离子色谱法的原理及其在水质分析中的应用

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1、离子色谱法的原理及其在水质分析中的应用技术与应用生命科学仪器2010第8卷/6月刊离子色谱法的原理及其在水质分析中的应用何小清（上海市自来水闵行有限公司水质检验中心）摘要离子色谱作为一项新的分析技术，近年来发展迅速。本文简要介绍了离子色谱法的主要分离机理、独特的抑制技术以及一些色谱参数的选择，并综述其在水质分析中的应用。关键词16离子色谱法；水质分析；前言离子色谱作为一项新的分析技术，目前已在分析化学的各个领域得到了日益广泛的应用。特别是对水中阴离子的分析方法是一个突破，解决了许多分析化学长期存在的多组分同时测定等疑难问题，得到广泛应用。它快速、灵敏而准确。间的分离。样品

2、中阴阳离子与树脂间的离子交换平衡分别用下式表示：阴离子：阳离子：上式中离子；和和分别为阴阳离子分析时的淋洗分别为样品中的阴阳离子1离子色谱的分离机理离子色谱是在液相色谱技术基础上发展起来的，根据离子交换原理，是借物质在离子交换柱上迁移的差异而分离物质，以电化学或光学检测器检测的一种分析技术，它属于高效液相色谱。离子色谱按照不同分离方式分为高效离子色谱(16HPIC)、离子排斥色谱(HPIEC)和移动相离子色谱(MPIC)。HPIC是离子色谱的主要分离方式，适用于亲水性阴，阳离子的分析测定。在阴离子交换色谱中，分离柱填充树脂的离子交)；阳离子交换色谱中，交换换功能基是季胺基

3、()。在分离过程中，淋洗液里的功能基为磺酸基(含有一定量与树脂离子电荷相反的平衡离子。在标准阴离子色谱中，平衡离子为，在标准阳离子色谱中，平衡离子为。样品中被测离子进入分离柱后与树脂交换功能基的平衡离子争夺交换位置，形成离子对，由于样品离子与固定相电荷之间的库仑力，样品离子将暂时被固定相保留。样品中不同离子与固定相电荷之间的库仑力不同．即亲合力不同。因此，被固定相保留的程度不同。即保留时间不同，被淋洗液洗脱出来的时间不同，从而达到样品中离子之以阴离子为例，在活度系数约为1的情况下，可用下式表示阴离子交换平衡常数式中为选择性系数，为样品中阴离子分别在固定相s和流动相m中的浓

4、度。选择性系数决定了样品中被分离离子的不同保留时间。离子价位越高，离子半径越大，与树脂间的亲合力就越大，保留时间就越长。常见阴阳离子的保留时间顺序为、、、、、、。、和、、216离子色谱的抑制技术离子色谱的电导检测器有一个问题，它对淋洗液有很高的信号。为了让没有选择性的电导检测器变成选择性检测器，有人提出了简单而巧妙的解决办法，即将第二根柱(抑制器)连接于分离柱与检测器之间，选用弱酸的碱金属盐为分离阴离子的淋洗液，无机酸(硝酸或盐酸)为分离阳离子的淋洗液。作者简介：何小清，1981年4月出生，男，助理工程师，学士学位主要从事水质检验的研究工作。联系地址上海市江川路2009号

5、水质中心何小清收邮编20024562生命科学仪器2010第8卷/6月刊技术与应用当被测离子经分离柱分离后，经过第二根柱子时(分析阴离子时，该柱为强酸性阳离子交换树脂填充型强碱性阴离子交换柱；分析阳离子时，该柱为4基本色谱参数的选择4.116容量因子容量因子()表示被测离子与树脂进行离子交是个定值（流速换作用的强弱，以及在淋洗液和树脂之间的分配情况，对于每个色谱系统来讲不变）。（流速不变状态）式中：间)，当为保留组份的流出时间(实际保留时树脂柱)。阴离子淋洗液中的弱酸盐变成了弱酸，阳离子淋洗液中的强酸被中和生成水．使淋洗液本身电导大大降低，而被测离子则生成强酸、强碱，提高了

6、电导值，信噪比大大提高。离子色谱抑制器的发展经历了四个阶段即：树脂填充抑制柱、管状纤维膜抑制器和平板微膜抑制器。目前市场上最先进的电化学自身再生膜抑制器不用化学试剂提供阳极：阴极：和，而是通过电解水产生的和16来满足所需离子。反应式如下：为非保留组份的保留时间(死时间)，值变大，就需要很长时间才能达到组份的完全分离，一般在多种组份存在的情况下。各个被测离子峰的分布应在1值变化，可通过改变色谱体系的操作条件进行调整，如改变淋洗液的浓度或淋洗液的种类等。4.2分离因子分离因子()是二种离子组份峰的容量因子之比值，表示样品中二种离子组份分离的难易程度，也是二种离子组份的净保留时

7、间之比。316淋洗液的选择淋洗液必须能洗脱被测离子使其彼此分离和可被抑制。如果淋洗离子对树脂的亲合力太大，则被测离子在柱上停留时间不够，以致在分离柱上不能分离而流出。反之，淋洗离子亲合力太低，样品离子不能全部被洗脱下来，分离的保留时间延长，被测离子的峰形变宽，以导致无法定量。离子对树脂的亲合力与离子的价数、半径和淋洗液的pH值有关，被测离子的价数越高，对树脂的亲合力越强，另外离子半径越大，即极性越强，亲合力就越强。淋洗液浓度增加，洗脱能力也能增强，使被测离子易被洗脱。然而淋洗液浓度增加，pH值会变化，往往会导致样品组份中被测离