離子色譜方法及應用研究

汪玲 吳斌

摘要：離子色譜法是一種高分辨率的液相色譜法，用于測定陰離子、陽離子和一些極性有機化合物的類型和含量。本文對離子色譜方法及應用進行探究，具有重要意義。

關鍵詞：離子色譜;應用研究

一、離子對色譜法及其使用思路

筆者主要與大家分享離子對色譜的工作原理、離子對試劑的使用原理以及影響離子對色譜的主要因素等，希望能給大家在離子對色譜的應用上有所幫助。

（一）工作原理

一般來說，當陰離子試劑加入到流動相中時，離子化的堿性化合物將保留并增加。中性化合物的保留時間縮短，因為柱的固定相表面被離子對試劑吸附，導致部分堵塞。對于酸性化合物，由于固定相中酸離子和離子對試劑之間的相互排斥以及某些離子對試劑對固定相的堵塞，酸性化合物的保留時間縮短。當向流動相中添加陽離子試劑時，電離酸化合物的保留增加，中性和（特別是）堿性化合物的保留減少。

（二）與反向色譜法的比較優勢

向流動相中添加離子對試劑可以改善堿性色譜峰的拖尾，并增加酸性或堿性離子化合物（具有合理的K值）的保留，否則這些化合物非常弱。它類似于反向色譜法，通過改變流動相的pH值來改變化合物的保留時間，但離子對色譜法可以更好地控制酸性或堿性化合物的保留行為，而無需使用極端流動相pH值（pH值小于2.5或大于8）。

（三）流動相需要使用離子對試劑嗎

（1）所分析的化合物是離子樣品。

（2）當反向色譜的其他條件不能改變以獲得對所分析化合物的良好保留時，或通過改變各種條件不能獲得良好的分離度時。

（3）只在需要時使用它！

（四）使用離子對的先決條件

有必要知道某個峰應該是酸性、堿性或中性物質，只有這樣，我們才能準確預測添加的離子對試劑保留溶質的影響。

（五）離子對試劑選擇原則

對于酸性化合物，一般選擇四烷基銨鹽R4N+（R+）;對于堿性化合物，選擇烷基磺酸鹽R-SO3-（R-）;通常建議將甲醇用于有機試劑，因為這些離子在甲醇中對試劑具有更好的溶解性。對于既有酸又有堿的化合物，建議從低pH流量添加劑烷基磺酸鹽開始，因為低pH會抑制酸性電離，而離子會增強堿性物質在試劑中的保留。[2]

（六）影響離子對色譜的因素

（1）離子對試劑濃度的影響

A.離子對試劑濃度對化合物保留的影響如下圖所示：

假設分析化合物的濃度是確定的，當流動相中試劑的離子濃度逐漸增加時，化合物的保留率將逐漸增加。當離子對試劑的濃度繼續增加直到柱的固定相飽和時，化合物的保留達到最大值。隨著離子對試劑濃度的持續增加，流動相中離子對試劑的反離子濃度將增加，反離子將與化合物競爭離子交換保留，導致化合物保留率逐漸下降。

B試劑濃度的離子選擇

根據文獻，不同磺酸鹽或季銨鹽的推薦起始濃度為流動相中的%甲醇。例如，在流動相中使用40%甲醇，并添加烷基磺酸鹽作為離子對試劑。根據上圖，75mmol/L正辛烷磺酸和15mmol/L癸烷磺酸都是合適的起始條件。通常，在選擇離子對試劑濃度時，建議選擇圖中非陰影部分的濃度。一般情況下，離子對試劑的最佳初始濃度為100mmoll/l。該濃度允許試劑覆蓋柱固定相表面的約三分之一。[3]

（2）離子對試劑類型的影響

通常，離子對試劑的疏水性越強，化合物在色譜柱中的保留力越強。例如，為了使酸性化合物保持相同的保留時間，TBA+（含16個碳原子）的濃度低于TEA+（含8個碳原子）的濃度。

（3）流動相pH值的影響

當在液相中加入試劑離子時，如酸性化合物的pH值增加，使酸性化合物的離子狀態增加，增加其與離子對試劑的接觸，增加其儲量，從而提高pH值，使酸性化合物保留，這在不與排序高pH值和離子配對試劑，以減少酸性化合物保留相反。同時，對于堿性化合物，pH值的增加會增加分子狀態，從而減少與離子對試劑的結合，導致化合物的保留減弱。

（4）溫度的影響

與RPC相比，離子對色譜對溫度控制有更高的要求，并且溫度的重現性必須更高。否則，溫度的變化可能會導致化合物的相對保留率發生顯著變化，從而影響化合物的分離。

（5）有機溶劑強度的影響（B%）

改變B%的比例對化合物保留的影響類似于RPC分離，但IPC也有其自身的特點，如增加B%的比例（對于添加磺酸鹽作為離子對試劑的流動相），所有化合物的保留時間都會縮短，但堿性化合物的保留率將進一步降低。

（6）色譜柱的影響

色譜柱部分被試劑的離子對所覆蓋，因此色譜柱對化合物保留的實際影響常常被覆蓋。通過改變色譜柱來控制分離目的既不是首選，也不是特別有效。

（七）其他注意事項

（1）更嚴格的流動相控制pH值（±0.1單位或更高）

（2）添加的離子對試劑的檢測建議使用大于210nm的波長

（3）添加離子的流動相平衡較慢

由于離子在色譜柱上的吸附和解吸過程非常緩慢，新的流動相通常需要清洗幾個小時才能達到完全平衡。如有可能，可在12小時以上進行夜間平衡。否則，化合物的保留時間將在注射過程中緩慢抵消。因此，當使用離子對時，不建議梯度洗脫。

（4）更換離子對試劑

當需要更換離子對試劑時，需要將原來的離子對試劑洗脫，然后用新的流動相平衡。一般來說，烷基磺酸鹽可以用50-80%的甲醇-水洗脫;季銨鹽需要50%甲醇緩沖液（100mmol/L磷酸二氫鉀，ph4-5）。沖洗色譜柱，然后用新的流動相平衡，至少需要20倍的色譜柱體積。

因此，已用于IPC分離的色譜柱不應用于沒有IPC試劑的RPC分離;使用同一色譜柱可以從一種離子對試劑轉換為另一種。

（5）假峰很容易出現

有必要使用空白樣品來比較和去除假峰。當使用不純的離子對試劑時，更可能出現假峰。在這種情況下，建議使用不同批次或來源的離子對試劑。

結論：一般來說，當RPC方法的初步探索確定必須使用離子對試劑時，應首先根據化合物峰的酸堿度（通過改變pH值判斷）確定要添加的離子對試劑的類型。然后加入初始濃度的離子對;最后，通過改變流動相B%或溫度、流動相pH和離子來調節試劑濃度的選擇性。這是離子色譜法最具實用價值的方法之一。

參考文獻：

[1]楊俊華，趙娟，馬靜，劉維華，王學濤.等度離子色譜測定生鮮乳氯離子方法的研究及應用[J].寧夏農林科技，2020，61（11）：69-71.

[2]王巖.離子色譜法在生活飲用水中的應用及故障處理方法[J].煉油與化工，2020，31（05）：64-65.

[3]陶云亭.離子色譜檢測方法的應用進展[J].云南化工，2020，47（02）：9-10.