儀器百科之離子色譜儀

離子色譜儀簡介

離子色譜是高效液相色譜的一種---分析陰陽離子的一種液相色譜方法。通過不同離子在色譜柱固定相和流動相間分配和吸附特性的差異來進行分離，即用流動相把樣品中不同離子帶入色譜柱進行分離，使待測離子按先后次序進入檢測器，通過保留時間進行定性分析，通過信號強度進行定量分析。具有選擇性好、靈敏、快速、簡便等特點，可同時測定多種組分。

鑠思百檢測可提供離子色譜檢測服務，以下是離子色譜的相關介紹：

分離的原理是基于離子交換樹脂上可離解的離子與流動相中具有相同電荷的溶質離子之間進行的可逆交換和分析物溶質對交換劑親和力的差別而被分離。適用于親水性陰、陽離子的分離。

例如幾個陰離子的分離，樣品溶液進樣之后，首先與分析柱的離子交換位置之間直接進行離子交換（即被保留在柱上），如用NaOH作淋洗液分析樣品中的F-、Cl-和SO42-，保留在柱上的陰離子即被淋洗液中的OH-基置換并從柱上被洗脫。對樹脂親和力弱的分析物離子先于對樹脂親和力強的分析物離子依次被洗脫，這就是離子色譜分離過程，淋出液經過化學抑制器，將來自淋洗液的背景電導抑制到最小，這樣當被分析物離開進入電導池時就有較大的可準確測量的電導信號。

離子色譜儀組成

和一般的HP LC 儀器一樣, 現在的離子色譜儀一般也是先做成一個個單元組件, 然后根據分析要求將各所需單元組件組合起來。最基本的組件是流動相容器、高壓輸液泵、進樣器、色譜柱、檢測器和數據處理系統(tǒng)。此外，可根據需要配置流動相在線脫氣裝置、自動進樣系統(tǒng)、流動相抑制系統(tǒng)、柱后反應系統(tǒng)和全自動控制系統(tǒng)等。

離子色譜儀的工作過程是:

輸液泵將流動相以穩(wěn)定的流速( 或壓力) 輸送至分析體系, 在色譜柱之前通過進樣器將樣品導入, 流動相將樣品帶入色譜柱, 在色譜柱中各組分被分離, 并依次隨流動相流至檢測器, 抑制型離子色譜則在電導檢測器之前增加一個抑制系統(tǒng), 即用另一個高壓輸液泵將再生液輸送到抑制器, 在抑制器中, 流動相的背景電導被降低, 然后將流出物導入電導檢測池, 檢測到的信號送至數據系統(tǒng)記錄、處理或保存。非抑制型離子色譜儀不用抑制器和輸送再生液的高壓泵, 因此儀器的結構相對要簡單得多, 價格也要便宜很多。

離子色譜儀分類

離子色譜是高效液相色譜的一種，故又稱高效離子色譜（HPI C）或現代離子色譜，其 有別于傳統(tǒng)離子交換色譜柱色譜的主要是樹脂具有很高的交聯度和較低的交換容量，進樣體積很小，用柱塞泵輸送淋洗液通常對淋出液進行在線自動連續(xù)電導檢測。可分為如下幾類：

1、離子色譜分離

離子色譜分離主要是應用離子交換的原理，采用低交換容量的離子交換樹脂來分離離子，它 在離子色譜中應用最廣泛，其主要填料類型為有機離子交換樹脂。

2、離子對色譜

離子對色譜的固定相為疏水型的中性填料，用于陰離子分離的對離子是烷基胺類，如氫氧化 四丁基銨、氫氧化十六烷基三甲烷等。用于陽離子分離的對離子是烷基磺酸類，如己烷磺酸 鈉、庚烷磺酸鈉等。

3、離子排斥色譜

離子排斥色譜，主要根據 Donnon膜排斥效應：電離組分受排斥不被保存，而弱酸則有一定 保存的原理制成。離子排斥色譜主要用于分離有機酸以及無機含氧酸根，如硼酸根、碳酸根和硫酸根、有機酸等。

離子色譜儀應用

離子色譜主要用于測定各種離子的含量，特別適于測定水溶液中低濃度的陰離子，例如飲用水水質分析，高純水的離子分析，礦泉水、雨水、各種廢水和電廠水的分析，紙漿和漂白液的分析，食品分析，生物體液( 尿和血等) 中的離子測定，以及鋼鐵工業(yè)、環(huán)境保護等方面的應用。離子色譜能測定下列類型的離子: 有機陰離子、堿金屬、堿土金屬、重金屬、稀土離子和有機酸, 以及胺和銨鹽等。

離子色譜儀常見故障排除

根據測定對象的不同，儀器可以有多種配置?，F代分析儀器的制造愈來愈精密，要延長儀器的使用壽命，平時對儀器的精心維護是必不可少的。下面將為您介紹一些實驗工作中容易出現的問題和解決問題的辦法。

（一）分析泵常見故障與排除:

高壓分析泵是離子色譜儀最重要的部件之一。分析泵的作用主要是通過等濃度或梯度濃度的方式在高壓下將淋洗液經由進樣閥輸送到色譜柱內并對待測物進行洗脫。分析泵應輸出壓力高，不低于35MPa; 耐腐蝕，能夠承受 PH=1～14的溶劑; 流量要穩(wěn)定，流量精度和重復性為±0. 5%以上; 要有良好的密封性和噪音小等要求。高壓泵工作正常的情況下，系統(tǒng)壓力和流量穩(wěn)定，噪音很小，色譜峰形正常。與之相反，在高壓泵工作不正常的情況時，系統(tǒng)壓力波動較大，產生噪音，基線的噪音加大，流量不穩(wěn)并導致色譜峰形變差( 出現亂峰) 。產生以上情況原因有以下幾種：

1、淋洗液的脫氣與泵內氣泡的排除

儀器初次使用或更換淋洗液時，管路中的氣泡容易進入泵內，造成系統(tǒng)壓力和流量的不穩(wěn)定，對于一些容易產生氣體的溶液如加入甲醇淋洗液，可先用真空脫氣的辦法除去溶液中大部分氣體，再于系統(tǒng)中用惰性氣體( 氦氣或高純氮氣) 在線脫氣的方法處理。已進入泵內的氣泡可以通過啟動閥排除。具體方法是：先停泵，用一個 10ml 注射器在啟動閥處向泵內注射去離子水或淋洗液，可反復幾次直到氣泡排除為止，然后再將泵啟動。

2、系統(tǒng)壓力波動大，流量不穩(wěn)定

系統(tǒng)中進入了空氣，或者單向閥的寶石球與閥座之間有固體異物，使得兩者不能閉合密封，需卸下單向閥浸入盛有乙醇的燒杯用超聲波清洗。分析泵上的壓力傳感器有故障時也會造成壓力波動，應檢查傳感器旋鈕上的 O型密封圈是否有磨損。

3、漏液

泵密封圈變形后，在高壓下會產生泄漏。泵漏液時，系統(tǒng)壓力不穩(wěn)定，儀器無法工作，為延長密封圈的使用壽命，在使用了濃度較高的堿以后，要用去離子水清洗泵頭部分，以防產生沉淀物。

4、系統(tǒng)壓力升高

在系統(tǒng)的壓力超過正常壓力的30%以上時，可以認為該系統(tǒng)壓力不正常。壓力升高與以下幾種情況有關：

(1) 保護柱的濾片因有物質沉積而使壓力逐漸升高。更換濾片。

(2) 某段管子堵塞造成系統(tǒng)壓力突然升高。逐段檢查，更換。

(3) 室溫較低時如低于10℃時，系統(tǒng)壓力會升高。設法使室溫保持在15℃以上。

(4) 當有機溶劑與水混合時，由于溶液的粘度，密度變化壓力亦會升高。

(5) 流速設定過高使壓力升高，應按照色譜柱的要求設定分析泵的流速。

5、系統(tǒng)壓力降低或無壓力

系統(tǒng)有泄漏時，壓力會降低。仔細檢查各種接頭是否擰緊。此外，當系統(tǒng)流路中有大量氣泡存在，進入泵內形成空穴，啟動泵后系統(tǒng)無壓力顯示，亦無溶液流出，為避免上述問題，流動相的容器要加壓(≤0. 03MPa) ; 在儀器初次使用或更換淋洗液時要注意排除輸液管路內的空氣。

（二）檢測器常見故障與排除

檢測器尚未達到穩(wěn)定狀態(tài)可使基線產生漂移。另外在使用抑制器時，正常情況下背景電導會由高向低的方向逐漸降低，最后達到平衡。如果背景電導值持續(xù)增加，說明抑制器部分有問題，檢查抑制器是否失效。

（三）色譜柱常見故障與排除

1、柱壓升高可能的原因有：

( 1) 色譜柱過濾網板被玷污，需要更換。

( 2) 柱接頭擰得過緊，使輸液管端口變形。

( 3) PEEK材料的管子切口不齊。

2、分離度降低可能的原因有：

系統(tǒng)有泄漏時分離度會降低; 分離柱被玷污后柱容量因子 k’ 值變小; 淋洗液類型和濃度不合適等。

3、死體積增大

分離柱入口樹脂損失造成死體積增大或樹脂床進入空氣使樹脂床產生溝流會使分離度下降。若分離柱入口處出現空隙，可填充一些惰性樹脂球以減小死體積的影響。

4、保留時間縮短或延長

色譜峰保留時間的改變會影響待測組分的定性和容量，因為在色譜分析中穩(wěn)定的保留時間對獲得準確、可靠的結果是十分重要的。離子色譜中影響保留時間穩(wěn)定的因素有以下幾個原因：

(1) 儀器的某部分可能有漏液。( 如：接頭處沒擰緊等)

(2) 系統(tǒng)內有氣泡使得泵不能按設定的流速傳送淋洗液。

(3) 分離柱交換容量下降，使保留時間縮短。

(4) 由于抑制器的問題引起保留時間的變化。

(5) 使用 NaOH淋洗液時空氣中 CO2對保留時間的影響。

（四）抑制器使用中的常見故障與排除

抑制器在化學抑制型離子色譜中具有舉足輕重的作用。抑制器工作性能的好壞對分析結果有很大的影響。抑制器最常見的故障是漏液，使峰面積減小( 靈敏度下降) 和背景電導升高。

1、峰面積減小

造成峰面積減小的主要原因有：微膜脫水、抑制器漏液、溶液流路不暢和微膜被玷污。抑制器長期不用，會發(fā)生微膜脫水現象，為激活抑制器，可用注射器向陰離子抑制器內以淋洗液流路相反的方向注入少許0. 2mol / L硫酸; 陽離子用0. 2mol / L氫氧化鈉。同時向再生液進口注入少許去離子水，并將抑制器放置半小時以上。抑制器內玷污的金屬離子可以用草酸溶液清洗。

2、背景電導高

在化學抑制型電導檢測分析過程中，若背景電導高，則說明抑制器部分存在一定問題。大多數是操作不當引起的。例如：淋洗液或再生液流路堵塞，系統(tǒng)中無溶液流動造成背景電導偏高或使用的電抑制器其電流設置的太小等。膜被污染后交換容易下降亦會使背景電導升高。而失效的抑制器在使用時會出現背景電導持續(xù)升高的現象，此時應更換一支新的抑制器。

3、漏液

抑制器漏液的主要原因是抑制器內的微膜沒有充分水化。因此，長時間未使用的抑制器在使用前應先讓微膜水化溶脹后再使用。另要保證再生液出口順暢，因為反壓較大時也會造成抑制器漏液。另外，由于抑制器保管不當造成抑制器內的微膜收縮、破裂也會發(fā)生漏液現象。

離子色譜儀注意事項

1、安裝時的注意事項：

a、環(huán)境溫度的控制：1535度。最好使用空調，保持環(huán)境溫度穩(wěn)定，避免溫差波動大 對檢測數據造成影響。

b、實驗室配有平整實驗桌，最好配有220V穩(wěn)壓電源。

c、水質一定要保持干凈：電阻率大于15MΩ。尤其是低含量組份的分析，水質要越干凈

d、良好接地：配有良好的接地線，消除靜電對儀器電子元器件的異常損壞和干擾。

e、儀器主機與電腦間用導線相連，消除主機和電腦間的電勢差造成硬件芯片擊穿。

f 、連接儀器主機和電腦間信號線時嚴禁帶電操作。

2、使用前的準備和注意事項：

a、容量瓶、移液管等用于量取或配置溶液的玻璃器皿準備充分，并且必須清洗干凈， 保證配置溶液的干凈、無污染。原則：清洗完畢后，器皿不掛水珠。

b、樣品稱量準確、保證標準樣品的準確性：檢測水樣是與標準用品進行比較而計算出 的濃度值，標樣準確才能保證檢測樣品的準確。標準溶液建議最好采用國家標樣中心的標樣。稱量試劑時需要烘干、干燥等操作除去試劑中含的水分，保證試劑的純凈。

c、存放標準溶液的試劑瓶（一般都是采用聚乙烯瓶）要定時清洗，一般 1000mg/ L的 單離子標液和陰陽離子儲備液允許最長放置時間 3個月。如果發(fā)現試劑瓶內變綠，說明瓶內藻類比較多，試劑瓶必須清洗，試劑必須重新配置。

d、色譜柱是易耗品，容易受樣品的三大因素污染而導致柱效下降：固體顆粒物、有機 物、重金屬。復雜樣品的前處理配件要準備充分：任何檢測樣品都必須經過 0. 22或0. 45微米孔徑濾膜過濾（最好采用 0. 22微米）。特殊如食品等行業(yè)樣品的檢測，還需要準備高速離心機（10000r / mi n）、超濾杯、C18固相萃取柱等對樣品中的有機物進行處理，避免造成色譜柱柱效下降。個別特殊樣品含有比較高的重金屬的，還需要準備陽離子預處理柱將其除去后再進樣進行分析。

3、儀器操作時的注意事項：

a、每次使用前，進行整機流路檢查

檢查閥處于“ 分析” 位置；抑制器電流顯示為 0. 00，并且兩廢液管處于松開狀態(tài)；檢查流動相瓶（去離子水或淋洗液）至泵流路管中是否存在氣泡。如有則需要將氣泡排出干凈后，再按進行操作?！?流路管中氣泡的排出方式” 見“ CI C系列離子色譜儀維護”。

b、濾頭使用的注意事項

濾頭的作用是濾除流動相中含有的大部分固體懸浮物，防止堵塞泵單向閥和色譜柱。 使用過程中，流動相過濾頭始終置于液面以下。隨時觀察，勿使流動相吸干。 防止氣體進入泵室。 流動相（包括去離子水、淋洗液）都需要用 0. 22微米（最佳）或 0. 45微米濾膜過濾。過濾頭需要每個月清洗一次（用10%HNO3：乙醇 1: 1超聲清洗 30mi n）。如果發(fā)現濾頭變黑、變綠，則說明濾頭上濾出了流動相中的許多固體顆粒和有機物， 及時清洗，以避免堵塞流路。

c、真空泵及在線脫氣使用的注意事項

作用都是脫除流動相中溶解的氣體。真空泵為離線脫氣。脫氣時，時間一般為5min。太長會導致油回流，污染抽濾瓶及流動相；太短則脫氣不完全。真空泵脫氣完畢，需先將瓶塞打開，再關閉真空泵，防止油回流造成污染。在線脫氣連接時先將流路管充滿溶液，并擰緊好接頭和卡套，防止氣體從接口進入流路，干擾流路穩(wěn)定性。脫氣方式為連續(xù)脫氣，當脫氣真空室負壓積累達到設定的參數時，脫氣泵會自動運轉，將氣體抽空，達到脫氣的功用。

d、泵使用的注意事項

泵是輸液的核心，儀器的穩(wěn)定性關鍵在于泵。 濾頭要始終置于液面以下，防止將氣體進入泵室。氣泡進入泵后，會造成泵空轉，加速泵寶石桿和密封圈的損耗，降低泵使用壽命。如果不慎，流動相被吸干， 則采取“流路管中氣泡的排出方式” 進行操作，同樣見“ CI C系列離子色譜儀維護” 。濾頭更換時要注意先將泵停止，避免氣體進入泵。實驗操作完畢，一定要用去離子水將泵頭進行清洗，避免無機鹽腐蝕泵頭。實驗操作完畢，一定要對泵進行后沖洗，避免泵活塞桿上析出晶體劃傷泵密封圈。泵單向閥需要定時清洗，建議每個月一次。清洗方式：10%HNO3：無水乙醇 1：1超聲清洗 5mi n，再用去離子水沖洗干凈。儀器長時間使用，會在泵單向閥上積 累一定固體顆?；蛟孱?。當發(fā)現泵穩(wěn)定性比較差，或流路啟動時壓力很低（接近于 0）時，就有可能是單向閥堵塞的原因。

e、保護柱使用的注意事項

出廠時，保護柱用無水乙醇填充密封保存。使用時，先將其接入流路用去離清洗 15min后，再連入色譜柱流路。保護柱采用 C18基質、柱頭采用 0. 45微米濾膜，主要作用是過濾流路中的大部分固體顆粒、消除樣品中的部分有機物。保護柱柱芯需要定期更換，每個月更換一個。保護柱使用過長，C18會失效并保護柱濾膜堵塞，造成壓力上升，要及時更換。

f、色譜柱的注意事項

色譜柱是儀器定性和定量分析的核心，也是易耗品，使用壽命受樣品的影響程度非常大，一定要注意色譜柱的維護。 色譜柱接入流路時，先將色譜柱前段 PEEK接頭在淋洗液狀態(tài)下，抵住柱前段 5s左右，再擰緊 PEEK接頭，避免氣泡進入色譜柱干擾檢測。一般色譜柱的保存如無特別說明都是采用淋洗液密封保存，盡量避免色譜柱內直接通入去離子水。短時期內（七天以內）使用色譜柱，無需將色譜柱從流路中取出，每個星期維護一次。長期（七天以上）不使用儀器，最好將色譜柱從流路中取下，用堵頭密封色譜柱，放于陰涼處保存。并定時用淋洗液清洗，每個月維護一次。分析用去離子水水質電阻要大于 18MΩ。所進樣品包括淋洗液、去離子水、標準樣品、檢測樣品都必須用 0. 45微米或 0. 22微米（最佳）濾膜過濾，防止樣品中 固體顆粒堵塞色譜柱。特殊樣品如含有機物、重金屬的，一定要嚴格按照相關規(guī)定和標準進行操作， 采用相關方法（如高速離心、固相萃取、氧彈燃燒、微膜過濾、微波消解、陽離子預處理柱處理、超聲提取等）將影響色譜柱柱效的有機物、重金屬、固體懸浮物 行消除后進樣。

樣品分析時，注意所進樣品濃度不要超過色譜柱的柱容量，以避免降低色譜柱柱效和避免造成樣品濃度檢測不準確。一般以不超過色譜柱測試報告中提供參考濃度為準。如果所分析樣品濃度過高，則需要稀釋后進樣。對于同時含有高低含量組份均需要檢測的樣品時，需要采取兩種方式分開檢測：先將樣品稀釋合適倍數進樣 分析高含量組份；再通過相關預處理柱將高含量組份除去后進樣分析地組分的含量。

常見的預處理柱有：除氯的 OnGuar dAg柱和除硫酸根的 OnGuar dBa柱。常見的其他樣品預處理耗材有：C18固相萃取小柱（除有機物）、0. 22微米或 0. 45微米有機系一次性針頭過濾器（除固體懸浮物）、超濾杯（離心除大分子有機物）等。當發(fā)現色譜柱出峰時間嚴重縮短，或峰分離度嚴重變差，說明色譜柱柱效已經下降，需要更換色譜柱了。當發(fā)現色譜柱柱壓很高，說明色譜柱柱前端篩板堵塞嚴重，可以采用低流速 （0. 2ml / mi n）倒接色譜柱長時間（24h）通淋洗液的方式可以進行有效緩減。如果 此方法行不通，則需要更換色譜柱。另外，一定要將流動相和樣品通過 0. 22或 0. 45 微米孔徑的濾膜過濾，以防再次堵塞。

g、接所有接頭的原則：宜松不宜緊，以不漏液為宜

避免接頭擰得太緊，卡死流路管而無法輸液（泵后流路管卡死一般現象表現為 壓力升高最后超壓）。 接頭類型包括 PEEK接頭、閥接頭、泵接頭等。

h、閥操作的注意事項

閥的主要作用是實現進樣和恒定進樣量。 儀器使用前注意閥處于“ 分析” 位置。扳動閥的動作要求迅速（1s完成）。但也要防止用力過猛，導致閥體損壞。進樣時，一定要將進樣閥清洗干凈（匹配用針位清洗器，依次用去離子水、樣 品多次清洗），避免閥內殘留物質污染所進樣品。

i、抑制器使用的注意事項

抑制器的主要作用是降低淋洗液的本地電導（強電解質 Na 2CO3/ NaHCO3抑制成若 H2CO3/ H2O），提高檢測組份的響應信號（NaA轉化成 HA），極大的增強了靈敏度。抑制器內流動陰離子淋洗液時才打開電流旋鈕至合適參數。其他狀態(tài)下一律不需要開電流，以延長抑制器的使用壽命。儀器使用完畢，將抑制器電流關閉后，再將抑制器兩廢液管相連，避免抑制器干燥，延長抑制器使用壽命。再次使用儀器時，檢查抑制器，將兩廢液管松開，避免流路不通而導致抑制器 內壓過高損壞抑制器內離子交換膜。陽離子分析時，采用直接電導法檢測，一定要將陰離子抑制器從流路中斷開。

j、電導池及工作站使用的注意事項

電導池/ 工作站是信號采集/ 輸出的核心部件，它對環(huán)境的要求非常高，一定要注意維護。儀器使用時，不能打開機箱門，避免由于空氣對流引起溫差變化而導致數據采集產生波動干擾分析。儀器使用時，不要將手機等能產生磁場的設備放于儀器旁，防止手機信號等干擾工作站數據采集。

k、整機維護

儀器長時間不用（七天以上），每個禮拜需要對儀器通淋洗液清洗一次，最后用去離子水將泵清洗干凈。流動相最好采用現用現配，避免檢測條件不一致而造成數據偏差大。使用低濃度標樣最好現用現配，存放時間過長，濃度偏差過大。各高濃度儲備標準試劑及試劑瓶需要定期更換和清洗（一般一個月更換/ 清洗一 次），避免長菌而引入有機物等污染或吸水氣而造成濃度不準確。

跟多檢測需求請聯系鑠思百檢測