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離子色譜百科

發(fā)布時間：2019-11-22 17:00:03 來源：盛瀚點擊：

自1975年離子色譜法(Ion Chromatography)誕生至今，歷經(jīng)四十多年的快速發(fā)展，已經(jīng)憑借其獨特的優(yōu)勢逐漸成為離子型物質(zhì)、有機(jī)酸與糖類分析的常用方法。隨著國家對環(huán)境的日益重視以及離子色譜相關(guān)技術(shù)的不斷改進(jìn)，未來離子色譜在環(huán)境、食品、制藥、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用前景可期。

盛瀚CIC-D180/180H型離子色譜儀

今天，盛小瀚從離子色譜法的原理、優(yōu)點和應(yīng)用領(lǐng)域出發(fā)，帶大家認(rèn)識離子色譜那些事兒~

離子色譜講堂

1、離子色譜的原理

大家熟知的色譜技術(shù)是利用待分離混合物中物理化學(xué)性質(zhì)的差別，使得各組分以不同程度分配在固定相和流動相中，因各組分隨流動相前進(jìn)速度不同，從而有效分離各組分（即俗稱的“過柱子”）。而離子色譜作為一種特殊的高效液相色譜，也是基于物理分離方法。

離子色譜可以分為三種類型：離子交換色譜、離子排斥色譜和離子對色譜，其中應(yīng)用最為廣泛的就是離子交換色譜（即高效離子交換色譜）。離子交換色譜柱主要填料類型為有機(jī)離子交換樹脂。填料以苯乙烯與二乙烯苯的交聯(lián)共聚體為骨架，在苯環(huán)上引入磺酸基，形成強(qiáng)酸型陽離子交換樹脂，或引入叔胺基而成季胺型強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂。此交換樹脂具有大孔、薄殼型或多孔表面層型的物理結(jié)構(gòu)，以便于快速達(dá)到交換平衡。離子交換樹脂的優(yōu)點是耐酸堿，可在任何pH范圍內(nèi)使用，易再生處理、使用壽命長，缺點是機(jī)械強(qiáng)度差、易溶易脹、受有機(jī)物污染。

以離子交換樹脂為固定相的離子色譜通常以酸性或堿性水溶液為流動相，依據(jù)不同待測離子與固定相的離子交換能力的差異最終實現(xiàn)分離。各待測組分與離子交換劑之間的親和力與離子半徑，電荷，離子的存在形式等相關(guān)。親和力越大，待測物在固定相中的保留時間越長。

隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，不可溶不可電離的物質(zhì)也可通過前處理（諸如燃燒、高溫水解、化學(xué)轉(zhuǎn)化溶解等）轉(zhuǎn)化成可檢測的形態(tài)（離子態(tài)）。

2、離子色譜的優(yōu)點

1.同時分析多種離子
離子色譜法可單獨測定某一種離子，分析方法簡單快捷。此外，離子色譜的可一次進(jìn)樣、無需分別操作即可分析多種離子。目前有的離子色譜柱技術(shù)已經(jīng)達(dá)到一次進(jìn)樣，同時分析多達(dá)30多種以上的離子，只需在短時間內(nèi)就可得到陰、陽離子以及樣品組成的全部信息。

2.數(shù)據(jù)重現(xiàn)性良好

這點可以說是所有的自動化分析儀器的特點，傳統(tǒng)的方法諸如滴定法，根據(jù)操作人員的水平和能力不同，所得到的結(jié)果也不同，但目前的儀器自動化程度較高，只需把樣品注入到設(shè)備中，即可自動完成分離、檢測、出報告的過程，不同的操作人員不影響結(jié)果。

3.快速方便
離子色譜法對常規(guī)的７種標(biāo)準(zhǔn)陰離子（亞硝酸根、硝酸根、硫酸根、磷酸根、氟離子、氯離子以和溴離子）及6種陽離子鋰離子、鈉離子、銨離子、鉀離子、鎂離子和鈣離子的分離可在半小時內(nèi)完成，如使用高效快速色譜柱，則速度更快，10分鐘以內(nèi)即可完成，可大大縮短人工操作時間。

4.分離不同形態(tài)和價態(tài)的離子
這是離子色譜法的突出優(yōu)勢，可以對不同形態(tài)和價態(tài)的離子進(jìn)行分離。比如亞硝酸鹽和硝酸鹽的分離，傳統(tǒng)的分光光度法，由于亞硝酸根和硝酸根吸光值很接近，不能很好的將其分離。而通過離子色譜法則可以將亞硝酸鹽和硝酸鹽實現(xiàn)良好分離。

5.靈敏度高
離子色譜法靈敏度高，分析濃度范圍通常為低μg/L～mg/L，一般可以達(dá)到μg/L的級別，若通過增加進(jìn)樣量、采用小孔徑柱或在線濃縮等方法可以提高靈敏度，檢出限則更低，甚至能達(dá)到ng/L。

3、離子色譜的應(yīng)用領(lǐng)域

1.環(huán)保行業(yè)

環(huán)保行業(yè)中，離子色譜法在水質(zhì)分析、大氣污染物分析、土壤與生物體污染分析及化石燃料分析中應(yīng)用較多。各類水質(zhì)標(biāo)樣中各種無機(jī)陰陽離子和有機(jī)酸都可用離子色譜法測定，如水質(zhì)分析中的鉀離子、鈉離子、鋰離子、鈣離子等等。

同時，國家出臺的部分政策同樣規(guī)定需用離子色譜法測定相關(guān)離子。諸如HJ812-2016對水質(zhì)中可溶性陽離子的測定，HJ84-2016對水質(zhì)中無機(jī)陰離子的測定、HJ799-2016對環(huán)境空氣中顆粒物中水溶性陽離子的測定、HJ800-2016對環(huán)境空氣顆粒物中水溶性陰離子的測定等。

2.食品檢測

離子色譜法在食品檢測中的應(yīng)用廣泛，如對硝酸鹽和亞硝酸鹽的檢測。硝酸鹽和亞硝酸鹽作為食品添加劑，目前還無可替代，因此需要檢測它們在食品中的殘留量。針對硝酸鹽的測定，國際上廣泛采用鎘柱還原和分光光度分析法測定硝酸鹽，往往操作繁瑣、費時費力。若使用離子色譜法，則可大大提高檢測速度和靈敏度，簡化樣品預(yù)處理程序。

同樣，我國對需要使用離子色譜檢測的食品污染物、添加劑等做出了明確規(guī)定，諸如GB 2762-2017《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)》中對食品中污染物限量、GB 5009.33-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)》中對食品中亞硝酸鹽和硝酸鹽的測定。

除了以上領(lǐng)域，農(nóng)業(yè)中對農(nóng)藥、肥料及土壤的分析，生物醫(yī)學(xué)中對血液、尿液、人體微量元素等的分析，材料中金屬材料、半導(dǎo)體材料的分析，日化中對化妝品、洗滌劑、清潔劑的成分分析等同樣需要使用離子色譜分析法，效率高且精準(zhǔn)。

曾經(jīng)復(fù)雜繁瑣的工作，或許只是換一種分析方法就可以變得輕松，這也提醒了我們不斷學(xué)習(xí)新技術(shù)的重要性。