薄壳型或多孔表面层型的物理结构，以便于快速达到交换平衡，离子交换树脂耐酸碱可在任何pH范围内使用，易再生处理、使用寿命长，缺点是机械强度差、易溶易胀、受有机物污染。

硅质键合离子交换剂以硅胶为载体，将有离子交换基的有机硅烷与基表面的硅醇基反应，形成化学键合型离子交换剂，其特点是柱效高、交换平衡快、机械强度高，缺点是不耐酸碱、只宜在pH2-8范围内使用。

离子交换色谱是常用的离子色谱。

2、离子排斥色谱

它主要根据Donnon膜排斥效应，电离组分受排斥不被保留，而弱酸则有一定保留的原理，制成离子排斥色谱主要用于分离有机酸以及无机含氧酸根，如硼酸根碳酸根和硫酸根有机酸等。它主要采用高交换容量的磺化H型阳离子交换树脂为填料以稀盐酸为淋洗液。

3、离子对色谱

离子对色谱的固定相为疏水型的中性填料，可用苯乙烯二乙烯苯树脂或十八烷基硅胶(ODS)，也有用C8硅胶或CN，固定相流动相由含有所谓对离子试剂和含适量有机溶剂的水溶液组成，对离子是指其电荷与待测离子相反，并能与之生成疏水性离子，对化合物的表面活性剂离子，用于阴离子分离的对离子是烷基胺类如氢氧化四丁基铵氢氧化十六烷基三甲烷等，用于阳离子分离的对离子是烷基磺酸类，如己烷磺酸钠，庚烷磺酸钠等对离子的非极性端亲脂极性端亲水，其CH2键越长则离子对化合物在固定相的保留越强，在极性流动相中，往往加入一些有机溶剂，以加快淋洗速度，此法主要用于疏水性阴离子以及金属络合物的分离，至于其分离机理则有3种不同的假说，反相离子对分配离子交换以及离子相互作用。

维护保养

1． 试剂用水需要到达18.2M，洗脱液必须经0.45um或更小的滤膜抽滤（必 要时可用二层滤膜过滤）真空脱气后才可使用。滤膜为一次性，每次使用前需要先过滤高纯水以清洗干净。抑制器再生液可以不过滤脱气。

2． 环境必须无腐蚀气体，通风良好。

3． 样品一定要去除固体微粒后才能进样。如样品比较脏可以先用滤纸粗滤 后再过0.45um的滤膜过滤，一定要得到澄清液后才经滤头进样。对有颜色的肮脏的样品要用做前处理后才可进样。

4． 洗脱液试剂需要优级纯以上。

注意事项

1． 分析柱不可摔打碰撞。

2． 分析柱上有箭头表示洗脱液流进和流出的方向，不可以接反。

3． 安装分析柱时，为避免气泡产生请按下述顺序安装： 拧开分析柱进口接 头螺丝，装好配制的洗脱液，排气泡后启动IC泵，待有溶液从管接头流出后，把分析柱进口接头螺丝拧紧，待有溶液从分析柱出口流出时，不要急于拧上出口接头螺丝，让溶液冲洗分析柱5分钟左右，然后再接上分析柱出口接头螺丝。

4．  必须在有保护柱的情况下做样。

5． 不要把样品中的气泡注射入分析柱。

6． 装标准的容量瓶不可用酸泡。

7． 高压IC泵不可空转。

8． 每天关机前要用淋洗脱液冲洗分析柱30分钟。

9． 电脑中的电源管理和屏幕保护要关闭。

故障排除

1、电导检测器常见故障

电导检测器常见故障是检测池被污染。

故障原因:污染物主要来源于没有经过适当前处理的样品,如浓度过高、复杂的样品基体等。

故障现象:基线噪声变大,灵敏度降低。

处理方法:(1)用3 mol/LHNO3溶液清洗电导池,再用去离子水清洗电导池至pH值达中性; (2)用0. 001 mol/L KCI溶液校正电导池,使电导值显示为147μS。

2、分析泵常见故障

分析泵常见故障是泵内产生气泡和漏液

故障现象:基线的噪声加大,色谱峰形变差(出现乱峰)。

处理方法:为分析泵提供充足的淋洗液,并且给淋洗液施加一定的压力(通常小于35 kPa)。对于容易产生气体的溶液可以先用真空脱气,然后用惰性气体在线脱气的处理方法;若泵漏液,可更换泵密封圈。

3、抑制器使用中的常见故障与排除

抑制器在离子色谱仪中具有举足轻重的作用。抑制器工作性能的好坏对分析结果有很大的影响。抑制器最常见的故障是漏液，使峰面积减小（灵敏度下降）和背景电导升高。

（1）峰面积减小

造成峰面积减小的主要原因有：微膜脱水、抑制器漏液、溶液流路不畅和微膜被玷污。抑制器长期不用，会发生微膜脱水现象，为激活抑制器，可用注射器向阴离子抑制器内以淋洗液流路相反的方向注入少许0.2mol/L的硫酸溶液。同时向再生液进口注入少许纯净水，并将抑制器放置半小时以上。抑制器内玷污的金属离子可以用草酸钠清洗。

（2）背景电导值高

在化学抑制型电导检测分析过程中，若背景电导高，说明抑制器部分存在一定的问题。大多数是操作不当引起的。例如淋洗液或再生液流路堵塞，系统中无溶液流动造成背景电导偏高或使用的电抑制器电流设置的太小等。膜被污染后交换容量下降亦会使背景电导升高。而失效的抑制器在使用时会出现背景电导持续升高的现象，此时应更换一支新的抑制器。

（3）漏液

抑制器漏液的主要原因是抑制器内的微膜没有充分水化。

因此，长时间未使用的抑制器在使用前应让微膜水溶胀后再使用。另外要保证再生液出口顺畅，因此反压较大时也会造成抑制器漏液。另外抑制器保管不当造成抑制器内的微膜收缩、破裂也会发生漏液现象。