离子色谱分析法在水质分析中的应用研究

郭璇 郭超

摘 要：由于离子色谱分析法具有很多优点，如简便、快捷、灵敏度高、能同时分离多组分等，因此近年来离子色谱分析法得到了快速发展。为使离子色谱分析法在水质分析中的应用更科学、更合理，能更好的帮助分析水质，本文在详细阐述了离子色谱分析法概念、原理、分类及基本作业流程的基础上，研究了离子色谱分析法在分析水中消毒副产物与无机阴离子、无机阳离子等方面的具体应用，并建设性的提出了离子色谱法的未来发展对策，以供同行参考。

关键词：离子色谱；分析法；水质分析；应用

1 离子色谱分析法概述

1.1 离子色谱的概念

离子色谱（IC）起源于1975年，是高效液相色谱（HPIC）的一种， 其采用低容量的离子交换树脂做柱填料，以低离子强度的溶液作流动相，采用电导检测来衡量并分析水体中的阴、阳离子的液相色谱方法。

离子色谱的主要对象为自来水、污水、工业废水、河水和酸雨等环境领域以及土壤、肥料等农业领域，近年来也广泛应用于食品、生化、医药等其他领域。离子色谱法是中国国家标准（GB），美国标准检测法（ASTM）和美国国家环境保护局制定的检测方法（USEPA）等国内外标准方法。

在具体分析时，需在分离柱后面接一根抑制柱来对水质中电解质的背景导电率进行抑制。其不同于传统离子交换色谱柱，树脂交联度较高交换容量较低，且进样体积较小，淋洗液用柱塞泵即可输送，可在线自动实时电导检测淋出液。

1.2 离子色谱分析法分离原理

离子色谱的分离机理主要是离子交换，有三种分离模式，分别是高效离子交换色谱（HPIC），离子排斥色谱（HPIEC）和离子对色谱（MPIC）。三种分离方式分别基于不同的分离机理，HPIC采用低容量离子交换树脂，分离机理主要是离子交换；HPICE采用高容量的树脂，分离机理主要是离子排斥；MPIC则采用不含有离子交换基团的多孔树脂，分离机理主要基于吸附和离子对的形成。其中离子交换色谱适用于多种离子的分析，其应用也最广泛。主要是借助带电溶质分子与位于离子交换固定相上可交换的离子实施交换进而实现分离的目的。离子色谱分析法主要利用的是电荷间交互作用，依据带电分子中电荷存在的微小差异来分离分子，其分离容量较高，可有效分离亲水性阴、阳离子。

1.3 离子色谱分析法的分類

按照离子色谱分析法实际分离机理的差异，我们可把离子色谱分析法细分为：离子对色谱法、离子交换色谱法、离子排斥色谱法、静电离子色谱法以及金属配位离子色谱法。

1.4 离子色谱分析法的基本作业流程

可先用高压输液泵把流动相以某一稳定流速输送至分析体系，途径进样器随流动相流入色谱柱，由于各组分具有不同的特性在色谱柱中会进行分离，分离后会顺次进入检测器。在分析中对于抑制型离子色谱应装设一抑制系统于电导检测器前，即应用另一高压输液泵向抑制器输送再生液，在抑制器中可有效降低流动相背景电导，随后让流动物进入布设的电导池，在数据处理系统的作用下会处理、保存传输来的检测信号。对于无需抑制器与输送再生液高压泵的离子色谱仪来说，这样的色谱仪不仅结构更简单，而且价格也更便宜。

2 离子色谱分析法在水质分析中的应用

当前，离子色谱分析法在我国的水质分析中已得到广泛应用。应用离子色谱分析法不仅能测定各类水样中含有的无机阴阳离子，而且还能测定水样中的有机酸。在实际生产中很多水样品都可用离子色谱分析法分析，如人们日常食用的饮用水、制造的生活污水、工业生产形成的工业废水以及海水等。

2.1 离子色谱法在消毒副产物中的应用

人们在净化水时，需往水中加消毒剂，但所加的消毒剂时常会与水中有机物进行化学反应，生成很多消毒副产物。如卤素含氧酸（用氯气给水消毒时产生）、亚氯酸根（用二氧化氯与臭氧给水消毒时产生）、氯酸根（用漂白粉给水消毒时产生）等。上述物质都为有害物质，它们不仅易污染环境，而且易对人体健康造成严重危害。当前，据科学家研究用臭氧消毒时形成的澳酸盐属于一种致癌物，因此，为了人畜健康，我们必须能有效检测，合理处理这些物质。应用离子色谱法进行水质检测时，可分离这些离子，对它们各自的含量进行准确检测，检测结果准确可靠，可及时发现消毒副产物对水质的影响，能更好的保障人畜健康。

2.2 离子色谱法在无机离子中的应用

我们日常所见的各类水源中，都含有大量的阴阳离子，应用离子离子色谱法可有效检测这些离子。

（1）应用离子色谱法来检测无机阴离子。我们用离子色谱法来分析水中所含的F、Cl、NO3，SO4时，发现应用离子色谱分析法的检出限比应用常规理化法明显高，这样一方面可显著缩短检测耗时，另一方面还可降低检测成本，离子色谱检测法效果较好。

（2）应用离子色谱法来检测无机阳离子。碱金属、铵离子以及碱土金属这些都属于水质中所含的无机阳离子，在进行硬度比较水中的Mg2+与Ca2+时，人们应用离子色谱分析法检测出的检出限要明显低于应用传统EDTA-2Na法，但它们有大致相同的检测结果。由此，我们可知离子色谱法能更准确、更迅速的检测水中的无机阳离子，同时在应用离子色谱分析法来检测其它阳离子时，也能取得良好效果，因此离子色谱法较适合应用于无机离子检测。

3 离子色谱法的发展对策

（1）在系统分析法的基础上，综合应用双机、多机联用技术，以及组合多种色谱、应用多维色谱技术。这样可使离子色谱检测技术更灵敏、选择性更强、具有更高的分辨力、所得检测信息也会更丰富，检测范围可得到进一步扩大。

（2）重视离子色谱分析法的完善化、标准化。

（3）努力开发、研制能实现微型化、自动化以及能进行长时间连续监测的离子色谱。

4 结语

离子色谱发自1975年问世以来，已被广泛地应用到多个领域，现在已成为常规的分析方法。离子色谱法具有很多优点，在水质分析中更是广泛应用，为保障良好的水质奠定了基础，为保障环境质量提供了方法。总之，随着我国环境检测技术的不断发展，各项检测技术也会越来越成熟，离子色谱法将会得到进一步发展，离子色谱法必将为环境质量分析做出更大贡献。

参考文献：

[1] 纪峰，邢艳，马强，等.DX-120型离子色谱仪在水质检测中的应用[J].化学工程师，2011，6（03）.

作者简介：郭璇（1983-），女，汉族，湖北人，本科，目前承担大气污染及降水的部分分析化验工作。