離子色譜在水環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

陳芬

(南昌市環(huán)境監(jiān)測(cè)站江西南昌 330038)

離子色譜在水環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

陳芬

(南昌市環(huán)境監(jiān)測(cè)站江西南昌 330038)

上個(gè)世紀(jì)70年代，離子色譜開(kāi)始興起。由此，色譜技術(shù)的優(yōu)勢(shì)得到充分展現(xiàn)，離子檢測(cè)手段也因此而進(jìn)入里程碑似的新時(shí)代。本文著重介紹與分析離子色譜在水環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用。

離子色譜；水環(huán)境監(jiān)測(cè)；應(yīng)用

當(dāng)前離子色譜（IC）分析方法已經(jīng)成為一種基礎(chǔ)理論和相關(guān)硬件技術(shù)都相當(dāng)成熟的技術(shù)，且與之相關(guān)的技術(shù)也表現(xiàn)出極高的價(jià)值和前景，已成為無(wú)機(jī)離子分析，極性分子混合物的分離和鑒定及生物大分子復(fù)雜組分判定的重要理論依據(jù)和常用實(shí)驗(yàn)參數(shù)[1]。

1 離子色譜法的基本原理及特點(diǎn)

1.1 基本原理

基于色譜法的分離原理，IC法將分離后的組分在淋洗液的帶動(dòng)下經(jīng)過(guò)抑制器，降低淋洗液的本底電導(dǎo)，增加被測(cè)離子的電導(dǎo)響應(yīng)值，再由電導(dǎo)檢測(cè)器檢測(cè)并繪出各離子的色譜圖，以保留時(shí)間定性，以峰高峰面積定量，測(cè)出離子含量。

離子色譜這一液相色譜法基于以下三種分離機(jī)理：（1）高效離子交換色譜法（HPIC）；（2）高效離子排斥色譜（HPICE）；（3）流動(dòng)相離子色譜法（MPIC）。我們常用的分離方法是高效離子交換色譜法，在色譜分離過(guò)程中，樣品中的離子與流動(dòng)相中對(duì)應(yīng)離子進(jìn)行交換，在一個(gè)短的時(shí)間，樣品離子會(huì)附著在固定相中的固定電荷上。由于樣品離子對(duì)固定相親和力的不同，使得樣品中多種組分的分離成為可能。

在分離過(guò)程中，處于樣品中的離子與流動(dòng)相中對(duì)應(yīng)離子相互轉(zhuǎn)換，樣品離子會(huì)在短時(shí)間內(nèi)就粘附在固定相中的固定電荷上。因?yàn)樘幱跇悠分械碾x子與固定相的粘附程度不同，所以樣品的不同組分才可成功分離。

1.2 離子色譜法的特點(diǎn)

（1）IC技術(shù)具有分析速度快，快捷簡(jiǎn)便的特點(diǎn)。尤其對(duì)等七種常見(jiàn)陰離子和等六種常見(jiàn)陽(yáng)離子的分析時(shí)間<20min。若采用高效分離柱，則數(shù)分鐘內(nèi)就可以完成一個(gè)試樣的分析。（2）分離能力強(qiáng)。在適當(dāng)條件下，可將常見(jiàn)的各種陰離子混合物分離。例如，采用雙注法，可在短短的十幾分鐘內(nèi)使七種陰離子完全分離。[2]（3）靈敏度高：IC分析的濃度范圍為μg/L-mg/L。當(dāng)進(jìn)樣量為50μ時(shí)，常見(jiàn)陰離子的檢出限小于是10μg/L。如增加進(jìn)樣量并采用小孔徑柱或在線濃縮時(shí)，檢出上限可達(dá)10-12g/L。（4）可同時(shí)檢測(cè)多種離子化合物，相比光度法、原子吸收法等方法，IC法具有在更短時(shí)間內(nèi)同時(shí)檢測(cè)多種成分的優(yōu)勢(shì)。（5）儀器流路采用全塑件，玻璃柱，具耐腐蝕性。

2 離子色譜的水環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用分析

通過(guò)IC法監(jiān)測(cè)的物質(zhì)主要包括無(wú)機(jī)陰陽(yáng)離子、小分子竣酸。分離模式主要有：離子交換、離子排斥。水環(huán)境監(jiān)測(cè)中樣品主要來(lái)自江、河、湖泊、飲用水、雨水、地下水、廢水等。

IC法在水環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用十分廣泛，不但可分析水中幾種常規(guī)離子，還可分析極性化合物、氨基酸、糖、重金屬及不同氧化態(tài)。

相比傳統(tǒng)的化學(xué)分析法，IC法憑借其分析快、效率強(qiáng)、靈敏高和重現(xiàn)好等諸多優(yōu)勢(shì)，廣泛地應(yīng)用于飲用水、水文地質(zhì)等方面的監(jiān)測(cè)中。

2.1 無(wú)機(jī)陰、陽(yáng)離子的分析

對(duì)水中常見(jiàn)的七種無(wú)機(jī)陰離子分析時(shí)間，從上個(gè)世紀(jì)70年代的25min直到現(xiàn)在的7min，IC法在分析化學(xué)領(lǐng)域作出了極大的貢獻(xiàn)。過(guò)去需要等濃度淋洗一次進(jìn)樣才能分離這幾種離子，現(xiàn)在通過(guò)IC法梯度淋洗，單次進(jìn)樣就能在30min對(duì)36種陰離子進(jìn)行分離。[3]IC法也因此發(fā)展成當(dāng)今監(jiān)測(cè)飲用水中陰離子的最佳途徑。通過(guò)IC法監(jiān)測(cè)無(wú)機(jī)陽(yáng)離子同上述對(duì)陰離子的監(jiān)測(cè)原理相似。有所區(qū)別的是，陽(yáng)離子監(jiān)測(cè)采用磺酸基陽(yáng)離子交換柱，通常采用酒石酸/二甲基吡啶酸系統(tǒng)作為淋洗液系統(tǒng)。通過(guò)IC法可高效地分析水樣中等多種常規(guī)陽(yáng)離子。

2.2 有機(jī)陰、陽(yáng)離子和極性化合物的分析

隨著IC理論、相關(guān)技術(shù)及硬件的發(fā)展，不斷涌現(xiàn)出一批新的分離方法和分析設(shè)備，通過(guò)IC法分析一些水樣中的復(fù)雜離子或少量極性大分子已逐漸成為可能。[4]當(dāng)前很多相關(guān)的研究暫屬于理論層次，相應(yīng)的實(shí)踐方法尚不完善，但不影響IC法的這一發(fā)展趨勢(shì)。目前應(yīng)用IC法較為成熟的領(lǐng)域主要包括對(duì)簡(jiǎn)單有機(jī)離子型化合物、生物胺、有機(jī)酸進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)糖類進(jìn)行分析等方面。

3 離子色譜在水環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用趨勢(shì)

以上所說(shuō)離子色譜在水環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用有待于進(jìn)一步發(fā)展和改善，以下筆者探討一下其今后的應(yīng)用趨勢(shì)與發(fā)展方向。

3.1 提高柱效能

目前IC柱最高可達(dá)3萬(wàn)理論塔板數(shù)/米，而高效液相色譜柱效能可達(dá)30萬(wàn)理論塔板數(shù)/米。由此可見(jiàn)，提高IC柱效能，是日后IC研究的主要目標(biāo)之一。

3.2 增加淋洗液的種類

當(dāng)前IC的流動(dòng)相選擇比較單一，且碳酸鹽的背景電導(dǎo)也較高，氫氧化物溶液易受到CO2干擾。因此，研究更多新型的淋洗液種類，增加IC流動(dòng)相選擇，也是今后IC研究的一個(gè)重要方面。

南昌市環(huán)境監(jiān)測(cè)站,江西南昌330038通過(guò)IC對(duì)無(wú)機(jī)離子的分析方法已相對(duì)成熟，因此，IC研究的方向?qū)⒅饾u轉(zhuǎn)移到如何應(yīng)用IC法對(duì)有機(jī)化合物的分析上。

4 弱電離物質(zhì)、極性分子的檢測(cè)

與人類生活生產(chǎn)密切相關(guān)的生命活性物質(zhì)都是弱電解質(zhì)，很難通過(guò)抑制電導(dǎo)IC檢測(cè)，而其他種類的IC大都是對(duì)特定物質(zhì)有效，且造價(jià)高、操作復(fù)雜。因此，如何發(fā)展更為簡(jiǎn)便的方法對(duì)大多離子性或極性物質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)，是擺在監(jiān)測(cè)部門(mén)面前的一個(gè)重要課題。

[1]盧佩章，戴朝政，張祥民.色譜理論基礎(chǔ)[M].北京：科學(xué)出版社，1997，2～5.

[2]劉峰，馬文瓊，任紅波等.離子色譜法同時(shí)測(cè)定飲用水中7種陰離子研究 [J].哈爾濱商業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2008，24（5）：614～616．

[3]韓照祥，王超，馬紅超.飲用水中多種無(wú)機(jī)陰離子的離子色譜測(cè)定法[J].環(huán)境與健康雜志，2008，9（2）:813～816．

[4]牟世芬，劉克納.離子色譜方法及應(yīng)用[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2003:6～8.