淺析離子色譜在水環境監測中的應用

許亞南

（江蘇省宿遷環境監測中心，江蘇 宿遷 223800）

隨著諸多學科的不斷發展，如環境分析、生物分析、藥物分析等，離子色譜技術在不同領域中以其獨特的分離機理受到了諸多關注與重視。在常規水溶性離子檢測中，現代離子色譜技術具有靈敏度較高，監測周期短的優勢，離子色譜技術的應用進一步提高了監測效率，有效推動了環境監測水平的進一步發展。在環境監測領域，離子色譜技術得到了廣泛應用，經常出現在水質、土壤、大氣等自然生態環境監測工作中，因此，針對離子色譜技術的應用研究有著重要意義。

1 離子色譜技術介紹

1.1 離子色譜技術的原理分析

離子色譜技術最早出現在二十世紀七十年代，應用于水環境監測工作中。當時的工作人員在分離時采用的是離子樹脂交換方式，并結合相關監測設備來監測其電導變化。與此同時，還要了解流出物的電學性質，分析其結構并進行深入分析與探討，從而判斷水質污染問題是否存在。在水環境監測中應用離子色譜技術，可以精準檢測水體中各類離子的實際含量。在現代科學技術不斷發展的形勢下，離子色譜技術越來越成熟，且有著很好的發展前景。HPIC、MPIC 和HPIEC 是離子色譜技術主要的分離方法。從根本上分析，其也屬于液相色譜技術。應用離子色譜技術可以進行在線監測以及自動化監測，其流程十分簡單方便，而且能夠有效減少工作人員的工作量，同時監測效率很高[1]。

1.2 離子色譜技術的分離方式與主要特點

1.2.1 離子色譜技術的分離方式分析

在新時代背景下，交換色譜、離子對色譜、離子排斥色譜是離子色譜技術的主要類型。其中，離子交換色譜對離子之間作用力的不同十分依賴，這樣的方法經常應用于有機或無機離子的分離過程中；離子對色譜對細分與分離的選擇性進行了利用，在分離活性陰離子、活性陽離子以及金屬絡合物中最為常見；離子排斥色譜則主要是根據Donnon 膜排斥效應，基于溶液與固體相之間離子的相互作用實現分離。一般而言，這樣的分離方式會用在弱酸性、有機酸的分離過程中。除此之外，這樣的分離方式還可以用于醛類、醇類、糖類以及氨基酸類的物質分離中。

1.2.2 離子色譜技術的主要特點

現代離子色譜技術選擇性較強這一特點較為明顯，水環境雖然復雜，但其依然可以實現精準分析水環境中各種類型的陰陽離子，并合理利用雙柱法提高離子的分離效率。所以，離子色譜技術在水環境監測中的應用價值較大。另外，由于工作人員不斷對離子色譜技術進行優化完善，其在水環境監測中越來越靈敏，且對監測中的液體樣品要求并不是很嚴格，相應的監測設備具有較長的使用期限，很適合在水環境監測中進行大力推廣。

1.3 離子色譜技術的應用優勢

相比于傳統技術，離子色譜技術優勢更加突出。一般情況下，傳統的監測技術以原子吸收法、分光光度法為主，通過這樣的方式分析與監測陽離子，但其只能對某一種元素進行監測，且時間精力耗費較大，檢測精度并不高。采用傳統方式分析與監測陽離子時，一般采用光度法與容量法，這就需要大量的藥品與成本支撐，且耗費時間長，操作也十分復雜。應用離子色譜技術可以有效縮短監測時長，得到較為精確的結果只需要短短的幾分鐘。離子色譜技術可以對常見陰陽離子進行分析，應用離子交換技術與高效分離柱的結果相結合，可縮減分析時間，并確保其靈敏度。由于離子色譜技術的選擇性較強，其可以與各種監測儀器配合使用，并簡化相應的處理程序。在完成液體的稀釋過濾后，可以將其監測性能充分發揮出來。離子色譜技術可以有效檢測多種化合物，并對樣品的不同成分進行有效監測[2]。

2 離子色譜技術在水環境監測中實際應用分析

2.1 分析水樣化學性質

針對水樣中無機陰離子、陽離子的檢測工作，離子色譜技術的有效利用有助于監測效率的進一步提升。一般而言，工作人員通過傳統的檢測技術對水樣中的無機陰、陽離子進行監測，需要花費30 分鐘，而采用離子色譜技術只需要短短的六分鐘就可以了。再加上水環境是不斷變化的，離子色譜技術的應用可以對水環境的真實情況進行技術了解。如果采用傳統的檢測技術，在檢測過程中只能對某一種元素離子進行檢測，且需要花費大量的時間與精力才能完成水樣中所有成分的檢測工作，而離子色譜技術的應用便很好地解決了這一問題。離子色譜技術可以對多種不同的水樣離子同時進行檢測，且檢測結果準確度較高。在對水環境中有機酸、有機堿的檢測過程中，由于檢測內容中控酸、多基酸等物質豐富，這些物質會干擾到最后的檢測結果，且很難用化學方式清除[3]。要想有效解決這一問題，工作人員可以通過離子色譜技術對這些物質進行檢測，排除干擾，獲取相關數據，有效保證最終分析結果的專業性，為后續水環境監測評估工作提供助力。離子色譜技術不僅可以很好地監測化學物質，在物理性質分析中也有著很好的應用效果，通過不同檢測儀器呈現不同的檢測效果。由此可以看出，監測儀器的選擇十分重要。工作人員應對檢測水樣的物理性質進行全面分析，基于實際情況合理選擇監測儀器，確保最終監測效果。如工作人員在檢測遷移離子電導率與離子雙玻電極板間離子時，應根據實際情況合理選擇電導檢測儀器，然后再進行有關工作。

2.2 復雜樣品的分析

離子色譜技術比其他檢測技術有著更大的綜合優勢，所以在水環境監測工作中受到諸多關注與重視，且被廣泛應用于水環境監測中。工作人員在離子色譜技術的應用過程中，由于不斷優化完善其不足，檢測對象也朝著精細化發展，包括對粒子性、非離子性物質等，這些物質本身的組成結構較為復雜，為檢測過程增加了難度。部分待檢測樣本中還存在陰離子、陽離子等復雜元素，這也進一步加大了實際檢測難度。工作人員面對這樣的情況，必須要對復雜樣品分析檢測工作更加重視。工作人員可以在水樣環境檢測工作中引入先進的離子色譜技術，通過對其的合理應用，促使洗脫液和待檢測樣本發生化學反應，基于單柱陰離子色譜的協助，對反應生成的物質進行檢測，這樣不僅能夠有效提高檢測信息的精確性，促使整體檢測技術難度大幅度下降，還能夠縮短檢測時間，充分發揮出其在水環境監測中的積極作用[4]。

2.3 水環境監測中應用離子色譜技術要注意的問題

工作人員在水環境監測中采用離子色譜技術時應注意以下相關問題：離子色譜對于溫度十分敏感，所以在實際應用過程中要合理控制溫度條件，如果溫度不符合相關要求，會造成基線不穩定的現象，進而嚴重影響檢測結果。針對這一問題，工作人員應在恒溫環境下開展水樣本的檢測與分析，讓檢測結果更具有準確性。此外，參與檢測過程的相關設備都應在恒溫狀態下穩定運行，避免自然環境、空調等因素影響其溫度。溫度恒定的檢測環境有助于檢測結果的精準性；在水環境監測中采用離子色譜檢測技術，還應對水樣的過濾方式進行考量。一般而言，在過濾待測水樣本時，應利用標準過濾技術進行相關處理工作。工作人員可以利用0.45 μ m 的過濾膜對檢測樣本采取過濾處理，去除樣本中的雜質。如果檢測設備中出現未經處理的雜質，可能會導致設備堵塞的現象，甚至因其內部壓力過高，造成設備癱瘓。除此之外,工作人員還要注重待測樣本的稀釋處理。在檢測成分復雜的樣本時，要充分考慮不用成分之間親和力的差異性對檢測結果帶來的不良影響。因此，工作人員必須要更加重視稀釋處理工作，通過多次檢測來確保最終檢測結果的準確性。

3 離子色譜技術在水環境監測中的應用挑戰

從當前情況分析，水環境監測中離子色譜技術的應用面臨著一系列問題，導致監測結果的準確性以及監測效率受到了一定程度的影響。如在進行水樣的過濾處理時，工作人員應要將水樣經過相應的濾膜進行抽濾，充分發揮離子色譜儀的性能。同時，還要加強水樣的稀釋處理工作，由于待測水樣中離子的成分、種類等可能存在差異性，其對樹脂的親和力也會有所不同，通常采用多次進樣的方法，在待測水樣分離中選擇不同濃度的淋洗液進行處理。在這個過程中，工作人員要嚴格控制其水量，確保水樣濃度更加科學合理，過高的水樣濃度可能會造成色譜峰拖尾或寬度較大等情況。在離子色譜技術的實際應用過程中，計算機的連接與脫離、系統壓力過大、輸液系統混入氣泡等諸多問題較為常見[5]。如果出現計算機連接與脫離問題，會對離子色譜技術的整體應用效果產生很大的影響；如果存在較大的系統壓力，可能導致色譜柱單向閥門被堵塞的現象；如果輸液系統中出現氣泡，則會導致離子色譜儀基線不夠穩定。因此，在應用離子色譜技術進行水樣分離與監測的過程中，要對可能出現的各種應用問題進行綜合分析，盡可能地在水環境監測過程中將這些問題及時解決，促使監測工作的精準性、科學合理性得到有效提升。

4 優化離子色譜技術在水環境監測中應用的有效對策

4.1 有效解決計算機連接與脫離問題

如果應用離子色譜儀對水環境進行監測的過程中出現計算機連接與脫離問題，必然會對監測結果和監測質量帶來直接影響。如果大型儀器與色譜儀連接在同一電路，很容易造成電壓不穩定、電流故障等問題，導致色譜儀與計算機脫離連接，引發色譜儀數據丟失、測試流程中斷等一系列問題，導致測試結果、測試效率受到諸多影響。因此，必須要先對電壓進行測試，然后再進行離子色譜儀的應用，保持電壓環境的穩定性，保證離子色譜儀在穩定電壓環境下開展工作，避免設備同時使用，實現計算機與離子色譜儀的有效連接，從而有序開展系統監測工作。

4.2 針對輸液系統中混入氣泡問題采取有效措施

要想很好地解決氣泡進入輸液系統的問題,應首先從根源上避免輸液系統中混入氣泡。如更換再生液與淋洗劑之后，要進一步排除氣泡混入問題，可利用純水經過真空泵透氣處理的方法避免氣泡的產生，讓測試環境不被氣泡所影響。除此之外，如果氣泡已經混入了輸液系統中，工作人員應采取相應的措施進行補救，打開廢液閥門釋放空氣壓力使氣泡破碎，進而避免氣泡對測試過程造成影響。

4.3 有效處理系統壓力過大的問題

系統運行過程中如果壓力過大,要立即讓保護柱進口端保持斷開狀態，通過卸下單向閥門進行水浴超聲波操作處理，保證沒有堵塞問題才能進行重新安裝。如果斷開保護柱進口端后系統壓力仍然過高，則應考慮是否因色譜柱堵塞問題引起的。對此工作人員可以采用十倍淋洗液進行色譜柱的淋洗，并檢測其內部的壓力值。這時如系統壓力依然很大，則應更換色譜柱過濾網，確保其順暢程度，以此降低系統壓力。如果采取了這些措施之后系統壓力仍然過大，工作人員應思考是否由于檢測池堵塞而引起的，要分析其流速，利用淋洗液反復清洗檢測池，合理解決其堵塞問題。檢測池堵塞問題如果十分嚴重，則需要工作人員反復沖洗，直到符合相關標準，使系統壓力值保持在正常范圍以內[6]。

4.4 注重離子色譜儀的日常維護

隨著我國科學技術的不斷發展，工藝水平的逐漸升級和進步，離子色譜儀的種類也越來越多，工作人員要對離子色譜儀的維護保養工作更加重視，通過行之有效的維護管理舉措保證離子色譜儀正常運行，讓其使用壽命得到延長。針對離子色譜儀的日常維護工作，首先工作人員應每周更換離子色譜儀的自動進樣器和淋洗液，避免水中產生菌體，而造成整個系統被污染的情況。工作人員還應開展離子色譜儀的排氣工作，在排氣過程中要先將廢液閥打開，點擊進行按鈕，排氣之后將廢液閥適當擰緊；其次，在應用離子色譜儀的過程中很容易被溫度環境所影響,如果溫度在監測過程中發生較大的波動，將會有不合理的變化出現在監測指標中，存在基線不穩定、重線性太差等問題，對此，要必須保證處于恒溫環境下才能進行監測工作。之后,在系統沖洗中使用正常的沖洗液進行清洗，清洗時間應持續1小時，再將柱子卸下，封好色譜柱兩端，安置保存在常溫狀態下。最后,離子色譜技術的應用時常被抑制器影響，如果很長時間未啟動抑制器，會導致微膜脫水破裂，進而出現抑制器漏液現象，對其抑制作用的發揮產生影響。

5 離子色譜技術在未來的發展

在水環境監測與水污染治理過程中離子色譜技術發揮著重要作用，備受相關工作人員的認可，且被廣泛應用。要使離子色譜技術的應用效果得到強化，應從兩個方面進行研究。其一，加強對離子色譜技術的重視程度，對IC 檢測理論進行完善，創造更加有利的檢測環境，促使檢測成本得到有效降低；其二，重視信息技術的應用，特別是在離子色譜技術中合理應用大數據技術，通過數據挖掘進一步提升離子色譜技術的檢測程度，深入分析與研究歷史數據，對水環境中陰離子的來源進行相關檢測。工作人員還可以利用數據清洗技術獲得離子色譜技術相關數據，重新進行數據分析工作[7]。

6 結論

如今，我國水環境監測工作正在逐步發展，由于我國水環境監測工作開展的時間較短，因此，在實際監測工作中部分問題較為突出，這就需要工作人員對各種檢測技術進行深入研究與探索。工作人員應加強對離子色譜技術以及其他檢測技術的綜合分析與應用，在實踐中積累豐富的經驗，并不斷總結和反思，進一步確保水環境監測方式更具合理性、有效性，從而有效治理水污染問題，實現對水中各種離子數量的有效監控，為水環境污染治理與預防提供重要的數據信息支持，確保其監測狀態保持最佳。