離子色譜是高效液相色譜的一種，是用于分離能在水中解離成有機和無機離子的一種液相色譜方法。從20世紀70年代中期問世以來，很快成為水溶液中陰、陽離子的重要分析手段。應用范圍從分析水中常見的陰、陽離子和有機酸類，發(fā)展到分析極性有機化合物以及生物樣品中的糖、氨基酸、肽、蛋白質等。

一、離子色譜方法的特點對離子型化合物的測定是經(jīng)典分析化學的主要內(nèi)容。對陽離子的分析已有一些快速而靈敏的分析方法，如原子吸收、高頻電感偶合等離子體發(fā)射光譜和X射線熒光分析等。而對于陰離子的分析長期以來缺乏快速靈敏的方法。一直沿用經(jīng)典的容量法、重量法和光度法等。這些方法操作步驟冗長費時，靈敏低且易受干擾。而發(fā)展起來的離子色譜克服了以上缺點，具有快速、靈敏度高、選擇性好、可同時測定多組分的優(yōu)點?？梢哉f，離子色譜對陰離子的分析是分析化學中的一項新突破。

1快速、方便對7種常見陰離子(F-、Cl-、Br-、NO3-、NO2-、SO42-、PO43-)和六種常見陽離子(Li、Na、NH4、K、Mg2、Ca2)的分析時間小于10min。如采用高效分離柱對上述七種常見陰離子的分離時間只需3min。

2靈敏度高離子色譜分析的濃度范圍為μg/L~mg/L。當進樣量為50μl時，常見陰離子的檢出限小于是10μg/L。如增加進樣量并采用小孔徑柱(2mm直徑)或在線濃縮時，檢出限可達10-12g/L。

3選擇性好IC法分析無機和有機陰、陽離子的選擇性主要由選擇適當?shù)姆蛛x和檢測系統(tǒng)來達到的。由于IC的選擇性，對樣品的前處理要求簡單、一般只需做稀釋和過濾。

4可同時測定多種離子化合物與光度法、原子吸收法相比，IC的主要優(yōu)點是只需很短的時間就可同時檢測樣品中的多種成分。

5分離柱的穩(wěn)定性好、容量高IC中苯乙烯/二乙烯苯聚合物是應用最廣的填料。這種樹脂的高pH穩(wěn)定性允許用強酸或強堿作淋洗液，有利于擴大應用范圍。樣品分析時，溶解、稀釋和過濾是前處理的主要工作。

二、離子色譜系統(tǒng)的組成IC系統(tǒng)的構成主要由流動相傳送部分、分離柱、檢測器和數(shù)據(jù)處理單元四個部分組成(見圖1為化學抑制型離子色譜工藝流程)。其中，分離柱是離子色譜的最重要部件之一。高效柱和特殊分離柱的成功研制是離子色譜迅速發(fā)展的關鍵。而對于抑制型檢測器，抑制器是關鍵部件，高的抑制溶量、低的死體積，能自動連續(xù)工作，不用有害的化學試劑是現(xiàn)代抑制器的主要特點。

一個理想的檢測器，對不同的樣品，在不同濃度及各種淋洗條件下均能準確、及時、連續(xù)地反應色譜峰的變化。為實現(xiàn)上述要求，檢測器應具備較高的靈敏度、較寬的定量檢測范圍，較好的選擇性和重現(xiàn)性。

離子色譜常用的檢測方法可以分為兩類：即電化學法和光學法。電化學檢測器有三種，即電導、安培和積分安培(包括脈沖安培)。其中，電導檢測器應用的最廣泛。電導檢測器又可分為抑制型(兩柱型)和非抑制型(單柱型)兩種。由于抑制型能夠顯著提高電導檢測器的靈敏度和選擇性已逐漸成為電導檢測器的主流。而光學法主要是紫外—可見光和熒光檢測器。

電導檢測器按照Kohlraush定律，電解液在一定的電場作用下，溶液的電導率與其濃度是成正比的。此檢測器主要用于測定無機陰、陽離子離子(pKa7的離子。直流安培檢測器具有很高的靈敏度，可以測定μg/L級無機和有機離子，如與環(huán)境有關的陰離子、硫化物、氰化物、As、鹵素、肼和各種酚。積分安培和脈沖安培檢測器則主要測量醇、醛、胺和含硫基團、糖類有機化合物和硫化物。

紫外—可見光吸收和熒光檢測器它具有選擇性好、應用面廣、靈敏度高的優(yōu)點，其應用范圍越來越廣泛。紫外—可見光檢測器的基本原理是以郎伯—比爾定律為基礎的。UV-Vis檢測器在離子色譜中最重要的應用是通過柱后衍生技術測量過渡金屬和鑭系元素。以吡啶2，6-二羧酸或草酸為淋洗液可分離過渡金屬，經(jīng)分離后，34種過渡金屬可與顯色劑4-間苯二酚發(fā)生衍生反應。同時，還可對一些元素的不同氧化態(tài)進行檢查，如Fe3/Fe2、Cr3/Cr6、Sn2/Sn4。

熒光檢測器是通過測定分子中電子能級躍遷時發(fā)射出的熒光強度來表征物質的濃度?？捎糜跍y定銨離子、伯胺、多胺和肽。

離子色譜檢測器的選擇，主要的依據(jù)是被測定離子的性質、淋洗液的種類等。同一種物質有時可以用多種檢測器進行檢測，但靈敏度不同。離子色譜常用檢測器的主要應用范圍見表1。

表1離子色譜中的主要檢測器的應用范圍檢測方法檢測原理應用范圍電導法電導pKa<7；pKb<7的陰、陽離子安培法在電極上產(chǎn)生氧化還原反應CN-，S2-，I-，SO32-，氨基酸，醇，醛，單糖、寡糖、酚、有機胺、硫醇紫外/可見光檢測器紫外/可見光吸收在紫外或可見光區(qū)域有吸收的陰、陽離子和在柱前柱后衍生反應后具有紫外或可見光吸收的離子或化合物，如過渡金屬、二氧化硅等。熒光激發(fā)和發(fā)射銨、氨基酸三、離子色譜的分離方式按照分離機理，離子色譜可分為高效離子交換色譜(HPIC)、離子排斥色譜(HPIEC)和離子對色譜(MPIC)三種。用于三種分離方式的柱填料的樹脂骨架都是苯乙烯和二乙烯苯的共聚物。HPIC用低溶量的離子交換樹脂，HPIEC用高容量的樹脂，MPIC用不含離子交換基團的多孔樹脂。

高效離子交換色譜HPIC的分離機理主要是離子交換，是基于離子交換樹脂上可離解的離子與流動相中具有相同電荷的離子之間進行的可逆交換。依據(jù)不同離子對交換劑的不同親合力而被逐漸分離。它是離子色譜的主要分離方式，用于親水性陰、陽離子的分離。如以NaOH為淋洗液分析水體中陰離子時，先用淋洗液平衡陰離子交換分離柱，再將樣品帶入。樣品進入后，待測離子將陰離子交換樹脂上OH-根置換下來，并暫時而選擇地保留在固定相上。隨后，被保留的待測陰離子依據(jù)與樹脂親合力的差別，而由弱到強逐漸被洗脫下來，從而達到分離的目的。經(jīng)分離柱分離之后，如洗脫液直接進入電導池時稱非抑制型離子色譜，如洗脫液先通過抑制器，再進入電導池稱抑制型離子色譜。相比而言，抑制型離子色譜具有更高的靈敏度。抑制器主要起到降低淋洗液的背景電導和增加被測離子的電導值，改善信噪比的作用。通過抑制器后，淋洗液被中和成電導值很小的水，而被測樣品轉化成相應的酸或堿，大大提出高了被測樣品的靈敏度。為了減弱抑制器填充樹脂再生時外來的干擾，自動再生連續(xù)工作的抑制器是目前最先進的抑制器。

高效離子交換色譜可以分析弱保留陰離子，主要包括F-、一價無機陰離子、一元羧酸和一些弱離解組分，如HCO32-、CN-、和S2-等。

同時，還可分析易極化的無機陰離子，如I-，SCN-，CLO4-，S2O32-，以及含氧金屬陰離子MoO42-，WO42-、CrO42-和多聚磷酸鹽等。對小分子的有機酸類也有很好的分析效果。利用離子交換色譜分析堿金屬、堿土金屬和胺類是最常用的方法。在測定過渡金屬和重金屬方面，柱后衍生光度法的成功應用，顯著地改進了重金屬和過渡金屬的分析方法，使得IC成為一種廣泛應用的多元素分析方法。它不僅可同時分析多種元素，還可同時檢測元素的不同價態(tài)。使得IC成為復雜體系中重金屬和過渡金屬分析的有效方法。

利用IC法測定重金屬和過渡金屬時，首先，在淋洗液中加入一定的絡合劑，使待測金屬與其發(fā)生絡合反應而降低金屬離子的活性，進而使其能在分離柱上有效分離。經(jīng)分離柱分離后金屬離子與連續(xù)加入的顯色劑發(fā)生顯色反應，生成可用分光光度法測定的帶發(fā)色基團的衍生物。

離子排斥色譜由于Donnan排斥，完全離解的強電解質受排斥而不被固定相保留，而未離解的化合物不受Donnan排斥，能進入樹脂的內(nèi)微孔，分離是基于溶質和固定相之間的非離子性相互作用。被分離的化合物再經(jīng)過不同檢測器的測定，可成功地分析無機弱酸(如：硼酸、氟、亞砷酸、氫氰酸、氫碘酸、硅酸、亞硫酸和碳酸)和大量有機酸，也可用于醇類、醛類的分析。

離子對色譜在流動相中加入一種與待分離的離子電荷相反的離子，使其與待測離子生成疏水性化合物。經(jīng)分離柱分離后，再用不同的檢測器進行測定。可用于分離一般陰離子和金屬絡合物，也可分離多種胺類，并對陰、陽離子類的表面活劑有較好的分離效果。

四、離子色譜的應用作為近20年來來發(fā)展最快的技術這一，離子色譜的應用已滲透到眾多領域。應用范圍從分析水中常見陰、陽離子和有機酸，發(fā)展到分析極性化合物、氨基酸、糖、重金屬和過渡過金屬及不同氧化態(tài)。作為一種有效的痕量分析手段，由于其具有簡便、高效、高靈敏度和重現(xiàn)好的特點，離子色譜已在許多領域代替了傳統(tǒng)的化學分析方法，如蒸氣鍋中痕量Fe3、Fe2、Cu2、和SiO32-以及Cl-、SO42-、Na、Mg2、Ca2等離子分析，已經(jīng)廣泛采用離子色譜法。另外，離子色譜在環(huán)境、食品、衛(wèi)生、石油開發(fā)、石油化工、飲用水、高純水和水文地層方面已得到廣泛應用。

離子色譜在分析飲用水水質方面，除能對十三種常見陰、陽離子(F-、Cl-、Br-、NO3-、NO2-、SO42-、PO43-、Li、Na、NH4、K、Mg2、Ca2)的快速分析外，還可對已被美國EPA列入飲用水必測項目(國內(nèi)正著手制定相關標準)的消毒副產(chǎn)物：亞氯酸根、次氯酸根、氯酸根、溴酸根、溴化物等進行準確得定量。同時，還可分析氰化物、不同價態(tài)的鉻、二氧化硅、部分重金屬，有機酸類。對于水處理中常用的混凝劑Al和Fe的殘留濃度也能準確測定。

經(jīng)過多年的應用，離子色譜已逐漸被國內(nèi)外分析領域所接受，并被一些國際上有影響的機構確定為標準分析方法或推薦方法。它是一種很有發(fā)展前途的分析方法。