高效离子色谱仪实验技术

   高效离子色谱仪的基本构造和工作原理与高效液相色谱仪基本相同，所不同的是高效离子色谱仪的检测器通常不是紫外可见光吸收检测器，而是电导检测器；色谱柱通常不是高效液相色谱仪所用的吸附型硅胶柱和分配型ODS柱，而是离子交换剂填充柱；高效离子色谱分析，特别是抑制型离子色谱分析往往用强酸性或强碱性物质作流动相，仪器流路系统耐酸碱的要求更高。

一、溶剂和样品的预处理：

  1、去离子水的制备：

        高效离子色谱分析所用水应是经过蒸馏的去离子水，通常称为重蒸去离子水或二次蒸馏水。

  2、流动相的配制和过滤：

        配制流动相时一定要用重蒸去离子水，以防离子污染。配制好的流动相要用0.45μm以下孔径的滤膜过滤，防止流动相中有固体小颗粒堵塞流路。流动相放置一段时间后可能会因微生物的作用而出现絮状物，因此，流动相一次不能配制太多，zui好现配现用。

  3、流动相的脱气：

        流动相在过滤之后要进行脱气。

  4、样品的预处理：

        样品的预处理方法有很多种，常用的有液液萃取、固相萃取、微渗析、超滤和超临界流体萃取等。高效离子色谱中的样品溶液和标准溶液的配制一般都要用重蒸去离子水，配制好的样品溶液和标准溶液也都要用0.45μm以下孔径的滤膜过滤。样品溶液和标准溶液放置时间不宜过长，zui好现配现用。

二、分离和检测方式的选择：

        分析前首先应了解待测化合物的分子结构和性质以及样品的基体情况，如是无机还是有机离子、是酸还是碱、是亲水还是疏水、离子的电荷数、是否为表面活性化合物等。待测离子的疏水性和水合能是决定选用何种分离方式的主要因素。

        水合能高和疏水性弱的离子，如Clˉ和K⁺，zui好选用离子交换色谱分离。

        水合能低和疏水性强的离子，如高氯酸（ClO₄ˉ）和四丁基铵，zui好选用亲水性强的离子交换色谱分离。

        有一定疏水性，也有明显水合能的pKa = 1～7的离子，如乙酸盐和丙酸盐，zui好选用离子排斥色谱分离。

        有些离子，既可用阴离子交换色谱分离，也可用阳离子交换色谱分离，如氨基酸和生物碱等。

        无紫外或可见光吸收以及强离解的酸和碱，zui好选用电导检测器检测。

        具有电化学活性和弱离解的离子，zui好选用安培检测器检测。

        离子本身或通过柱后衍生化反应后的络合物在紫外或可见光区有吸收，zui好选用紫外可见光吸收检测器检测。

        能产生荧光的离子和化合物，zui好选用荧光检测器检测。

三、色谱参数的优化：

        高效离子色谱分析中色谱参数的优化是通过改变各种色谱参数来提高分离度、缩短分析时间和提高检测灵敏度等。

  1、提高分离度：

（1）稀释样品：

        若待测离子之间的浓度相差较大，而且与固定相的亲和力差异很大，提高分离度的zui简单方法是稀释样品。因为若样品浓度较大，某些组分可能会出现平头峰（柱超载）或峰很宽且拖尾，覆盖某些浓度较小的组分，使分离度下降。稀释样品可比较明显地改变这种状况，使样品之间得到较好的分离。

（2）改变分离和检测方式：

        若待测离子与固定相的亲和力相近或相同，样品稀释的效果常常不好。对于这种情况，除了选择适当的流动相，还应选择适当的分离和检测方式。

        如ClO₄ˉ的疏水性大于NO₃ˉ，在离子对色谱上很容易分开。

        如NO₂ˉ和Clˉ在阴离子交换柱上的保留时间相近，常见样品中的Clˉ浓度又远大于NO₂ˉ，使分离更加困难。但NO₂ˉ的紫外吸收强，而Clˉ很弱，实际分析中用UVD测定NO₂ˉ，用电导检测器测定Clˉ，可很好地解决这个问题。

（3）选择适当的淋洗液：

        淋洗液通常是电解质，在溶液中离解成阴离子和阳离子，对分离起实际作用的离子称为淋洗离子。如用Na₂CO₃水溶液作流动相分离无机阴离子时，Na₂CO₃是淋洗剂，CO₃²ˉ是淋洗离子。

        选择淋洗液的基本原则是淋洗离子能从交换位置置换出待测离子。但在实际分析中，当样品中强保留离子和弱保留离子共存时，如果选择与保留zui强的离子的亲和力接近的的淋洗离子，往往有些弱保留离子会很快流出色谱柱，不能达到分离的目的。因此，合适的淋洗液应根据样品的组成通过实验进行选择。

        高效离子色谱中，可通过加入不同的淋洗液添加剂来改善选择性。淋洗液添加剂只影响树脂和待测离子之间的相互作用，减少树脂对疏水性离子的吸附，而不影响离子交换。对与树脂亲和力较强的离子如Iˉ、ClO₄ˉ、苯甲酸和三乙胺等，在淋洗液中加入适量极性的有机溶剂如甲醇或乙腈等，可缩短这些组分的保留时间并改善峰形的不对称性。又如测定1%NaCl中的痕量Iˉ和SCNˉ时，加入对氰酚占据树脂对 Iˉ和SCNˉ的吸附位置，可减少峰拖尾，增加检测灵敏度。

        淋洗液pH值决定待测组分的离解程度，是影响分离度较大的因素。对于硅胶基质的键合固定相，淋洗液pH 值应为2～7.5。在离子对色谱中，有时缓冲溶液离子可能与离子对试剂结合，其浓度不宜过高，通常为1～5mmol/L。

  2、缩短分析时间：

        缩短分析时间与提高分离度有时是相互矛盾的。在能得到较好分离结果的前提下分析时间越短越好。为了缩短分析时间，常采用减小分离柱容量、增加淋洗液流速、增加淋洗液强度和梯度洗脱等方法。

        减小分离柱容量或用短柱可明显的缩短分析时间，但用短柱时，有时要选用稍弱的淋洗液，否则可能会导致分离不好。

        增加淋洗液流速可缩短分析时间，但流速的增加受系统所能承受的zui高压力限制，而且流速的改变可能对分离度产生很大影响，如对Brˉ和NO₂ˉ的分离。

        增强淋洗液强度可加速离子的淋洗，缩短分析时间，但弱保留和中等保留的离子会在很短的时间内一起出峰，使分离度下降，甚至出现峰重叠现象。对于这种情况，可采用梯度洗脱，这样既能缩短分析时间，又能使各组分得到良好分离。

  3、提高检测灵敏度：

（1）将检测器的灵敏度设置在较高灵敏度档：

        这是提高检测灵敏度zui简单的方法，但同时也增大了基线噪声。因此，这种方法一般很少使用。

（2）增加进样量：

         高效离子色谱中，为了提高检测灵敏度，可采用大体积进样。但进样量不能无限制的增加，其上限取决于保留时间zui短的色谱峰与死体积（水峰）之间的时间。

（3）选用浓缩柱：

        对于较清洁样品中痕量组分的测定，采用此法效果较好。

        使用浓缩柱时一定不能使分离柱超负荷。

（4）使用小内径柱：

        高效离子色谱常用的标准柱内径为4mm，小内径柱内径为2mm。这样在小内径柱中进同样质量的样品，将在检测器中产生4倍于标准柱的信号，从而增加了检测灵敏度，同时减少了淋洗液的消耗。

四、定性和定量方法：

  1、定性方法：

        高效离子色谱的定性方法与高效液相色谱类似，主要采用标准物质对照定性和高效离子色谱与质谱联用来准确定性。

  2、定量方法：

        高效离子色谱的定量方法与其它色谱类似，主要采用标准曲线法定量（一点或多点）。

五、日常维护：

        离子色谱柱能承受的压力比较小，使用时要特别小心。

        离子色谱柱的固定相很容易被有机溶剂或其它极性物质破坏，使用时也要特别小心，对不确切的未知样品应弄清楚后再分析。

        高效离子色谱分析对水的要求特别高，应用重蒸去离子水配制流动相、样品溶液和标准溶液。

        电导检测器zui害怕的是电导池被样品和流动相玷污，使用过程中一定要保证流动相、样品溶液和标准溶液都比较干净。