离子色谱在水环境监测中的应用

陈芬

(南昌市环境监测站江西南昌 330038)

离子色谱在水环境监测中的应用

陈芬

(南昌市环境监测站江西南昌 330038)

上个世纪70年代，离子色谱开始兴起。由此，色谱技术的优势得到充分展现，离子检测手段也因此而进入里程碑似的新时代。本文着重介绍与分析离子色谱在水环境监测领域的应用。

离子色谱；水环境监测；应用

当前离子色谱（IC）分析方法已经成为一种基础理论和相关硬件技术都相当成熟的技术，且与之相关的技术也表现出极高的价值和前景，已成为无机离子分析，极性分子混合物的分离和鉴定及生物大分子复杂组分判定的重要理论依据和常用实验参数[1]。

1 离子色谱法的基本原理及特点

1.1 基本原理

基于色谱法的分离原理，IC法将分离后的组分在淋洗液的带动下经过抑制器，降低淋洗液的本底电导，增加被测离子的电导响应值，再由电导检测器检测并绘出各离子的色谱图，以保留时间定性，以峰高峰面积定量，测出离子含量。

离子色谱这一液相色谱法基于以下三种分离机理：（1）高效离子交换色谱法（HPIC）；（2）高效离子排斥色谱（HPICE）；（3）流动相离子色谱法（MPIC）。我们常用的分离方法是高效离子交换色谱法，在色谱分离过程中，样品中的离子与流动相中对应离子进行交换，在一个短的时间，样品离子会附着在固定相中的固定电荷上。由于样品离子对固定相亲和力的不同，使得样品中多种组分的分离成为可能。

在分离过程中，处于样品中的离子与流动相中对应离子相互转换，样品离子会在短时间内就粘附在固定相中的固定电荷上。因为处于样品中的离子与固定相的粘附程度不同，所以样品的不同组分才可成功分离。

1.2 离子色谱法的特点

（1）IC技术具有分析速度快，快捷简便的特点。尤其对等七种常见阴离子和等六种常见阳离子的分析时间<20min。若采用高效分离柱，则数分钟内就可以完成一个试样的分析。（2）分离能力强。在适当条件下，可将常见的各种阴离子混合物分离。例如，采用双注法，可在短短的十几分钟内使七种阴离子完全分离。[2]（3）灵敏度高：IC分析的浓度范围为μg/L-mg/L。当进样量为50μ时，常见阴离子的检出限小于是10μg/L。如增加进样量并采用小孔径柱或在线浓缩时，检出上限可达10-12g/L。（4）可同时检测多种离子化合物，相比光度法、原子吸收法等方法，IC法具有在更短时间内同时检测多种成分的优势。（5）仪器流路采用全塑件，玻璃柱，具耐腐蚀性。

2 离子色谱的水环境监测中的应用分析

通过IC法监测的物质主要包括无机阴阳离子、小分子竣酸。分离模式主要有：离子交换、离子排斥。水环境监测中样品主要来自江、河、湖泊、饮用水、雨水、地下水、废水等。

IC法在水环境监测中的应用十分广泛，不但可分析水中几种常规离子，还可分析极性化合物、氨基酸、糖、重金属及不同氧化态。

相比传统的化学分析法，IC法凭借其分析快、效率强、灵敏高和重现好等诸多优势，广泛地应用于饮用水、水文地质等方面的监测中。

2.1 无机阴、阳离子的分析

对水中常见的七种无机阴离子分析时间，从上个世纪70年代的25min直到现在的7min，IC法在分析化学领域作出了极大的贡献。过去需要等浓度淋洗一次进样才能分离这几种离子，现在通过IC法梯度淋洗，单次进样就能在30min对36种阴离子进行分离。[3]IC法也因此发展成当今监测饮用水中阴离子的最佳途径。通过IC法监测无机阳离子同上述对阴离子的监测原理相似。有所区别的是，阳离子监测采用磺酸基阳离子交换柱，通常采用酒石酸/二甲基吡啶酸系统作为淋洗液系统。通过IC法可高效地分析水样中等多种常规阳离子。

2.2 有机阴、阳离子和极性化合物的分析

随着IC理论、相关技术及硬件的发展，不断涌现出一批新的分离方法和分析设备，通过IC法分析一些水样中的复杂离子或少量极性大分子已逐渐成为可能。[4]当前很多相关的研究暂属于理论层次，相应的实践方法尚不完善，但不影响IC法的这一发展趋势。目前应用IC法较为成熟的领域主要包括对简单有机离子型化合物、生物胺、有机酸进行检测，对糖类进行分析等方面。

3 离子色谱在水环境监测中的应用趋势

以上所说离子色谱在水环境监测中的应用有待于进一步发展和改善，以下笔者探讨一下其今后的应用趋势与发展方向。

3.1 提高柱效能

目前IC柱最高可达3万理论塔板数/米，而高效液相色谱柱效能可达30万理论塔板数/米。由此可见，提高IC柱效能，是日后IC研究的主要目标之一。

3.2 增加淋洗液的种类

当前IC的流动相选择比较单一，且碳酸盐的背景电导也较高，氢氧化物溶液易受到CO2干扰。因此，研究更多新型的淋洗液种类，增加IC流动相选择，也是今后IC研究的一个重要方面。

南昌市环境监测站,江西南昌330038通过IC对无机离子的分析方法已相对成熟，因此，IC研究的方向将逐渐转移到如何应用IC法对有机化合物的分析上。

4 弱电离物质、极性分子的检测

与人类生活生产密切相关的生命活性物质都是弱电解质，很难通过抑制电导IC检测，而其他种类的IC大都是对特定物质有效，且造价高、操作复杂。因此，如何发展更为简便的方法对大多离子性或极性物质进行检测，是摆在监测部门面前的一个重要课题。

[1]卢佩章，戴朝政，张祥民.色谱理论基础[M].北京：科学出版社，1997，2～5.

[2]刘峰，马文琼，任红波等.离子色谱法同时测定饮用水中7种阴离子研究 [J].哈尔滨商业大学学报（自然科学版），2008，24（5）：614～616．

[3]韩照祥，王超，马红超.饮用水中多种无机阴离子的离子色谱测定法[J].环境与健康杂志，2008，9（2）:813～816．

[4]牟世芬，刘克纳.离子色谱方法及应用[M].北京:化学工业出版社，2003:6～8.