離子色譜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，進樣體積很小，用柱塞泵輸送淋洗液通常對淋出液進行在線自動連續(xù)電導檢測。

其主要用于環(huán)境樣品的分析，包括地面水、飲用水、雨水、生活污水和工業(yè)廢水、酸沉降物和大氣顆粒物等樣品中的陰、陽離子，與微電子工業(yè)有關(guān)的水和試劑中痕量雜質(zhì)的分析。

離子色譜儀的系統(tǒng)構(gòu)成由淋洗液系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、色譜泵系統(tǒng)、進樣系統(tǒng)、流路系統(tǒng)、分離系統(tǒng)、化學抑制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等組成。此外，可根據(jù)需要配置流動相在線脫氣裝置、自動進樣系統(tǒng)、流動相抑制系統(tǒng)、柱后反應(yīng)系統(tǒng)和全自動控制系統(tǒng)等。

? 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)中加裝淋洗液保護裝置，可以將進入淋洗液瓶的空氣中的有害部分吸附和過濾，如CO2和H2O等。

? 檢測系統(tǒng)

離子色譜常用的檢測器是電導檢測器，其次是安培檢測器。

1、電導檢測器

電導檢測器是基于極限摩爾電導率應(yīng)用的檢測器，主要用于檢測無機陰陽離子、有機酸和有機胺等。由電導池、電子線路、變換靈敏度裝置和數(shù)字顯示裝置等組成，電導池是核心部分。電導池的基本結(jié)構(gòu)是在色譜柱流出液中放置兩個電極，然后通過電子線路測量溶液的電導值，檢測體積可達到微升甚至納升級。

當向電導池的兩個電極施加電壓時，溶液中的陰離子向陽極移動，陽離子向陰極移動。電解質(zhì)溶液中的離子數(shù)目和離子的移動速率決定溶液的電阻大小，離子的移動速率取決于離子的電荷及其大小、介質(zhì)類型、溶液溫度和離子濃度。所施加的電壓可以是直流電壓，也可以是正弦波或方波電壓。當施加的電壓確定后，可測量出電路中的電流值，即能測出電導值。

由于電導池中的等效電容的影響，施加到電導池上的電壓和電流之間的關(guān)系是非線性的，這給丈量電導值帶來很大困難。另外，活動相中本底電導值很高，從較大的背景值中正確丈量待測組分的信號，也是電導檢測中的重要題目。目前采用較多的方法有：雙極脈沖化學抑制型電導檢測、五電極檢測和模擬信號交流鎖相放大等技術(shù)。

(1)雙極脈沖檢測器

采用可變頻率雙極脈沖化學抑制型電導檢測方式，在流路上設(shè)置兩個電極，通過施加脈沖電壓，在合適的時間讀取電流，進行放大和顯示。容易受到電極極化和雙電層的影響。該檢測方式有效地抑制了電導池等效電容和活動相本底電導的影響，測定靈敏度高，線性范圍寬，穩(wěn)定性好。

(2)四極電導檢測器

在流路上設(shè)置四個電極，在電路設(shè)計中維持兩測量電極間電壓恒定，不受負載電阻、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檢測模式)。

(3)五極電導檢測器

采用五極電導丈量技術(shù)，在四極電導檢測模式中加一個接地屏蔽電極，大大提高了測量穩(wěn)定性，在高背景電導下仍能獲得低噪聲，具有電子抑制功能(陽離子檢測支持直接電導檢測模式)。能有效地消除雙電層電容和電解效應(yīng)的影響，在高背景電導下仍能獲得極低的噪聲水平，適合作非化學抑制型電導檢測器。

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)。

? 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)生化學腐蝕。如果選擇不銹鋼泵頭，腐蝕會導致色譜泵漏液、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：串聯(lián)雙柱塞泵、并聯(lián)雙柱塞泵。

3、壓力脈動消除方式

(1)電子脈動抑制。

(2)脈沖阻尼器。

? 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。

? 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、保護柱

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

3、分析柱

有效分離樣品組分。

? 化學抑制系統(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。

1、柱－膠抑制

采用固定短柱或現(xiàn)場填充抑制膠進行抑制，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行抑制。需要配制硫酸再生液，系統(tǒng)需要配置氮氣或動力裝置。

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行抑制(理想選擇)。

? 進樣系統(tǒng)

進樣系統(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、進樣閥

(1)材質(zhì)

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

(2)類型

手動進樣閥：進樣一致性靠人，系統(tǒng)集成性差。

電動進樣閥：進樣一致性較好，系統(tǒng)集成性高。

2、自動進樣器

進樣一致性好，系統(tǒng)集成性好。

? 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)

完成數(shù)據(jù)處理，聯(lián)通儀器。

離子色譜儀分離過程

以陰離子為例：

在色譜柱中，填充了無數(shù)的離子交換劑作為離子分離的固定相，固定相上吸附了很多陽離子。充滿色譜柱的流動相為某種鹽的溶液，在沒有樣品進入時，流動相中的陰離子和固定相的陽離子保持平衡。樣品中含有兩種待分離陰離子，基中體積較大的A與固定相的正電荷作用力較大，而體積較小的B作用力小。在樣品進入色譜柱后，陰離子A、B與流動相陰離子一同前進，三種離子不斷的交替占據(jù)與固定相陽離子相吸的位置；樣品陰離子A與正電荷的作用力較大因而移動較慢，而B移動較快，從而實現(xiàn)了分離。最終，因為流動相陰離子的數(shù)量有絕對優(yōu)勢，所以樣品陰離子A、B都分流出色譜柱，對在不同時間流出色譜柱，對在不同時間流出色譜柱的樣品離子進行檢測，就可以知道樣品組分的種類與含量。

離子色譜類型

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，主要用于有機和無機陰、陽離子的分離。

2、離子排斥色譜

離子排斥色譜是利用溶質(zhì)和固定相之間的非離子性相互作用進行分離的。它主要用于機弱酸和有機酸的分離，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理是吸附、分離的選擇性主要由流動相決定。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。

離子色譜主要用途

離子色譜主要用于環(huán)境樣品的分析，包括地面水、飲用水、雨水、生活污水和工業(yè)廢水、酸沉降物和大氣顆粒物等樣品中的陰、陽離子，與微電子工業(yè)有關(guān)的水和試劑中痕量雜質(zhì)的分析。另外在食品、衛(wèi)生、石油化工、水及地質(zhì)等領(lǐng)域也有廣泛的應(yīng)用。

經(jīng)常檢測的常見離子有：

陰離子：F-、Cl-、Br-、NO2-、PO43-、NO3-、SO42-、甲酸、乙酸、草酸等。

陽離子：Li+、Na+、NH4+、K+、Ca2+、Mg2+、Cu2+、Zn2+、Fe2+、Fe3+等。

離子色譜儀分離測定常見的陰離子是它的專長，一針樣品打進去，約在20分鐘以內(nèi)就可得到七個常見離子的測定結(jié)果，這是其他分析手段所無法達到的，關(guān)于陽離子的測定離子色譜法與AAS和ICP法相比則未顯示出優(yōu)越性。

? 環(huán)境：大氣成分(粉塵、顆粒物、霧、酸氣)、酸雨、水質(zhì)分析；

? 食品：污染成分、添加劑、固有成分、摻假、生產(chǎn)過程監(jiān)控；

? 農(nóng)業(yè)：農(nóng)藥、肥料、土壤、飼料、糧食、植物分析；

? 醫(yī)學：血液、尿、輸液成分、臨床檢查、人體微量元素分析；

? 生物：蛋白質(zhì)分離純化；

? 制藥：植物藥材、礦物藥成分、制劑成分分析；

? 材料：金屬材料、半導體材料、表面處理、超純水分析；

? 工業(yè)：原料分析、產(chǎn)品質(zhì)量控制、電解電鍍液解析、造紙；

? 化工：原料和產(chǎn)品分析、反應(yīng)過程監(jiān)控；

? 日化：化妝品、洗滌劑、清潔劑、原料和產(chǎn)品成分分析。

總之，離子色譜作為一種快速、準確、方便的分析工具，在食品行業(yè)和其他領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用前景和研究價值。