自1975年離子色譜法(Ion Chromatography)誕生至今，歷經(jīng)四十多年的快速發(fā)展，已經(jīng)憑借其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)逐漸成為離子型物質(zhì)、有機(jī)酸與糖類(lèi)分析的常用方法。隨著國(guó)家對(duì)環(huán)境的日益重視以及離子色譜相關(guān)技術(shù)的不斷改進(jìn)，未來(lái)離子色譜在環(huán)境、食品、制藥、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用前景可期。
今天，盛小瀚從離子色譜法的原理、優(yōu)點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域出發(fā)，帶大家認(rèn)識(shí)離子色譜那些事兒~
1、離子色譜的原理
大家熟知的色譜技術(shù)是利用待分離混合物中物理化學(xué)性質(zhì)的差別，使得各組分以不同程度分配在固定相和流動(dòng)相中，因各組分隨流動(dòng)相前進(jìn)速度不同，從而有效分離各組分（即俗稱(chēng)的“過(guò)柱子”）。而離子色譜作為一種特殊的高效液相色譜，也是基于物理分離方法。
離子色譜可以分為三種類(lèi)型：離子交換色譜、離子排斥色譜和離子對(duì)色譜，其中應(yīng)用最為廣泛的就是離子交換色譜（即高效離子交換色譜）。離子交換色譜柱主要填料類(lèi)型為有機(jī)離子交換樹(shù)脂。填料以苯乙烯與二乙烯苯的交聯(lián)共聚體為骨架，在苯環(huán)上引入磺酸基，形成強(qiáng)酸型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，或引入叔胺基而成季胺型強(qiáng)堿性陰離子交換樹(shù)脂。此交換樹(shù)脂具有大孔、薄殼型或多孔表面層型的物理結(jié)構(gòu)，以便于快速達(dá)到交換平衡。離子交換樹(shù)脂的優(yōu)點(diǎn)是耐酸堿，可在任何pH范圍內(nèi)使用，易再生處理、使用壽命長(zhǎng)，缺點(diǎn)是機(jī)械強(qiáng)度差、易溶易脹、受有機(jī)物污染。
以離子交換樹(shù)脂為固定相的離子色譜通常以酸性或堿性水溶液為流動(dòng)相，依據(jù)不同待測(cè)離子與固定相的離子交換能力的差異最終實(shí)現(xiàn)分離。各待測(cè)組分與離子交換劑之間的親和力與離子半徑，電荷，離子的存在形式等相關(guān)。親和力越大，待測(cè)物在固定相中的保留時(shí)間越長(zhǎng)。
隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，不可溶不可電離的物質(zhì)也可通過(guò)前處理（諸如燃燒、高溫水解、化學(xué)轉(zhuǎn)化溶解等）轉(zhuǎn)化成可檢測(cè)的形態(tài)（離子態(tài)）。
2、離子色譜的優(yōu)點(diǎn)
1.同時(shí)分析多種離子
離子色譜法可單獨(dú)測(cè)定某一種離子，分析方法簡(jiǎn)單快捷。此外，離子色譜的可一次進(jìn)樣、無(wú)需分別操作即可分析多種離子。目前有的離子色譜柱技術(shù)已經(jīng)達(dá)到一次進(jìn)樣，同時(shí)分析多達(dá)30多種以上的離子，只需在短時(shí)間內(nèi)就可得到陰、陽(yáng)離子以及樣品組成的全部信息。
2.數(shù)據(jù)重現(xiàn)性良好
這點(diǎn)可以說(shuō)是所有的自動(dòng)化分析儀器的特點(diǎn)，傳統(tǒng)的方法諸如滴定法，根據(jù)操作人員的水平和能力不同，所得到的結(jié)果也不同，但目前的儀器自動(dòng)化程度較高，只需把樣品注入到設(shè)備中，即可自動(dòng)完成分離、檢測(cè)、出報(bào)告的過(guò)程，不同的操作人員不影響結(jié)果。
3.快速方便
離子色譜法對(duì)常規(guī)的７種標(biāo)準(zhǔn)陰離子（亞硝酸根、硝酸根、硫酸根、磷酸根、氟離子、氯離子以和溴離子）及6種陽(yáng)離子鋰離子、鈉離子、銨離子、鉀離子、鎂離子和鈣離子的分離可在半小時(shí)內(nèi)完成，如使用高效快速色譜柱，則速度更快，10分鐘以?xún)?nèi)即可完成，可大大縮短人工操作時(shí)間。
4.分離不同形態(tài)和價(jià)態(tài)的離子
這是離子色譜法的突出優(yōu)勢(shì)，可以對(duì)不同形態(tài)和價(jià)態(tài)的離子進(jìn)行分離。比如亞硝酸鹽和硝酸鹽的分離，傳統(tǒng)的分光光度法，由于亞硝酸根和硝酸根吸光值很接近，不能很好的將其分離。而通過(guò)離子色譜法則可以將亞硝酸鹽和硝酸鹽實(shí)現(xiàn)良好分離。
5.靈敏度高
離子色譜法靈敏度高，分析濃度范圍通常為低μg/L～mg/L，一般可以達(dá)到μg/L的級(jí)別，若通過(guò)增加進(jìn)樣量、采用小孔徑柱或在線濃縮等方法可以提高靈敏度，檢出限則更低，甚至能達(dá)到ng/L。
3、離子色譜的應(yīng)用領(lǐng)域
1.環(huán)保行業(yè)
環(huán)保行業(yè)中，離子色譜法在水質(zhì)分析、大氣污染物分析、土壤與生物體污染分析及化石燃料分析中應(yīng)用較多。各類(lèi)水質(zhì)標(biāo)樣中各種無(wú)機(jī)陰陽(yáng)離子和有機(jī)酸都可用離子色譜法測(cè)定，如水質(zhì)分析中的鉀離子、鈉離子、鋰離子、鈣離子等等。
同時(shí)，國(guó)家出臺(tái)的部分政策同樣規(guī)定需用離子色譜法測(cè)定相關(guān)離子。諸如HJ812-2016對(duì)水質(zhì)中可溶性陽(yáng)離子的測(cè)定，HJ84-2016對(duì)水質(zhì)中無(wú)機(jī)陰離子的測(cè)定、HJ799-2016對(duì)環(huán)境空氣中顆粒物中水溶性陽(yáng)離子的測(cè)定、HJ800-2016對(duì)環(huán)境空氣顆粒物中水溶性陰離子的測(cè)定等。
2.食品檢測(cè)
離子色譜法在食品檢測(cè)中的應(yīng)用廣泛，如對(duì)硝酸鹽和亞硝酸鹽的檢測(cè)。硝酸鹽和亞硝酸鹽作為食品添加劑，目前還無(wú)可替代，因此需要檢測(cè)它們?cè)谑称分械臍埩袅?。針?duì)硝酸鹽的測(cè)定，國(guó)際上廣泛采用鎘柱還原和分光光度分析法測(cè)定硝酸鹽，往往操作繁瑣、費(fèi)時(shí)費(fèi)力。若使用離子色譜法，則可大大提高檢測(cè)速度和靈敏度，簡(jiǎn)化樣品預(yù)處理程序。
同樣，我國(guó)對(duì)需要使用離子色譜檢測(cè)的食品污染物、添加劑等做出了明確規(guī)定，諸如GB 2762-2017《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》中對(duì)食品中污染物限量 、GB 5009.33-2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》中對(duì)食品中亞硝酸鹽和硝酸鹽的測(cè)定。
除了以上領(lǐng)域，農(nóng)業(yè)中對(duì)農(nóng)藥、肥料及土壤的分析，生物醫(yī)學(xué)中對(duì)血液、尿液、人體微量元素等的分析，材料中金屬材料、半導(dǎo)體材料的分析，日化中對(duì)化妝品、洗滌劑、清潔劑的成分分析等同樣需要使用離子色譜分析法，效率高且精準(zhǔn)。
曾經(jīng)復(fù)雜繁瑣的工作，或許只是換一種分析方法就可以變得輕松，這也提醒了我們不斷學(xué)習(xí)新技術(shù)的重要性。