低压离子色谱综述

曾家洪，杨光明 ，胡双修*

(1.三峡大学生物与制药学院，湖北宜昌 443002；2.重庆西南师范大学出版社有限公司,重庆 400715)



低压离子色谱综述

曾家洪1，杨光明2，胡双修1*

(1.三峡大学生物与制药学院，湖北宜昌 443002；2.重庆西南师范大学出版社有限公司,重庆 400715)

低压离子色谱仪器简单、易使用和维护，分析准确率、精密度、灵敏度、检测限及速度都可与离子色谱相媲美。介绍了低压离子色谱的诞生、工作流程、色谱柱的型号及适用分离离子、洗脱条件、检测器以及在环境样品分析、石油化工工业分析、皮革工业分析、稀土样品分析、食品分析、生化样品分析中的应用。

低压离子色谱；综述;应用

四川大学张新申[1]教授于1985年首创低压离子色谱理论 (Low power Ion chromatography，简称LPIC)，独创性地用常压蠕动泵代替高压泵，仪器结构简单，造价降低70%，成功研发出一系列LPIC色谱柱[2]，可在1.96×105～2.94×105Pa的常压下进行快速、高效分离，解决了高压操作中常出现的色谱柱泄漏、堵塞等问题。LPIC仪器简单、易使用、便维护，其分析准确率、精密度、灵敏度、检测限及检测速度都可与离子色谱相媲美[3]。西南大学周光明教授科研团队尝试将LPIC与化学发光分析联用检测过渡金属离子和碱土金属离子，检测限提高2～3个数量级，显著提高灵敏度。LPIC在环境样品分析、石油化工工业分析、皮革工业分析、稀土样品分析、食品分析、生化样品分析中应用广泛。LPIC非常适宜自动进样，可进行自动化和智能化升级改造，其应用前景非常广阔，特别是在环境在线监测和工业质量控制分析中的应用潜力十分巨大。

1 低压离子色谱概况

低压离子色谱流程图见图1。主流路为1→2→3、4→5→8→9。辅助流路为7→6→5，在需要衍生反应后检测条件下配置辅助流路。

2 低压离子色谱色谱柱的型号及适用分离离子

低压离子色谱色谱柱的型号及适用分离离子见表1。

表1 低压离子色谱色谱柱的型号及适用分离离子

3 低压离子色谱洗脱条件

低压离子色谱洗脱条件见表2。

4 低压离子色谱检测器

低压离子色谱检测器见表3。

5 低压离子色谱的应用

5.1 低压离子色谱在环境监测中的应用LPIC与IC一样，可在线、准确、快速、灵敏地检测地表水、矿泉水、自来水中Li+、K+、Na+、NH4+、Ca2+、Mg2+等阳离子[4-7]和SO42-、NO3-、Cl-、F-等阴离子[8-13]。张新申等[14-15]采用LPIC柱后与铬天菁衍生反应、分光光度法检测自来水及酸雨试样中的铝离子，检测限明显低于IC比色检测。

表2 低压离子色谱洗脱条件

表3 低压离子色谱检测器

注：C.电导信号检测器；O.光信号检测器。

周光明等[16]率先将LPIC与化学发光分析联用，以草酸和柠檬酸混合液为流动相，Luminol-H2O2化学发光检测，在线检测Cu2+、Cu2+、Cr3+、Fe2+、Mn2+5种过渡金属离子。测定的线性范围分别为:Co2+0.001～0.1 mg/L、Cu2+0.1～6 mg/L、Mn2+0.06～4 mg/L、Fe2+0. 03～5 mg/L、Cr3+0. 025～1 mg/L；检测限分别为Co2+0.85 μg/L、Cu2+85 μg/L、Mn2+42 μg/L、Fe2+21 μg/L、Cr3+20 μg/L。张磊等[17]利用LPIC与化学发光分析联用，以Na2CO3溶液为流动相，Luminol-H2O2化学发光检测，检测硝酸根离子，线性范围为0.18～10.00 mg/L,检测限为0.12 mg/L。游水英等[18]利用LPIC与化学发光分析联用，以碳酸钠溶液作为流动相，Luminol-H2O2化学发光检测，在线检测NO3-和S2-2种阴离子。NO3-检测范围为5.0×10-8～1.0×10-6mg/L,S2-检测范围为1.0×10-8～6.0×10-7mg/L,NO3-检测限为3.0×10-9mg/L，S2-检测限为1.4×10-9mg/L。

胡双修等[19]将LPIC与化学发光分析联用，以0.09 mol/L KCl、0.01 mol/L HCl混合液作流动相，鲁米诺化学发光检测Mn2+，Mn2+的线性范围为1.0×10-9～4.0×10-8g/L，检测限为1.0×10-9g/L。测定嘉陵江水中的Mn2+，平均回收率为108%。用无机溶液流动相取代有机络合酸流动相，检测限提高2个数量级以上，流动相保质期从7 d延长至一年以上。王照丽等[20]用螯合树脂浓缩柱预富集、低压离子色谱与分光光度法联用测定海水中痕量的铅。平行测定(n=8)210 μg/L Pb2+溶液，相对标准偏差为2.19%。将该法应用于不同盐度海水中铅的测定，获得满意结果，标准加标回收率在94%～101%之间。该法可以适用于Ⅰ～Ⅳ类海水[20]。

孙冬梅等[21]用低压离子色谱与分光光度法联用，同步测定Zn2+、Pn2+、Cu2+、Ni2+、Fe2+和Mn2+6种重金属离子，以柠檬酸、草酸混合液为流动相，将6种金属离子高效分离，柱后采用1-(2-吡啶偶氮)-2-萘酚(PAN)进行衍生反应，560 nm波长检测，6种离子的检出限分别为0.070、0.125、0.006、0.012、0.005、0.020 mg/L。该法适用于环境水样的测定，结果与原子吸收法所测值吻合。

杨育杰等[22]将低压离子色谱与钼黄法联用，建立水体中磷酸盐、硅酸盐同时测定的新方法。在优化的实验条件下，磷酸盐(以P计)和硅酸盐(以Si计)分别在0.2～6和0.056～4.2 mg/L，呈良好线性，检出限分别为0.02和0.006 mg/L，相对标准偏差分别为2.27%和0.32%，加标回收率分别为93.3%～101.0%和93.0%～107.1%。

赵欢欢等[23]将低压离子色谱与锑钼蓝离子缔合物分光光度法联用，选用低压阴离子交换色谱柱(LPAECcolumn)，以1.4 mol/L Na2CO3、0.2 mol/L NaHCO3混合溶液为流动相，建立同时测定水体中磷酸盐和砷酸盐新方法。磷酸盐以P计，砷酸盐以As计。磷酸盐检测范围为5～200 μg/L，砷酸盐检测范围为5～200 μg/L，磷酸盐检出限为1.54 μg/L,砷酸盐检出限为3.26 μg/L。采用该法对环境水样磷酸盐和砷酸盐进行分析，相对标准偏差分别为 2.14%和3.32%,加标回收率分别为97.89%～102.5%和100.52%～106.79%。

5.2 低压离子色谱在石化工业分析中的应用采用IC，分析油田水样中的Li+、Na+、NH4+、K+、Mg2+、Ca2+、Sr2+、Ba2+、F-、Cl-、Br-、SO42-等离子。由于油田水的矿化度很高，NaCl含量为10-5～10-6g/ml，干扰很大。但是，张新申科研团队用LPIC取代IC，结果令人满意[24-25]。

5.3 低压离子色谱在皮革工业分析中的应用张新申科研团队用LPIC配置分光光度计，可快速测定制革鞣液中Cr3+、Al3+、Zr3+、Ca2+、CrO42-、Cl-、SO42-等含量。该法快速、准确，并且采样少，检测限为1.0×10-9～1.0×10-8g/ml。该方法还可测定皮革鞣液中甲酸、乙酸、丁二酸和柠檬酸等有机酸的含量[26-32]。丁克毅等[33]将低压离子色谱与柱后与铬天青衍生反应、分光光度法检测，检测铝鞣工艺溶液中的柠檬酸盐(Cit)蒙囿的铝(Ⅲ)配合物组分，探讨其中各组分的结构及有机酸根参与配位的方式。

5.4 低压离子色谱在稀土样品分析中的应用李勇强[34]用LPIC配置电导检测器，不需要梯度洗脱，分析镧、铈、镨、钕、铕等十多种常见稀土元素，检测限可达1.51×10-6mol/L。赵仕林等[35]用LPIC测定稀土硫酸介质中氟的含量。针对稀土溶液样品的复杂基体,提出用KOH沉淀( 掩蔽剂HY C6H8O7·H2O)的样品预处理方法,消除许多阴、阳离子的干扰，选择适宜的LPIC分析条件,消除SO42-等阴离子干扰。

5.5 低压离子色谱在食品分析中的应用吴永康等[36]利用LPIC配置电导检测器，测定酱油中谷氨酸含量，样品稀释后以1.0 mmol/L HNO3溶液作流动相，流速1.0 ml/min，进样量20 μl，检测限为0.73 μg/ml。

胡双修等[37]研究表明，当Luminol-H2O2-Ni2+混合溶液的化学发光强度降至基值后，加入碱土金属离子，其发光再次显著增强。基于此，建立Ca2+离子的LPIC-Cl分离分析新方法。该方法的线性范围为8.0×10-8～6.4×10-6g/ml，相关系数(r)为0.999 8，检出限为 5.4×10-8g/ml，相对标准偏差为1.33% (n=11)。测定牛奶中的Ca2+离子，与原子吸收分光光度法对照，二者结果吻合。该发现极大地丰富了LPIC的使用范围，还可为拓展化学发光理论提供新的科学试验依据。

5.6 低压离子色谱在生化样品分析中的应用杨眉[38]用LPIC配置电导检测器，不需要梯度洗脱，能同时检测13种氨基酸，检测限达1.0×10-6g/ml。

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Review on Low Pressure Ion Chromatography

ZENG Jia-hong1, YANG Guang-ming2, HU Shuang-xiu1*

(1. College of Biology and Pharmacy, Three Gorges University, Yichang, Hubei 443002; 2. Southwest Normal University Press, Chongqing 400715)

The low pressure ion chromatography and chromatography technology with post-column detection were reviewed.The low pressure ion chromatography was accurate, sensitive, stable, quick and simple in structure and maintenance as good as high pressure ion chromatography. The low pressure ion chromatography has been successfully applied to detection of environment, petroleum, leather, thulium, foodstuff and biochemistry with satisfactory results and therefore good results were obtained.

Low Pressure Ion Chromatography; Review；Application

湖北省教育厅项目(B2013171)；宜昌市科学技术局项目(A13-302a-13)；三峡大学高等教育教研项目(1453)。

曾家洪(1994-)，男，湖北宜昌人，本科生，专业：化学生物学。*通讯作者，工程师，硕士，从事环境科学教学和科研。

2014-12-03

S 121

A

0517-6611(2015)02-006-03