离子色谱新进展

离子色谱（IC）是高效液相色谱（HPLC）的一种， 是分析离子的一种新的液相色谱方法。由于操作简 便，对常见阴阳离子分析的高灵敏度，特别是对阴 离子和价态形态分析的突出优点，已广泛应用于环 境、电厂、半导体、食品卫生、石油化工和生命科 学等领域。 世界著名色谱学家 G.Guiochon 认为（参见 Am.L ab.,1998）,近30年来气相色谱（GC）和高压液相 色谱（HPLC）取得了辉煌成就。在GC和HPLC中；H PLC是应用最广泛，发表文献最多的一个领域。199 7年后，以6-8%的速度递增，其中离子色谱是最活 跃的领域之一。 离子色谱作为实验室中常规分析手段，近几年发展 的趋势主要集中在以下几方面：高性能的分离柱和 抑制器的研究；减少人为误差，提高自动化程度； 离子色谱分析方法成为国家、各行业中某些项目特 别是阴离子“标准分析方法”的数量不断增加；增 加数据容量和数据集中管理使用。本文着重讨论第 一方面的进展。 分离柱和抑制器是IC的关键部件, 一直是IC研究的 热点.随着新型离子交换柱填料的发展，IC技术已 成功地扩展到复杂基体中有机和无机离子的分析。 新型的高聚物离子交换材料除了高效之外，在pH0- 14以及在与水互溶的有机溶剂中稳定。可用强酸和 强碱作流动相，也可在流动相中加入有机溶剂调节 和改善分离的选择性以及色谱峰的对称性，缩短疏 水性化合物的保留时间，用有机溶剂清洗色谱柱的 有机污染物以延长柱子的使用寿命。IC固定相发展 的另一个方向是高容量柱，其离子交换容量较常用 柱高10-20倍，可改善弱保留离子的分离和峰形， 而且高浓能度基体的样品和相邻两峰浓度比高100 0：1的样品可直接进样，简化样品的前处理过程。 对羟基(OH-)选择性的新型分离柱，用氢氧化钠或 氢氧化钾作流动相，因其抑制反应产物为水，背景 电导低，可提高检测灵敏度和减小梯度淋洗时的基 线漂移，改善弱保留离子的分离。这些新型柱填料 的问世，改善了分离的选择性，简化了样品前处理 步骤，提高了分析结果的准确度。简单而有效地解 决了化学方法或样品前处理方法难以解决的很多问 题。 IC对分析化学的突出贡献是阴离子分析，IC已成为 分析阴离子的首选方法。IC的硬件和应用发展很 快，最近美国戴安公司在硬件上的一项突破是“只 用水”，淋洗液在线发生器与自动再生抑制器结 合，不用化学试剂，只需高纯水就可完成阴、阳离 子的分析。使用化学试剂，手工配制所需要的浓度 的淋洗液一直是液相色谱分析中不可缺少的步骤。 “只用水”仅需点击计算机鼠标即可得到所需浓度 的淋洗液。“只用水”，不仅免用化学试剂、消除 化学试剂杂质和大气中二氧化碳溶入碱性溶液的干 扰，而且可排除由于配制溶液操作和人为因素等所 引起的误差，使分析结果的精密度和准确度明显提 高。“只用水”装置简单， 但包含了综合性的高 科技。其基本原理是在氢氧化钾电解池中置入的微 形铂金电极（正极）电解水产生的氢离子（H+）， 推动电解池中的钾离子（K+）通过阳离子交换 膜， 进入置入铂金阴极的淋洗液发生舱，与阴极 电解水产生的羟基（OH-）结合生成IC的淋洗液氢 氧化钾(KOH)。离子交换膜的功能除了允许阳离子 （或阴离子）通过之外，还隔离常压区（电解池） 与高达210大气压的高压区（泵→分离柱→检测 器）。淋洗液的浓度与外加电流成正比，与泵的流 速（泵入的高纯水）成反比。所需要浓度的淋洗液 不再经过泵前的管道和阀门以及泵头。直接进入分 离柱，不仅操作简便，无污染，而且带来另一个突 出的优点，使液相色谱中梯度（浓度梯度）淋洗非 常简单。常规梯度淋洗的完成需要用两个或多个高 压泵， 或者 用四通比例阀泵前低压混合。“只用 水”作梯度淋洗也只需点击鼠标。IC硬件发展的另 一个趋势是用2mm小孔径柱，常用的标准孔柱的内 径为4mm. 因为用于小孔径柱的流动相用量较标准 孔径柱的用量减少3-6倍， 而且对相同的进样体 积，用小孔径柱时的质量灵敏度增加4倍。但小孔 径柱对填料粒度的均匀性、柱管、填充技术以及泵 在低流量时的准确度要求更高。 IC的应用发展很快，近年来与有关监管部门合作， 在环境、食品卫生等领域提出并公布了一系列标准 分析方法。现在医学已证明 饮用水消毒中所产生 的副产品，如卤素含氧酸、溴酸、次氯酸和氯酸盐 等，对人体有毒害性，一些国家已作为法规必须检 测，如美国要求所有自来水公司必须将其作为每天 的常规检测项目严格控制其含量。但方法难度很 大，因为在饮用水中氯与卤素含氧酸的浓度差大到 5个数量级以上，用特殊选择性的高容量柱不作复 杂的化学前处理，就很好的解决了这个问题。2000 年9月在法国尼斯召开的国际离子色谱学术报告会 上，离子色谱在饮用水分析中的应用是会议三个主 要议题之一。 IC应用的一个新的突破是美国戴安公司的氨基酸分 析，对氨基酸的分析一直沿用的方法是用特殊的化 学试剂与氨基酸进行柱前或柱后衍生反应，用紫外 或萤光检测。不仅仪器结构复杂，操作费时，而且 影响因素多，难以掌握。新的氨基酸IC直接分析方 法不需要柱前或柱后衍生。基于氨基酸的羧基(-CO OH)在强碱性介质中以阴离子形态存在；氨基酸的 氨基(-NH2)在电场中可被氧化。因而直接在高pH稳 定的有机高聚物阴离子交换树脂填充的柱上，用氢 氧化钾作流动相，阴离子交换分离，脉冲安培检 测。方法操作非常简便，选择性好，灵敏度高。 现代IC仪是涉及多学科的综合性高科技。与国际水 平相比，国内目前的IC仪在硬件和软件方面确实存 在不小的差距，特别是消耗性部件分离柱和抑制器 的性能差距，使进口仪器占据了国内主要市场，特 别是美国戴安公司的仪器。所以我们国产仪器还要 做很多努力才能有所突破。