離子色譜在水環境監測中的應用

陳芬

(南昌市環境監測站江西南昌 330038)

離子色譜在水環境監測中的應用

陳芬

(南昌市環境監測站江西南昌 330038)

上個世紀70年代，離子色譜開始興起。由此，色譜技術的優勢得到充分展現，離子檢測手段也因此而進入里程碑似的新時代。本文著重介紹與分析離子色譜在水環境監測領域的應用。

離子色譜；水環境監測；應用

當前離子色譜（IC）分析方法已經成為一種基礎理論和相關硬件技術都相當成熟的技術，且與之相關的技術也表現出極高的價值和前景，已成為無機離子分析，極性分子混合物的分離和鑒定及生物大分子復雜組分判定的重要理論依據和常用實驗參數[1]。

1 離子色譜法的基本原理及特點

1.1 基本原理

基于色譜法的分離原理，IC法將分離后的組分在淋洗液的帶動下經過抑制器，降低淋洗液的本底電導，增加被測離子的電導響應值，再由電導檢測器檢測并繪出各離子的色譜圖，以保留時間定性，以峰高峰面積定量，測出離子含量。

離子色譜這一液相色譜法基于以下三種分離機理：（1）高效離子交換色譜法（HPIC）；（2）高效離子排斥色譜（HPICE）；（3）流動相離子色譜法（MPIC）。我們常用的分離方法是高效離子交換色譜法，在色譜分離過程中，樣品中的離子與流動相中對應離子進行交換，在一個短的時間，樣品離子會附著在固定相中的固定電荷上。由于樣品離子對固定相親和力的不同，使得樣品中多種組分的分離成為可能。

在分離過程中，處于樣品中的離子與流動相中對應離子相互轉換，樣品離子會在短時間內就粘附在固定相中的固定電荷上。因為處于樣品中的離子與固定相的粘附程度不同，所以樣品的不同組分才可成功分離。

1.2 離子色譜法的特點

（1）IC技術具有分析速度快，快捷簡便的特點。尤其對等七種常見陰離子和等六種常見陽離子的分析時間<20min。若采用高效分離柱，則數分鐘內就可以完成一個試樣的分析。（2）分離能力強。在適當條件下，可將常見的各種陰離子混合物分離。例如，采用雙注法，可在短短的十幾分鐘內使七種陰離子完全分離。[2]（3）靈敏度高：IC分析的濃度范圍為μg/L-mg/L。當進樣量為50μ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或在線濃縮時，檢出上限可達10-12g/L。（4）可同時檢測多種離子化合物，相比光度法、原子吸收法等方法，IC法具有在更短時間內同時檢測多種成分的優勢。（5）儀器流路采用全塑件，玻璃柱，具耐腐蝕性。

2 離子色譜的水環境監測中的應用分析

通過IC法監測的物質主要包括無機陰陽離子、小分子竣酸。分離模式主要有：離子交換、離子排斥。水環境監測中樣品主要來自江、河、湖泊、飲用水、雨水、地下水、廢水等。

IC法在水環境監測中的應用十分廣泛，不但可分析水中幾種常規離子，還可分析極性化合物、氨基酸、糖、重金屬及不同氧化態。

相比傳統的化學分析法，IC法憑借其分析快、效率強、靈敏高和重現好等諸多優勢，廣泛地應用于飲用水、水文地質等方面的監測中。

2.1 無機陰、陽離子的分析

對水中常見的七種無機陰離子分析時間，從上個世紀70年代的25min直到現在的7min，IC法在分析化學領域作出了極大的貢獻。過去需要等濃度淋洗一次進樣才能分離這幾種離子，現在通過IC法梯度淋洗，單次進樣就能在30min對36種陰離子進行分離。[3]IC法也因此發展成當今監測飲用水中陰離子的最佳途徑。通過IC法監測無機陽離子同上述對陰離子的監測原理相似。有所區別的是，陽離子監測采用磺酸基陽離子交換柱，通常采用酒石酸/二甲基吡啶酸系統作為淋洗液系統。通過IC法可高效地分析水樣中等多種常規陽離子。

2.2 有機陰、陽離子和極性化合物的分析

隨著IC理論、相關技術及硬件的發展，不斷涌現出一批新的分離方法和分析設備，通過IC法分析一些水樣中的復雜離子或少量極性大分子已逐漸成為可能。[4]當前很多相關的研究暫屬于理論層次，相應的實踐方法尚不完善，但不影響IC法的這一發展趨勢。目前應用IC法較為成熟的領域主要包括對簡單有機離子型化合物、生物胺、有機酸進行檢測，對糖類進行分析等方面。

3 離子色譜在水環境監測中的應用趨勢

以上所說離子色譜在水環境監測中的應用有待于進一步發展和改善，以下筆者探討一下其今后的應用趨勢與發展方向。

3.1 提高柱效能

目前IC柱最高可達3萬理論塔板數/米，而高效液相色譜柱效能可達30萬理論塔板數/米。由此可見，提高IC柱效能，是日后IC研究的主要目標之一。

3.2 增加淋洗液的種類

當前IC的流動相選擇比較單一，且碳酸鹽的背景電導也較高，氫氧化物溶液易受到CO2干擾。因此，研究更多新型的淋洗液種類，增加IC流動相選擇，也是今后IC研究的一個重要方面。

南昌市環境監測站,江西南昌330038通過IC對無機離子的分析方法已相對成熟，因此，IC研究的方向將逐漸轉移到如何應用IC法對有機化合物的分析上。

4 弱電離物質、極性分子的檢測

與人類生活生產密切相關的生命活性物質都是弱電解質，很難通過抑制電導IC檢測，而其他種類的IC大都是對特定物質有效，且造價高、操作復雜。因此，如何發展更為簡便的方法對大多離子性或極性物質進行檢測，是擺在監測部門面前的一個重要課題。

[1]盧佩章，戴朝政，張祥民.色譜理論基礎[M].北京：科學出版社，1997，2～5.

[2]劉峰，馬文瓊，任紅波等.離子色譜法同時測定飲用水中7種陰離子研究 [J].哈爾濱商業大學學報（自然科學版），2008，24（5）：614～616．

[3]韓照祥，王超，馬紅超.飲用水中多種無機陰離子的離子色譜測定法[J].環境與健康雜志，2008，9（2）:813～816．

[4]牟世芬，劉克納.離子色譜方法及應用[M].北京:化學工業出版社，2003:6～8.