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離子色譜 (Ion Chromatography)是高效液相色譜（HPLC）的一種，是分析陰離子和陽離子的一種液相色譜方法。離子色譜法的定義是：利用被測物質的離子性進行分離和檢測的液相色譜法。
離子色譜儀原理
離子色譜法是以低交換容量的離子交換樹脂為固定相對離子性物質進行分離, 用電導檢測器連續檢測流出物電導變化。
離子色譜類型
離子色譜可以分為三種類型：離子交換色譜、離子排斥色譜、離子對色譜。
1、離子交換色譜
高效離子交換色譜，應用離子交換的原理，采用低交換容量的離子交換樹脂來分離離子，這在離子色譜中應用最廣泛，其主要填料類型為有機離子交換樹脂，以苯乙烯二乙烯苯共聚體為骨架，在苯環上引入磺酸基，形成強酸型陽離子交換樹脂，引入叔胺基而成季胺型強堿性陰離子交換樹脂，此交換樹脂具有大孔或薄殼型或多孔表面層型的物理結構，以便于快速達到交換平衡，離子交換樹脂耐酸堿可在任何pH范圍內使用，易再生處理、使用壽命長，缺點是機械強度差、易溶易脹、受有機物污染。
硅質鍵合離子交換劑以硅膠為載體，將有離子交換基的有機硅烷與基表面的硅醇基反應，形成化學鍵合型離子交換劑，其特點是柱效高、交換平衡快、機械強度高，缺點是不耐酸堿、只宜在pH2-8范圍內使用。
2、離子排斥色譜
它主要根據Donnon膜排斥效應，電離組分受排斥不被保留，而弱酸則有一定保留的原理，制成離子排斥色譜主要用于分離有機酸以及無機含氧酸根，如硼酸根碳酸根和硫酸根有機酸等。它主要采用高交換容量的磺化H型陽離子交換樹脂為填料以稀鹽酸為淋洗液。
3、離子對色譜
離子對色譜的固定相為疏水型的中性填料，可用苯乙烯二乙烯苯樹脂或十八烷基硅膠(ODS)，也有用C8硅膠或CN，固定相流動相由含有所謂對離子試劑和含適量有機溶劑的水溶液組成，對離子是指其電荷與待測離子相反，并能與之生成疏水性離子，對化合物的表面活性劑離子，用于陰離子分離的對離子是烷基胺類如氫氧化四丁基銨氫氧化十六烷基三甲烷等，用于陽離子分離的對離子是烷基磺酸類，如己烷磺酸鈉，庚烷磺酸鈉等對離子的非極性端親脂極性端親水，其CH2鍵越長則離子對化合物在固定相的保留越強，在極性流動相中，往往加入一些有機溶劑，以加快淋洗速度，此法主要用于疏水性陰離子以及金屬絡合物的分離，至于其分離機理則有3種不同的假說，反相離子對分配離子交換以及離子相互作用。
離子色譜基本構成
離子色譜儀主要包括由淋洗液系統、檢測系統、色譜泵系統、進樣系統、流路系統、分離系統、化學抑制系統、和數據處理系統等組成。
1、淋洗液系統
離子色譜儀常用的分析模式為離子交換電導檢測模式，主要用于陰離子和陽離子的分析。
常用陰離子分析淋洗液有OH根體系和碳酸鹽體系等，常用陽離子分析淋洗液有甲烷磺酸體系和草酸體系等。
淋洗液的一致性是保證分析重現性的基本條件。為保證同一次分析過程中淋洗液的一致性，在淋洗液系統中加裝淋洗液保護裝置，可以將進入淋洗液瓶的空氣中的有害部分吸附和過濾，如CO2和H2O等。
2、檢測系統
離子色譜最基本和常用的檢測器是電導檢測器，其次是安培檢測器。
（1）電導檢測器：
電導檢測器是基于極限摩爾電導率應用的檢測器，主要用于檢測無機陰陽離子、有機酸和有機胺等。
雙極脈沖檢測器：
在流路上設置兩個電極，通過施加脈沖電壓，在合適的時間讀取電流，進行放大和顯示。
容易受到電極極化和雙電層的影響。
四極電導檢測器：
在流路上設置四個電極，在電路設計中維持兩測量電極間電壓恒定，不受負載電阻、電極間電阻和雙電層電容變化的影響，具有電子抑制功能（陽離子檢測支持直接電導檢測模式）。
五極電導檢測器：
在四極電導檢測模式中加一個接地屏蔽電極，極大提高了測量穩定性，在高背景電導下仍能獲得極低的噪聲，具有電子抑制功能（陽離子檢測支持直接電導檢測模式）。
（2）安培檢測器：
安培檢測器是基于測量電解電流大小為基礎的檢測器，主要用于檢測具有氧化還原特性的物質。
直流安培檢測模式：
主要用于抗壞血酸、溴、碘、氰、酚、硫化物、亞硫酸鹽、兒茶酚胺、芳香族硝基化合物、芳香胺、尿酸和對二苯酚等物質的檢測。
脈沖安培檢測模式：
主要用于醇類、醛類、糖類、胺類（一二三元胺，包括氨基酸）、有機硫、硫醇、硫醚和硫脲等物質的檢測。不可檢測硫的氧化物。
積分脈沖安培檢測模式：
為脈沖安培檢測的升級檢測模式，適用于檢測脈沖安培檢測的物質。
3、離子色譜儀色譜泵系統
（1）材質：
離子色譜的淋洗液為酸、堿溶液，與金屬接觸會對其產生化學腐蝕。如果選擇不銹鋼泵頭，腐蝕會導致色譜泵漏液、流量穩定性差和色譜柱壽命縮短等。離子色譜泵頭應選擇全PEEK材質（色譜柱正常使用壓力一般小于20MPa）。
（2）類型：
單柱塞泵
雙柱塞泵：
1）串聯雙柱塞泵
2）并聯雙柱塞泵
3）壓力脈動消除方式：電子脈動抑制，脈沖阻尼器。
4、離子色譜儀流路系統
采用色譜專用管路、接頭及其它連接部件，保證全塑無污染溶出，保證材料的可靠性和使用壽命。
材料有PEEK管（高壓區）、PTFE管、硅膠管（氣路或廢液用）、各種接頭和連接配件。
5、分離系統
分離系統是離子色譜的重要部件，也是主要耗材。
（1）預柱：
又稱在線過濾器，PEEK材質，主要作用是保證去除顆粒雜質。
（2）保護柱：
保護柱與分析柱填料相同，消除樣品中可能損壞分析住填料的雜質。如果不一致，會導致死體積增大、峰擴散和分離度差等。
（3）分析柱：
有效分離樣品組分。
5、化學抑制系統
抑制系統是離子色譜的核心部件之一，主要作用是降低背景電導和提高檢測靈敏度。抑制器的好壞關系到離子色譜的基線穩定性、重現性和靈敏度等關鍵指標。
（1）柱－膠抑制：
采用固定短柱或現場填充抑制膠進行抑制，不同的抑制柱交替使用，屬于間歇式抑制。
（2）離子交換膜抑制：
采用離子交換膜，利用離子濃度滲透的原理進行抑制。
需要配制硫酸再生液，系統需要配置氮氣或動力裝置。
（3）電解自再生膜抑制：
利用電解水產生媒介離子和離子配合離子交換膜進行抑制（最佳選擇）。
6、離子色譜儀進樣系統
進樣系統是將常壓狀態的樣品切換到高壓狀態下的部件。保證每次工作狀態的重現性是提高分析重現性的重要途徑。
（1）進樣閥：
材質：
與色譜泵類似，選擇全PEEK材質的進樣閥才能保證儀器的壽命和分析結果的準確性。
類型：
1）手動進樣閥：進樣一致性靠人，系統集成性差。
2）電動進樣閥：進樣一致性較好，系統集成性高。
2.自動進樣器：
進樣一致性最好，系統集成性最好。
7、數據處理系統
完成數據處理，聯通儀器。
離子色譜儀的工作流程
高壓輸液泵將流動相以穩定的流速(或壓力)輸送至分析體系，在色譜柱之前通過進樣器將樣品導入，流動相將樣品帶入色譜柱，在色譜柱中各組分被分離，并依次隨流動相流至檢測器。抑制型離子色譜則在電導檢測器之前增加一個抑制系統，即用另一個高壓輸液泵將再生液輸送到抑制器。在抑制器中，流動相背景電導被降低，然后將流動出物導入電導池，檢測到的信號送至數據處理系統記錄、處理或保存。非抑制型離子色譜儀不用抑制器和輸送再生液的高壓泵，因此儀器結構相對比較簡單，價格也相對比較便宜。
離子色譜儀使用注意事項
1、 流動相瓶中濾頭要注意始終處于液面以下，防止將溶液吸干。
2、 啟動泵前觀察從流動相瓶到泵之間的管路中是否有氣泡，如果有則應將其排除。
排除方法如下：先將與泵相連的塑料流路接頭擰下來，用洗耳球吸滿去離子水，從與泵段相連的流路管中注入，將流路管中的氣泡排除干凈。然后再將流動相瓶（一般為去離子水瓶）抬高，再將流路接頭與泵連接好。啟動泵，打開泵內排氣閥選鈕，將泵內氣泡排除干凈，一般觀察為流出液比較均勻，再將泵排氣閥擰緊。（注意：此項操作時，整個流路是與色譜柱斷開的）。
3、 用去離子水或流動相清洗整個流路時，可以采用大流量清洗（一般可將流量設置為2.0ml/min，但不能再太大）以縮短清洗時間，但在通流動相接色譜柱時需要將流量調整為色譜柱使用流量條件。
操作如下：先將泵停止，再按動正號或負號，將光標調整至流量位置，按下確認鍵，再通過調節正負號將流量調節至色譜柱使用條件后，再按確認鍵。此時需要等待5s后再啟動泵開關。
接色譜柱時注意先將接頭在色譜柱前端抵上2-5s，將色譜柱前端氣泡排除后再將接頭擰緊。待色譜柱下端流出溶液后，在將色譜柱下端接頭擰上。（注意：接頭不能擰的太緊，防止將管路卡的太緊而造成系統壓力增大，擰的程度以不漏液為宜）。
4、 使用陰離子色譜柱檢測，通流動相時注意將電流旋鈕打開，調節至70±5mA，實驗完畢，在關閉高壓泵以前將電流關閉。
5、 進樣時閥的扳動要注意，不能太快，以免損傷閥體； 也不能太慢，以免造成樣品流失。在進樣過程中，要嚴格按清洗程序操作，以減小前次樣品殘留對本次檢測的影響。
離子色譜儀的維護
1、對泵的維護
（1）每次儀器使用前，通水20min，用于清洗泵和整個流路。
（2）每次實驗完畢，通水20min，將泵中殘留的流動相清洗干凈。（注意：此步非常重要，直接關系到泵的正常使用）
（3）儀器長時間不用，一周得通去離子水一次。用于替換泵中已經滋生了少量微生物的去離子水。去離子水如果長期放置，會促使少量微生物的繁殖，微生物容易粘附在泵內的單向閥上。
2、對色譜柱的維護
（1）進入色譜柱的樣品，均需要對其進行前處理。樣品中固體懸浮物、有機物和重金屬是影響色譜柱柱效的三大因素。
固體懸浮物的消除：使用0.45或0.22微米孔徑的微孔濾膜將樣品過濾即可。
有機物：固態樣品，其各檢測組份對高溫仍比較穩定的，可以采用高溫灰化-淋洗液或去離子水浸取法將有機，直接IC檢測。
液態樣品，可以采用22%雙氧水微波消解1.5h除去有機物后調節PH至中性，直接IC進樣檢測。（注意溶液濃度之間的換算）
重金屬：可以將樣品流經陽離子交換樹脂除去重金屬后直接IC進樣。
（2）組份高含量樣品影響色譜柱柱效。
高Cl-樣品的處理：將樣品通過Ag處理柱將Cl-除去后進樣或稀釋后進樣分析。
高SO42-樣品的處理：將樣品通過Ba處理柱將SO42-除去后進樣或稀釋后進樣分析。
（3）實驗操作完畢，色譜柱用淋洗液密封保存。
3、對抑制器的維護
通陰離子淋洗液時將電流旋鈕打開，陰離子檢測完成關閉泵以前將電流旋鈕關閉。
離子色譜儀常見問題及解決辦法
1、電導檢測器常見故障
電導檢測器常見故障是檢測池被污染。
故障原因：污染物主要來源于沒有經過適當前處理的樣品，如濃度過高、復雜的樣品基體等。
2、分析泵常見故障
故障現象：基線的噪聲加大,色譜峰形變差(出現亂峰)。
解決辦法：分析泵常見故障是泵內產生氣泡和漏液。
3、抑制器使用中的常見故障與排除
抑制器在離子色譜儀中具有舉足輕重的作用。抑制器工作性能的好壞對分析結果有很大的影響。抑制器最常見的故障是漏液，使峰面積減小（靈敏度下降）和背景電導升高。
（1）峰面積減小
造成峰面積減小的主要原因有：微膜脫水、抑制器漏液、溶液流路不暢和微膜被玷污。抑制器長期不用，會發生微膜脫水現象，為激活抑制器，可用注射器向陰離子抑制器內以淋洗液流路相反的方向注入少許0.2mol/L的硫酸溶液。同時向再生液進口注入少許純凈水，并將抑制器放置半小時以上。抑制器內玷污的金屬離子可以用草酸鈉清洗。
（2）背景電導值高
在化學抑制型電導檢測分析過程中，若背景電導高，說明抑制器部分存在一定的問題。大多數是操作不當引起的。例如淋洗液或再生液流路堵塞，系統中無溶液流動造成背景電導偏高或使用的電抑制器電流設置的太小等。膜被污染后交換容量下降亦會使背景電導升高。而失效的抑制器在使用時會出現背景電導持續升高的現象，此時應更換一支新的抑制器。
（3）漏液
抑制器漏液的主要原因是抑制器內的微膜沒有充分水化。
因此，長時間未使用的抑制器在使用前應讓微膜水溶脹后再使用。另外要保證再生液出口順暢，因此反壓較大時也會造成抑制器漏液。另外抑制器保管不當造成抑制器內的微膜收縮、破裂也會發生漏液現象。
4、由流動相到泵之間的管路中有氣泡，怎么排除？
排除方法如下：先將與泵相連的塑料流路接頭擰下來，用洗耳球吸滿去離子水，從與泵段相連的流路管中注入，將流路管中的氣泡排除干凈。然后再將流動相瓶（一般為去離子水瓶）抬高，再將流路接頭與泵連接好。啟動泵，打開泵內排氣閥選鈕，將泵內氣泡排除干凈，一般觀察為流出液比較均勻，再將泵排氣閥擰緊。（注意：此項操作時，整個流路是與色譜柱斷開的）
5、泵單向閥堵塞會有哪些現象？怎么操作？
在如果泵單向閥上粘上了微生物造成堵塞會造成泵吸液不上，最明顯的現象是，在廢液管沒有流液或啟動泵時沒有液體流出或溶液流出速度很慢。
單向閥如果堵塞了，我們需要對其進行清洗，清洗方法如下：
先將流路接頭和接頭1全部擰下，再將左側接頭2擰下，用鑷子將兩單向閥取出（在取單向閥時注意它是有方向的，在單向閥中有一個小圈圈，離小圈圈近的一端為液體的入口），放入50ml燒杯中，加入無水乙醇蓋過兩個單向閥，放入超聲波清洗30min，然后按照1：1的比例加入10％的HNO3（用無水乙醇稀釋），清洗5min后，用去離子水將單向閥沖洗干凈，將單向閥重新安裝到泵中。（注意：接頭不要擰的太緊，以免造成螺絲紋受損）。
總結
離子色譜儀作為精密儀器，在快速和微量分析方面具有極強的有優勢，因此廣泛應用于環境監測、化學工業、食品衛生等諸多領域。在使用離子色譜儀及維護保養設備過程中應嚴格按照儀器說明書的要求，正確操作，注意加強定期維護和保養，建立完善的維修日志，及時總結維修經驗，才能獲得理想的分析結果，減少故障率，延長設備使用壽命。
