离子色谱在水质分析中的应用研究
梁钰莹
离子色谱法的概述
对水质的分析方法大致可以分为三种不同的类型：简要分析法；专项分析法以及全面分析法，这三种方法都是采取化学或者是物理的方法来对水中的不同的化学成分的含量加以单独的测定和分析。自从色谱法的研发以来，其对于水质的分析有着巨大的促进作用，尤其是离子色谱法，该方法可以同时对多种阳离子和阴离子进行测定。
离子色谱的含义。离子色谱属于高效液相色谱，被称为现代离子色谱或者是高效离子色谱，对水质进行检测分析的时常用电导检测器对水体中的阴离子和阳离子进行定性和定量分析的一种方法。在进行分析的时，抑制器与分离柱相连接，从而抑制水体中的电解质的导电率。离子色谱与以往的离子交换色谱的区别主要变形为树脂的交联度很高，交换容量却很低，进样的体积小，淋洗液用柱塞泵进行输送，可以对淋洗液进行自动的连续的电导检测。
离子色谱法的分离原理以及分类。离子色谱法是通过把带电水体中的分子和离子相互交换其固定相上可以交换的离子，对它们进行交换来完成分离的一种方法。离子色谱法主要是通过电荷之间的交互作用，充分地利用了带电分子中的电荷之间的细小差异实现分离，分离容量比较高，比较适用于亲水性的阳离子和阴离子的分离。离子色谱法根据分离的机理之间的不同可以分为以下5种模式：离子交换法、静电离子法、离子排斥法、金属配位离子法以及离子对色谱法。
离子色谱的构成。离子色谱主要是有以下部件构成的：数据处理系统、进样器、高压输液泵、流动相容器、检测器、色谱柱等，还可以根据实际的使用情况添加自动进样系统、流动相的抑制系统、全自动控制的系统、柱后反应系统等。
离子色谱法的工作流程。由图1所示，我们可以得知，流动相可以通过高压的输液泵以其稳定的流速或者是恒定的压力被运输到分析体系中，样品在进入色谱柱之前会经过进样器实现导入，再随着流动相到达色谱柱，在进入色谱柱之后，会因为各个组分的不同特性进行分离，再依次随着流动相进入检测器。对于抑制型的离子色谱可以在电导检测器之前先增加抑制系统，也就是把再生液用另外的高压输液泵运输到抑制器中。流动相中的背景导电可以在抑制器里被减小，再把流动出物导入到电导池中，相关的数据信息处理系统会把传输过来的检测信号加以分析、记录以及保存。不需要使用输送再生液和抑制器的非抑制型离子色谱，结构就要简单得多，价格也会便宜一些。
离子色谱法对水質的分析的应用
对常规离子的检测中的应用。离子色谱检测法的原理是把样品随着淋洗液进入离子交换柱中，再根据不同的离子在离子交换柱中亲和力的差异进行分离，通过抑制器降低背景导电值，待检测的成分可以通过电导检测器测量出其电导率，最后再根据不同组分的保留时间和峰面积来进行定性定量分析。相关的研究表明，在使用离子色谱法对水中九种常见阴离子进行检测，线性关系R2平均大于0.999，加标回收率在90%至105%之间，相对标准偏差均在5%以下。离子色谱法的优点在于操作简单，灵敏度较高，精密度好等，与其他的检测法相比较，离子色谱法可以同时检测多种离子，且样品的出峰速度快，试剂消耗少，检测成本较低，结合自动进样器会大大提高检测的效率。
对消毒副产物的检测中的应用。消毒副产物指的是在使用消毒剂消毒饮用水时，消毒剂和水里的有机物反应产生的化合物。随着科学技术的发展和研究力度的不断加大，对水中各种不同类型的消毒副产物的研究和分析已经成为了热点话题，人们越来越关心这些消毒副产物是否会给我们的身体带来的伤害。对水体进行消毒通常使用加氯消毒法，但是氯气在水中与有机物产生化学反应，生成卤代乙酸类的消毒副产物，如二氯乙酸、一氯乙酸、三氯乙酸等，其中三氯乙酸和二氯乙酸的含量较高。另外一个消毒法是用臭氧进行消毒，臭氧消毒的过程中会产生溴酸盐，该化合物是被USEPA和WHO公认的潜在致癌物，极低的含量也有可能诱发癌症。
对农药残留的检测中的应用。目前对农药残留物的检测方法主要由以下几种：质谱法、液相色谱法、气相色谱法等，但是这几种方法普遍存在着不同程度的不足，如检测的准确性低、灵敏度低、仪器设备价格高、样品的前处理过程较为复杂、检测成本高等。而使用离子色谱法对农药残留物进行分析，其优点在于样品的前处理过程比较简单、检测的结果准确度高等。在农药中，草甘膦是使用最广泛的一种除草剂，然而草甘膦在环境中的残留对人和动物的危害比较大。我国对其在饮用水中的残留量有严格的标准限值，最大不能超过0.7mg/L。用离子色谱法来检测水中的草甘膦的含量的灵敏度较高，操作过程简单。除此之外，用于农作物催熟剂中的吲哚丁酸、吲哚乙酸和吲哚丙酸等还会随着地下水、地表径流等方式对水源造成污染，进而对环境带来极大的污染。通过气相色谱法、质谱法、液相色谱法等方法对此类物质进行检测，均存在前处理操作复杂、需要使用有毒有机试剂等不足。实践证明，使用离子色谱法对这类物质进行检测分析，具有准确性高、操作简单等优势。
离子色谱分析法多用于检测常规的阴阳离子、农药残留物以及消毒副产物等，具有灵敏度高、准确性高、操作简便安全以及检测成本低的优势，是一种理想的检测技术，因此要加大推广的力度，进一步研发使用，使其可以运用到更加宽广的领域中。
离子色谱法的概述
对水质的分析方法大致可以分为三种不同的类型：简要分析法；专项分析法以及全面分析法，这三种方法都是采取化学或者是物理的方法来对水中的不同的化学成分的含量加以单独的测定和分析。自从色谱法的研发以来，其对于水质的分析有着巨大的促进作用，尤其是离子色谱法，该方法可以同时对多种阳离子和阴离子进行测定。
离子色谱的含义。离子色谱属于高效液相色谱，被称为现代离子色谱或者是高效离子色谱，对水质进行检测分析的时常用电导检测器对水体中的阴离子和阳离子进行定性和定量分析的一种方法。在进行分析的时，抑制器与分离柱相连接，从而抑制水体中的电解质的导电率。离子色谱与以往的离子交换色谱的区别主要变形为树脂的交联度很高，交换容量却很低，进样的体积小，淋洗液用柱塞泵进行输送，可以对淋洗液进行自动的连续的电导检测。
离子色谱法的分离原理以及分类。离子色谱法是通过把带电水体中的分子和离子相互交换其固定相上可以交换的离子，对它们进行交换来完成分离的一种方法。离子色谱法主要是通过电荷之间的交互作用，充分地利用了带电分子中的电荷之间的细小差异实现分离，分离容量比较高，比较适用于亲水性的阳离子和阴离子的分离。离子色谱法根据分离的机理之间的不同可以分为以下5种模式：离子交换法、静电离子法、离子排斥法、金属配位离子法以及离子对色谱法。
离子色谱的构成。离子色谱主要是有以下部件构成的：数据处理系统、进样器、高压输液泵、流动相容器、检测器、色谱柱等，还可以根据实际的使用情况添加自动进样系统、流动相的抑制系统、全自动控制的系统、柱后反应系统等。
离子色谱法的工作流程。由图1所示，我们可以得知，流动相可以通过高压的输液泵以其稳定的流速或者是恒定的压力被运输到分析体系中，样品在进入色谱柱之前会经过进样器实现导入，再随着流动相到达色谱柱，在进入色谱柱之后，会因为各个组分的不同特性进行分离，再依次随着流动相进入检测器。对于抑制型的离子色谱可以在电导检测器之前先增加抑制系统，也就是把再生液用另外的高压输液泵运输到抑制器中。流动相中的背景导电可以在抑制器里被减小，再把流动出物导入到电导池中，相关的数据信息处理系统会把传输过来的检测信号加以分析、记录以及保存。不需要使用输送再生液和抑制器的非抑制型离子色谱，结构就要简单得多，价格也会便宜一些。
离子色谱法对水質的分析的应用
对常规离子的检测中的应用。离子色谱检测法的原理是把样品随着淋洗液进入离子交换柱中，再根据不同的离子在离子交换柱中亲和力的差异进行分离，通过抑制器降低背景导电值，待检测的成分可以通过电导检测器测量出其电导率，最后再根据不同组分的保留时间和峰面积来进行定性定量分析。相关的研究表明，在使用离子色谱法对水中九种常见阴离子进行检测，线性关系R2平均大于0.999，加标回收率在90%至105%之间，相对标准偏差均在5%以下。离子色谱法的优点在于操作简单，灵敏度较高，精密度好等，与其他的检测法相比较，离子色谱法可以同时检测多种离子，且样品的出峰速度快，试剂消耗少，检测成本较低，结合自动进样器会大大提高检测的效率。
对消毒副产物的检测中的应用。消毒副产物指的是在使用消毒剂消毒饮用水时，消毒剂和水里的有机物反应产生的化合物。随着科学技术的发展和研究力度的不断加大，对水中各种不同类型的消毒副产物的研究和分析已经成为了热点话题，人们越来越关心这些消毒副产物是否会给我们的身体带来的伤害。对水体进行消毒通常使用加氯消毒法，但是氯气在水中与有机物产生化学反应，生成卤代乙酸类的消毒副产物，如二氯乙酸、一氯乙酸、三氯乙酸等，其中三氯乙酸和二氯乙酸的含量较高。另外一个消毒法是用臭氧进行消毒，臭氧消毒的过程中会产生溴酸盐，该化合物是被USEPA和WHO公认的潜在致癌物，极低的含量也有可能诱发癌症。
对农药残留的检测中的应用。目前对农药残留物的检测方法主要由以下几种：质谱法、液相色谱法、气相色谱法等，但是这几种方法普遍存在着不同程度的不足，如检测的准确性低、灵敏度低、仪器设备价格高、样品的前处理过程较为复杂、检测成本高等。而使用离子色谱法对农药残留物进行分析，其优点在于样品的前处理过程比较简单、检测的结果准确度高等。在农药中，草甘膦是使用最广泛的一种除草剂，然而草甘膦在环境中的残留对人和动物的危害比较大。我国对其在饮用水中的残留量有严格的标准限值，最大不能超过0.7mg/L。用离子色谱法来检测水中的草甘膦的含量的灵敏度较高，操作过程简单。除此之外，用于农作物催熟剂中的吲哚丁酸、吲哚乙酸和吲哚丙酸等还会随着地下水、地表径流等方式对水源造成污染，进而对环境带来极大的污染。通过气相色谱法、质谱法、液相色谱法等方法对此类物质进行检测，均存在前处理操作复杂、需要使用有毒有机试剂等不足。实践证明，使用离子色谱法对这类物质进行检测分析，具有准确性高、操作简单等优势。
离子色谱分析法多用于检测常规的阴阳离子、农药残留物以及消毒副产物等，具有灵敏度高、准确性高、操作简便安全以及检测成本低的优势，是一种理想的检测技术，因此要加大推广的力度，进一步研发使用，使其可以运用到更加宽广的领域中。
