离子色谱技术及其在水环境监测中的应用
摘要：离子色谱技术是当前生态环境研究监测工作中应用的重要技术，随着相关研究工作的不断深入，离子色谱的分析方法也越来越完善，自动化设施的加入也提高了检测结果的准确性。本文将分析离子色谱的技术要点及其在水环境监测中的重要应用，期望离子色谱法在水环境监测中得到更深入的应用。
关键词：离子色谱技术；水环境；监测；应用
中图分类号：X832 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2018）07-0092-01
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.07.053
Ion chromatography technology and its application in water environment monitoring
Li Yanyun
（Guangzhou Jingcheng Testing Technology Co.， Ltd.， Guangzhou Guangdong 511533，China）
Abstract： Ion chromatography technology is an important technology used in the current research and monitoring of ecological environment. With the continuous deepening of related research work， the analytical method of ion chromatography has also become more and more perfect. The addition of corresponding automated facilities also improves the accuracy of test results. Sex. This article will analyze the technical points of ion chromatography and its important applications in water environment monitoring. It is expected that ion chromatography will be used more deeply in water environment monitoring.
Key words：Ion chromatography； Water environment； Monitoring； Application
随着环境分析、食品分析、生物分析、药物分析等不同学科的快速发展，离子色谱以其独特的分离机理在不同领域得到了广泛的重视。现代离子色谱技术对常规的水溶性离子的检测具有较高的灵敏度，缩短了监测周期，提高了监测效率，有效地提升了环境监测的整体水平，因此离子色谱技术在環境监测领域的应用范围十分广泛，可用于探测水质、土壤、大气等自然生态环境的监测工作中。
1 离子色谱技术概述
1.1 现代离子色谱技术的原理
现代离子色谱技术是一种区别于传统离子交换色谱技术的新环境监测技术。它是液相色谱技术的重要组成部分，因此也被人们称之为高效离子色谱技术。现代离子色谱技术运用了交联度较高且交换容量较低的树脂，所采取的样本体积较小，将设备连接到电导系统即可进行在线监测。该技术是一种从高效液相色谱技术中分离出来的能够实现分析溶液智能离子组分的方法，树脂上带有电荷基团以及可以自由移动的配位离子，来实现对样品中无机离子的有效分离与分析[1]。
1.2 离子色谱的分类及分离方式
通常情况下，离子色谱的类型可分为三种，分别为离子交换色谱、离子排斥色谱以及离子对色谱。离子交换色谱以离子间作用力不同为原理，主要用于有机和无机阴、阳离子的分离。离子排斥色谱基于Donnon膜排斥作用，是利用溶质和固定相之间的非离子性相互作用进行分离的，主要用于机弱酸和有机酸的分离，也可以用于醇类、醛类、氨基酸和糖类的分离。离子对色谱的分离机理是吸附、分离的选择性主要由流动相决定，主要用于表面活性阴离子和阳离子以及金属络合物的分离。
1.3 离子色谱技术特点
离子色谱技术对离子具有很强的选择性，在分析复杂样品的过程中，该技术可以实现对各种阴阳离子的准确分离，若在此基础上加入双柱法，还可以进一步提升离子分离的速度。此外，离子色谱技术还具有灵敏度高、设备使用寿命长、对样品要求低等大量优势。
1.4 离子色谱技术发展现状
离子色谱可支持多种检测器，如抑制电导检测器、电化学检测器（包括直流安培和积分安培）、紫外-可见吸收检测器（包括可变波长和光电二极管阵列），此外，可与电感耦合等离子质谱仪（ICP-MS）联用，与质谱（MS）联用，大大扩展了离子分析领域。
离子色谱法测定小分子有机胺类物质具有灵敏度高、稳定性好、与质谱兼容等特点，是目前最为有效的检测方法。
离子色谱-质谱（IC-MS）分析，因无需衍生化即可直接进样，节省了样品制备步骤的时间，分离过程中不使用有机改良剂等明显优势，在生命科学领域得到越来越多的应用，如代谢组学、糖蛋白研究等，是生物制药质量研究和分析的有力工具。
2 离子色谱技术在水环境监测中的应用
2.1 化学性质分析
离子色谱技术的应用广泛，可以对水库、江、河、湖、地下水、大气降水、废水、工厂污水等各种水样进行监测。主要用于分析水中的阴阳离子、有机酸、弱电离物质等。有机酸与有机碱分析常常会运用离子色谱技术，酒酸、乳酸等物质中含有空基与取代基，无法通过反应生成挥发组分，因此利用相色谱法显然行不通。而离子色谱技术能够有效地解决这一问题，它能够直接分析出各种液相中的有机酸与有机碱，进而简化检测过程[1]。
2.2 物理性质的分析
离子色谱技术不仅可以用来分析无机阴阳离子与有机酸碱，还可以进行物理性质的分析。该技术借助不同的检测仪器，可以发挥出不同的作用，进而实现对不同性质水体的检测。例如，利用电导检测器力测量溶液中的离子电导率以及离子在双铂电极板间的迁移等。
2.3 复杂样品分析
在实际检测过程中，水样的成分相对复杂，使用单柱阴离子色谱法，可以实现对Cl-、Ca2+等成分的测定。此外，以EDTA作为洗脱液，还能够与Ca2+反应形成络合物，进而实现对阴阳离子以及有机酸的同时检测[2]。
3 离子色谱仪的日常维护
3.1 水样的前处理
地表水样品在进行离子色谱检测前，用亲水性0.45μm的PTFE滤头对水样进行过滤，必要时进行稀释处理以确保检测离子浓度在曲线浓度范围内。对于可能存在干扰的样品，应进行预处理，选择Na型或H型阳离子交换柱去除金属离子干扰，选择C18或RP固相萃取柱去除高含量有机物[3]。
3.2 日常维护
不同品牌不同型号的离子色谱仪的日常维护稍有差别。本文以Thermo Scientific ICS-5000为例：
自动进样器和淋洗液A瓶的水每周更换一次，以防水中长菌污染系统；更换完毕后需进行排气操作，注意先打开废液阀再点击“Prime”按钮，排气完毕后不要将废液阀拧得过紧。所用的水为经0.22μm滤膜过滤、电阻率为18.2MΩ的高纯水。
离子色谱检测也容易受到温度因素的影响，温度不稳定，易导致测定中某些检测指标的不合理变化，如基线不稳、重现性差等，所以在测定过程中须确保室温的恒定。
不使用的色谱柱封存方法：用正常的淋洗液条件冲洗系统1h左右，然后将柱子卸下并用死堵头在色谱柱两头封好，常温保存即可。
离子色谱技术在应用过程中很容易受到抑制器的影响，如果长时间不启动抑制器，会导致微膜出现脱水破裂问题，从而引发抑制器漏液现象的出现，影响抑制作用的发挥[4]。
4 结论
综上所述，离子色谱分析法具有的快捷、操作简单、灵敏度高、选择性好、可同时分析多种离子化合物、分离柱稳定性好、容量高等特点，使其得到了广泛的关注和应用。随着色谱技术及相关检测技术的不断发展和完善，以期离子色谱分析法在环境监测领域具有更广阔的应用前景。
参考文献
[1]杨蕾.环境水质监测中离子色谱技术的应用研究[J].绿色科技，2017（06）：43-44.
[2]程诚，夏俊.离子色谱技术及其在水环境检测中的应用[J].资源节约与环保，2016（11）：59.
[3]郭芳芳，戴超，張书玉.离子色谱法测定水中碘离子含量[J].化工管理，2017（35）：192.
[4]洪一丹.离子色谱技术在环境监测中的应用分析[J].科技资讯，2017（33）：30-31.
收稿日期：2018-05-24
作者简介：李艳云（1991-），女，硕士，技术工程师，研究方向为环境监测。
关键词：离子色谱技术；水环境；监测；应用
中图分类号：X832 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2018）07-0092-01
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.07.053
Ion chromatography technology and its application in water environment monitoring
Li Yanyun
（Guangzhou Jingcheng Testing Technology Co.， Ltd.， Guangzhou Guangdong 511533，China）
Abstract： Ion chromatography technology is an important technology used in the current research and monitoring of ecological environment. With the continuous deepening of related research work， the analytical method of ion chromatography has also become more and more perfect. The addition of corresponding automated facilities also improves the accuracy of test results. Sex. This article will analyze the technical points of ion chromatography and its important applications in water environment monitoring. It is expected that ion chromatography will be used more deeply in water environment monitoring.
Key words：Ion chromatography； Water environment； Monitoring； Application
随着环境分析、食品分析、生物分析、药物分析等不同学科的快速发展，离子色谱以其独特的分离机理在不同领域得到了广泛的重视。现代离子色谱技术对常规的水溶性离子的检测具有较高的灵敏度，缩短了监测周期，提高了监测效率，有效地提升了环境监测的整体水平，因此离子色谱技术在環境监测领域的应用范围十分广泛，可用于探测水质、土壤、大气等自然生态环境的监测工作中。
1 离子色谱技术概述
1.1 现代离子色谱技术的原理
现代离子色谱技术是一种区别于传统离子交换色谱技术的新环境监测技术。它是液相色谱技术的重要组成部分，因此也被人们称之为高效离子色谱技术。现代离子色谱技术运用了交联度较高且交换容量较低的树脂，所采取的样本体积较小，将设备连接到电导系统即可进行在线监测。该技术是一种从高效液相色谱技术中分离出来的能够实现分析溶液智能离子组分的方法，树脂上带有电荷基团以及可以自由移动的配位离子，来实现对样品中无机离子的有效分离与分析[1]。
1.2 离子色谱的分类及分离方式
通常情况下，离子色谱的类型可分为三种，分别为离子交换色谱、离子排斥色谱以及离子对色谱。离子交换色谱以离子间作用力不同为原理，主要用于有机和无机阴、阳离子的分离。离子排斥色谱基于Donnon膜排斥作用，是利用溶质和固定相之间的非离子性相互作用进行分离的，主要用于机弱酸和有机酸的分离，也可以用于醇类、醛类、氨基酸和糖类的分离。离子对色谱的分离机理是吸附、分离的选择性主要由流动相决定，主要用于表面活性阴离子和阳离子以及金属络合物的分离。
1.3 离子色谱技术特点
离子色谱技术对离子具有很强的选择性，在分析复杂样品的过程中，该技术可以实现对各种阴阳离子的准确分离，若在此基础上加入双柱法，还可以进一步提升离子分离的速度。此外，离子色谱技术还具有灵敏度高、设备使用寿命长、对样品要求低等大量优势。
1.4 离子色谱技术发展现状
离子色谱可支持多种检测器，如抑制电导检测器、电化学检测器（包括直流安培和积分安培）、紫外-可见吸收检测器（包括可变波长和光电二极管阵列），此外，可与电感耦合等离子质谱仪（ICP-MS）联用，与质谱（MS）联用，大大扩展了离子分析领域。
离子色谱法测定小分子有机胺类物质具有灵敏度高、稳定性好、与质谱兼容等特点，是目前最为有效的检测方法。
离子色谱-质谱（IC-MS）分析，因无需衍生化即可直接进样，节省了样品制备步骤的时间，分离过程中不使用有机改良剂等明显优势，在生命科学领域得到越来越多的应用，如代谢组学、糖蛋白研究等，是生物制药质量研究和分析的有力工具。
2 离子色谱技术在水环境监测中的应用
2.1 化学性质分析
离子色谱技术的应用广泛，可以对水库、江、河、湖、地下水、大气降水、废水、工厂污水等各种水样进行监测。主要用于分析水中的阴阳离子、有机酸、弱电离物质等。有机酸与有机碱分析常常会运用离子色谱技术，酒酸、乳酸等物质中含有空基与取代基，无法通过反应生成挥发组分，因此利用相色谱法显然行不通。而离子色谱技术能够有效地解决这一问题，它能够直接分析出各种液相中的有机酸与有机碱，进而简化检测过程[1]。
2.2 物理性质的分析
离子色谱技术不仅可以用来分析无机阴阳离子与有机酸碱，还可以进行物理性质的分析。该技术借助不同的检测仪器，可以发挥出不同的作用，进而实现对不同性质水体的检测。例如，利用电导检测器力测量溶液中的离子电导率以及离子在双铂电极板间的迁移等。
2.3 复杂样品分析
在实际检测过程中，水样的成分相对复杂，使用单柱阴离子色谱法，可以实现对Cl-、Ca2+等成分的测定。此外，以EDTA作为洗脱液，还能够与Ca2+反应形成络合物，进而实现对阴阳离子以及有机酸的同时检测[2]。
3 离子色谱仪的日常维护
3.1 水样的前处理
地表水样品在进行离子色谱检测前，用亲水性0.45μm的PTFE滤头对水样进行过滤，必要时进行稀释处理以确保检测离子浓度在曲线浓度范围内。对于可能存在干扰的样品，应进行预处理，选择Na型或H型阳离子交换柱去除金属离子干扰，选择C18或RP固相萃取柱去除高含量有机物[3]。
3.2 日常维护
不同品牌不同型号的离子色谱仪的日常维护稍有差别。本文以Thermo Scientific ICS-5000为例：
自动进样器和淋洗液A瓶的水每周更换一次，以防水中长菌污染系统；更换完毕后需进行排气操作，注意先打开废液阀再点击“Prime”按钮，排气完毕后不要将废液阀拧得过紧。所用的水为经0.22μm滤膜过滤、电阻率为18.2MΩ的高纯水。
离子色谱检测也容易受到温度因素的影响，温度不稳定，易导致测定中某些检测指标的不合理变化，如基线不稳、重现性差等，所以在测定过程中须确保室温的恒定。
不使用的色谱柱封存方法：用正常的淋洗液条件冲洗系统1h左右，然后将柱子卸下并用死堵头在色谱柱两头封好，常温保存即可。
离子色谱技术在应用过程中很容易受到抑制器的影响，如果长时间不启动抑制器，会导致微膜出现脱水破裂问题，从而引发抑制器漏液现象的出现，影响抑制作用的发挥[4]。
4 结论
综上所述，离子色谱分析法具有的快捷、操作简单、灵敏度高、选择性好、可同时分析多种离子化合物、分离柱稳定性好、容量高等特点，使其得到了广泛的关注和应用。随着色谱技术及相关检测技术的不断发展和完善，以期离子色谱分析法在环境监测领域具有更广阔的应用前景。
参考文献
[1]杨蕾.环境水质监测中离子色谱技术的应用研究[J].绿色科技，2017（06）：43-44.
[2]程诚，夏俊.离子色谱技术及其在水环境检测中的应用[J].资源节约与环保，2016（11）：59.
[3]郭芳芳，戴超，張书玉.离子色谱法测定水中碘离子含量[J].化工管理，2017（35）：192.
[4]洪一丹.离子色谱技术在环境监测中的应用分析[J].科技资讯，2017（33）：30-31.
收稿日期：2018-05-24
作者简介：李艳云（1991-），女，硕士，技术工程师，研究方向为环境监测。
