電導檢測器的原理及應用綜述

潘 超，李艷梅，黃秋霞，國大亮，劉玉璇

(1.天津中醫藥大學，天津300193;2.天津市琛航科技儀器有限公司，天津300384)

電導檢測器(CD)是對含鹵、硫、氮化合物具有高選擇和高靈敏度的電化學檢測器。它是將被測組分變成雜原子氫化物或氧化物，在去離子的溶劑中電離，根據溶劑電導率的變化來檢測原組分的含量。由電導池、測量電導率所需的電子線路、變換靈敏度的裝置和數字顯示儀等幾部分組成，電導池是其核心。隨著分析物質的研究深入，電導檢測器作為一種檢測裝置越來越受到分析界人士的關注。現對電導檢測器的研究進展及應用進行評述。

1 電導檢測器的工作原理

色譜泵將溶劑吸入，經離子交換樹脂除去離子和保持一定的pH值后，注入電導池。未進樣時該去離子溶劑電導率很低，此信號為基線。

當被測組分與反應氣在反應器底部混合后進入微反應管，被加熱到高溫，含鹵、硫和氮化合物分別催化分解成可電離的氣體(HX，SO2，NH3)。這些氣體產物通過傳輸管進入電導池，被不斷流動的去離子溶劑吸收，電離成離子，使溶劑電導增大，經放大后輸出。信號大小與被測組分中鹵(硫、氮)的質量成正比。檢測后的溶劑流回溶劑槽中，循環使用。

2 電導檢測器的應用

電導檢測主要分為接觸電導檢測和非接觸電導檢測兩種模式［1～4］。

2.1 接觸式電導檢測器 接觸電導檢測中工作電極與毛細管在緩沖介質中對接，分析物經毛細管被工作電極檢測出，這種方法的缺點是電極易受損壞。接觸式電導檢測器近年來主要應用在無機離子的分析中。

方梅［5］用乙酸鋅沉淀水中S2－抽濾除去水中其他雜質，使沉淀在堿性條件下被過氧化氫氧化成，用電導檢測器離子色譜儀測定換算成S2－含量，建立了電導檢測器離子色譜法測定水中硫化物的方法，該方法快速，靈敏度高，結果可靠。

吳東亮等［6］在流速為1 mL·min－1，淋洗液為3 mmol· L－1的Na2CO3和3 mmoL·L－1的NaOH的混合溶液的離子色譜儀DIONEX(DX－100T)上較好地完成了對土壤中吲哚－3－乙酸的檢測。其檢測限為0.73 μg·mL－1(S/N=3)，回收率分別為107.84%(峰高)和94.81%(峰面積)。

劉霞等［7］在高頻熱解設備中對神府煤和稻草進行了快速熱解實驗，利用NaOH溶液吸收法將熱解氣中的HCN轉化為氰根離子，利用電導檢測器離子色譜建立的檢測方法對氰根進行定量。結果發現氰根與其他雜質離子分離效果較好，且3次重復實驗的重現性良好。所建立的HCN吸收方法和氰根檢測方法能夠滿足煤和生物質熱解時HCN生成率的考察要求。

此外，在中藥材分析中也常用到。中藥材中化學成分復雜，其主要包括生物堿類、有機酸類、糖類、苷類、蛋白質、油脂、黃酮類、酚類、色素、無機鹽、鞣質等。目前應用CD分析的主要是生物堿、生物酸、有機酸鹽。它們都可以在一定的電解質條件下電解成離子的形式而帶有一定電荷，通過添加一些化學添加劑來提高分離效能，方法快速、簡便。

2.2 非接觸電導檢測器(CCD) 與接觸式電導檢測相對，非接觸電導檢測中工作電極環在毛細管外，高頻信號傳送到檢測器電極上，隨著頻率增加，電容電阻減小，毛細管阻抗減小，因此電極可以檢測到較強的信號變化。這種裝置可有效防止電極污染及高壓電場的干擾，成為目前研究熱點之一。非接觸式電導檢測在藥物分析中的應用較多。

Tuma等［8］用高效三維立體毛細管電泳非接觸電導檢測法(CE－CCD)分析了24名正常孕婦和24名胎兒異常孕婦羊水中20種游離氨基酸和12種基底化合物(膽胺、膽堿、丙胺酸、肌酸肝、鳥氨酸、康泰素、瓜氨酸、羥基脯氨酸、1－甲基組氨酸、3－甲基組氨酸、β－氨基丁酸、γ－氨基丁酸)。

陳纘光課題組用CE－CCD法分析了紫草中的紫草素［9］，粉防己堿藥材中的粉防己堿和去甲粉防己堿［10］、苦參中的苦參堿和氧化苦參堿［11］、青風藤中的青藤堿［12］、北豆根中的粉防己堿和青藤堿［13］、牛黃中的膽酸、關木通中的馬兜鈴酸A、五倍子中的沒食子酸、桂枝中的桂皮酸、牡丹皮中的丹皮酚，幾種中藥的丁香酚，檢測限范圍在0.1～6.25 mg·L－1之間。

手性藥物檢測是藥物分析中重要的檢測部分，目前常應用HPLC對其定量分析，但是需選用涂有手性選擇劑的色譜柱，成本較高，而在毛細管電泳中，只需將少量的手性選擇劑添加到緩沖溶液中即可實現手性物質的分離，縮短了樣品分析時間，降低了分析成本。CE－CD適合于沒有光學和電學活性的對映體的分離。Gong等［14］用CE－CCD分離檢測了一系列的對映體包括腎上腺素、多西拉敏、麻黃堿、異丙腎上腺素、普萘洛爾、偽麻黃堿、氨基酸(精氨酸、絲氨酸、蘇氨酸、甲硫氨酸、色氨酸天門冬氨酸)，對手性劑羥丙基－β－環糊精的濃度、緩沖溶液及添加劑的選擇作了相應的考察。

3 電導檢測技術與其他檢測技術的聯合裝置

成分復雜的混合物不僅需要高分離效能裝置，而且還需要一個可以全面分析檢測的裝置，電導檢測聯合其他的檢測裝置，可擴大檢測對象的范圍，獲得更多分析信息。

3.1 氣相色譜分析儀與電導檢測器的聯用 河北大學化學系分析教研室色譜組成功初試了氣相色譜儀——電導檢測器，對甲酸靈敏度可達10－8～10－9g·S－1。該檢測器采用了不銹鋼毛細管電極，增加了電極面積，提高了靈敏度。又由于具有特殊的氣液接觸和氣液分離的結構設計，避免了氣泡波動和斷流等缺點;可使色譜柱的流出組分吸收完全，響應速度快，基線平穩，另外，該檢測器還具有結構簡單，死體積小，清洗方便等優點。

電導檢測器對強酸、強堿等電解質具有明顯的選擇性，它是分析腐蝕性氣體或液體的專用特效氣相色譜分析檢測器之一。因而在核燃料工業、生化、醫藥、衛生、環保、石油化工等方面的色譜分析工作均可有一定的應用。

3.2 毛細管電泳/熒光/非接觸電導組合型檢測器的研制將兩種或多種不同工作原理的檢測技術進行組合是實現應用要求方法之一。目前關于組合檢測技術的報道已有很多，如UV吸收檢測－安培檢測、UV－非接觸電導檢測、UV－熒光檢測(FD)。在以往報道中，組合型檢測技術多采用UV作為主要組合對象。另外，有些報道的組合型檢測器采用串聯型或并聯型檢測池，即采用與組合數目相同的檢測池，不可避免地帶來多檢測池柱外效應的問題?？紤]到FD的高靈敏度和電導檢測的通用性，將兩種技術進行組合則可以實現通用性和高靈敏度。

楊丙成［15］等報道了一種新型的FD/CCD組合型檢測器，在該系統中，FD/CCD共用同一個檢測池。為實現檢測系統的微型化，用高亮度發光二極管為FD的激發光源，光纖用于熒光收集及傳輸媒介。測試結果表明，該組合檢測器達到了任一單類型檢測器性能指標，可用于無機/有機離子及熒光試劑類樣品的同時檢測。

電導檢測是基于分析物的電導率與背景電解質(緩沖液)之間的電導率差異而進行測量的一種方法。其靈敏度較高，適于檢測無機離子、氨基酸、藥物等物質，其中以對無機離子的研究比較多，檢出限一般可以達到10－6～10－8mol ·L－1。要成功使用電導檢測器，需要了解它的定性和定量方面的性質，包括分析物的離子流動性和離解常數、背景電解質的參數、分析物在被分析區域中的濃度等。電導法的摩爾電導響應值(即分析物區帶電導與分析物濃度的比值)可理論推導出，用來預測已知離子流動性和pK值的分析物的信號大小，結果可信度強。

4 展望

電導檢測器為帶電荷粒子提供了通用、高重現性和高靈敏的檢測器。將HPLC系統加上電導檢測器即可簡單、可靠地定量分析陰離子、陽離子、有機酸和表面活性劑，為含雜原子及易解的藥品分析提供了新選擇。

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