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[摘 要]离子色谱具有准确、简捷、快速等诸多优点，是目前同时测定地表水中多种阴离子最佳的方法。它的使用简化了检测离子的操作步骤，提高了自动化程度，减少了人为误差，使分析结果的精密度和准确度明显提高。文章主要分析了离子色谱在水质监测分析中的应用，以供参考。
[关键词]离子色谱；水质；监测
中图分类号：X132 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）26-0249-01
0 引言
近年来随着我国经济建设的高速发展、人民生活水平的提高，人们对水环境安全的关注度也相应提升。对水体中所含各种成分进行定性定量分析也就成为水质保障的关键问题之一。天然水体中含有大量常规离子如氟离子、氯离子、亚硝酸盐、硝酸盐、硫酸盐等以及其他可能的污染物。水体中这些常规离子如果含量超标或含有其他有害成分就有可能对生态环境及人民的身体健康产生不利影响。目前针对上述物质的分析可以分为化学分析法和仪器分析法。化学分析法操作繁琐，技术要求高，检测效率低，结果误差较大，且消耗大量试剂，可能对检测人员和周围环境产生危害。而利用仪器分析法中的离子色谱技术可以对水体中上述物质进行定性定量分析，并且具有定量精确、效率高、灵敏度高、线性范围广、环境友好、易于操作、自动化程度高等优势。离子色谱法现已被各类企业、检测机构、科研院所广泛采用并作为常规分析手段
1 离子色谱的分离机理
离子色谱法是借物质在离子交换柱上迁移的差异而分离物质，以电化学或光学检测器检测的一种分析技术，它属于高效液相色谱。离子色谱法分为高效离子交换色谱（HPIC）、离子排斥色谱（HPIEC）和离子对色谱（MPIC）。HPIC的分离机理主要是离子交换；HPIEC为离子排斥；而MPIC则基于吸附和离子对的形成。其中，离子交换是离子色谱分析中的主要分离分析方法，用于分析亲水性的阴阳离子。
在阴离子交换色谱中，分离柱填充树脂的离子交换功能基因是季胺基（-NR3+），（树脂磺化层外有一层季胺型阴离子交换树脂微粒以离子键合形式构成的表面阴离子层）；阳离子交换色谱中，交换的功能基为磺酸基（-S03-）。在分离过程中，淋洗液里含有一定量与树脂离子电荷相反的平衡离子。在标准阴离子色谱中，平衡离子为CO32-和HCO3-；在标准阳离子色谱中，平衡离子为H+。样品中被测离子进入分离柱后与树脂交换功能基的平衡离子争夺交换位置，形成离子对，由于样品离子与固定相电荷之间的库仑力，样品离子将暂时被固定相保留。样品中不同离子与固定相电荷之间的库仑力不同，即亲合力不同。因此，被固定相保留的程度不同，即保留时间不同，被淋洗液洗脱出来的时间不等，从而达到样品离子之间的分离。
离子色谱方法具有以下优点：（1）快速方便。可以快速分析F-、Cl-、Br-、NO2-、NO3-、PO43-、SO42-等阴离子和Li+、Na+、NH4+、K+、Mg2+、Ca2+等阳离子。（1）灵敏度高。离子色谱可分析的浓度范围从μg/L-mg/L50μL的进样量，F-检测限小于1μg/L。通过加大进样量或富集，检测限可达到pg/L，可用于电厂、电子行业的高纯水检测。（2）选择性好。分析不同的离子，可有多种不同选择性的色谱柱供选择。不同的离子还可选择不同的分离方式和检测方法如：离子排斥柱更适合分析有机酸；紫外检测器可选择性检测NO2-、NO3-。（3）一次进样同时分析多种离子。相对于其它检测方法，色谱的优势在于分离。通过梯度淋洗一次进样可分析30多种离子，还可分析不同的价态比如：Fe2+、Fe3+、。
2 离子色谱在水质监测中的注意事项
（1）水样的过滤处理。水样在进入离子色谱前必须经过0.45μm的滤膜进行抽滤，以免水样中的颗粒物进入管路，堵塞管路。（2）水样的稀释处理。对组成复杂的样品，若待测离子对树脂的亲和力相差颇大就要几次进样，并用不同的浓度或强度的淋洗液。对阴离子分析推荐的最大进样量，一般为柱容量的30%。浓度过高的样品就要进行稀释，直接进行就会造成色谱峰很宽且拖尾。（3）温度的控制。温度的不稳定可造成色谱柱在运行过程中压力的波动，进而造成保留时间偏移、基线不稳及测定结果重现性差等问题，因此，在使用中要保证室温的稳定。在安放仪器时要避免将仪器安放在空调边或窗口前，同时安装柱温箱以保证柱子的温度稳定，在取样后不要立即进样，让样品在自动进样器中放置一段时间，让样品温度尽量和柱温一致。
3 离子色谱在水环境监测中的应用
离子色谱检测的主要物质包括无机阴离子、阳离子以及小分子竣酸，分离的主要模型是离子交换和排斥，分析的样品包括江河湖泊水、地下水、饮用水、雨水、废水、电厂循环水等。离子色谱分析水质时，除了可以快速分析水中常见的阴阳离子，例如CF-、PO43-、NO2-、NO3-、Li+、K+、NH4+等，还能够准确定量饮用水检测项目中的消毒产物，包括氯酸根、次氯酸根、亚氯酸根、溴化物、溴酸根等。同时，还可以对氧化物、二氧化硅、价态不同的铭、有机酸类和部分重金属等进行分析。
2.1 分析无机阳离子、阴离子
离子色谱分析法改变了传统的化学分析状况，有效缩短了分析时间，通过一次进样、梯度淋洗的方法，能够在30min中分离出36种阴离子，是对饮用水阴离子进行测定的最有效的方法。同时，抑制型离子色谱使用二肢基丙酸和盐酸作为淋洗剂，能够分析出多种阳离子，将阳离子交换固定相在苯乙烯聚合物表面与磺酸基阳离子交换乳胶进行聚合，碱金属离子的亲和力小于碱土，通过等浓度淋洗一次进样，很难同时分离两组离子。使用新型的分离柱能够改变阳离子的交换位置或其选择性以及密度，同样采取等浓度淋洗一次进行的方法，在15min内将碱土离子和碱金属离子分离。
2.2 分析有机酸、碱
离子色谱可以分析有机酸和有机碱。取代基、带控基的多元酸、控酸，例如酒石酸、丁二酸、乳酸、拧橡酸等，经过衍生反应后，难以生存可挥发组分，无法利用气相色谱进行分析，离子色谱解决了这一问题。新型的排斥柱离子填料，包含普通排斥柱的阳离子交换基团，起基代替OH基能和位于填料弱离子交换处的co基产生氢基，使琵基酸的分离选择性增强。通过离子排斥的分离模式，可以测定出50种水中的可溶性有机酸，找出了定量分析36种有机酸的条件，在多样品分析方面取得了良好的效果。
2.3 分析复杂样品
离子色谱分析方法的发展，实现了无机阳离子和阴离子、有机酸、离子物质和费离子物质的同时分离。有些水样本具有复杂的成分，同时含有无机阳离子、阴离子和其他有机物质，难以测定其成分。通过单株离子色谱法，能够对水样本中草酸、Cl-、Ca+的含量进行测定，其洗脱液为EDTA溶液，洗脱液与Ca+会发生化学反应生成阴离子配合物，同时测定了有机酸和阴阳离子。
4 结束语
离子色谱法用于常规阴离子、消毒副产物以及农残物质的检测具有精密度高、重现性好、样品前处理简便、检测效率高、检测成本低等优势，是一种比较理想的分析检测技术。可以预见随着分离以及检测技术的不断更新，离子色谱法将会在更为宽广的领域发挥更为巨大的作用。
参考文献
[1] 鲁艳，尹计秋，殷素岚，等.电导抑制-离子色谱法同时测定生活饮用水中7种阴离子[J].光谱实验室，2013，30（4）：1745-1748.
[2] 钟新林.离子色谱法测定饮用水中亚氯酸盐、氯酸盐、溴酸盐、二氯乙酸及三氯乙酸[J].环境化学，2013，32（7）：1422-1423.
[3] 窦艳艳，杨丽莉，徐荣，等.离子色谱法测定地表水和饮用水中亚氯酸盐、溴酸盐和氯酸盐[J].环境监测管理与技术，2013，25（6）：28-30.
[关键词]离子色谱；水质；监测
中图分类号：X132 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）26-0249-01
0 引言
近年来随着我国经济建设的高速发展、人民生活水平的提高，人们对水环境安全的关注度也相应提升。对水体中所含各种成分进行定性定量分析也就成为水质保障的关键问题之一。天然水体中含有大量常规离子如氟离子、氯离子、亚硝酸盐、硝酸盐、硫酸盐等以及其他可能的污染物。水体中这些常规离子如果含量超标或含有其他有害成分就有可能对生态环境及人民的身体健康产生不利影响。目前针对上述物质的分析可以分为化学分析法和仪器分析法。化学分析法操作繁琐，技术要求高，检测效率低，结果误差较大，且消耗大量试剂，可能对检测人员和周围环境产生危害。而利用仪器分析法中的离子色谱技术可以对水体中上述物质进行定性定量分析，并且具有定量精确、效率高、灵敏度高、线性范围广、环境友好、易于操作、自动化程度高等优势。离子色谱法现已被各类企业、检测机构、科研院所广泛采用并作为常规分析手段
1 离子色谱的分离机理
离子色谱法是借物质在离子交换柱上迁移的差异而分离物质，以电化学或光学检测器检测的一种分析技术，它属于高效液相色谱。离子色谱法分为高效离子交换色谱（HPIC）、离子排斥色谱（HPIEC）和离子对色谱（MPIC）。HPIC的分离机理主要是离子交换；HPIEC为离子排斥；而MPIC则基于吸附和离子对的形成。其中，离子交换是离子色谱分析中的主要分离分析方法，用于分析亲水性的阴阳离子。
在阴离子交换色谱中，分离柱填充树脂的离子交换功能基因是季胺基（-NR3+），（树脂磺化层外有一层季胺型阴离子交换树脂微粒以离子键合形式构成的表面阴离子层）；阳离子交换色谱中，交换的功能基为磺酸基（-S03-）。在分离过程中，淋洗液里含有一定量与树脂离子电荷相反的平衡离子。在标准阴离子色谱中，平衡离子为CO32-和HCO3-；在标准阳离子色谱中，平衡离子为H+。样品中被测离子进入分离柱后与树脂交换功能基的平衡离子争夺交换位置，形成离子对，由于样品离子与固定相电荷之间的库仑力，样品离子将暂时被固定相保留。样品中不同离子与固定相电荷之间的库仑力不同，即亲合力不同。因此，被固定相保留的程度不同，即保留时间不同，被淋洗液洗脱出来的时间不等，从而达到样品离子之间的分离。
离子色谱方法具有以下优点：（1）快速方便。可以快速分析F-、Cl-、Br-、NO2-、NO3-、PO43-、SO42-等阴离子和Li+、Na+、NH4+、K+、Mg2+、Ca2+等阳离子。（1）灵敏度高。离子色谱可分析的浓度范围从μg/L-mg/L50μL的进样量，F-检测限小于1μg/L。通过加大进样量或富集，检测限可达到pg/L，可用于电厂、电子行业的高纯水检测。（2）选择性好。分析不同的离子，可有多种不同选择性的色谱柱供选择。不同的离子还可选择不同的分离方式和检测方法如：离子排斥柱更适合分析有机酸；紫外检测器可选择性检测NO2-、NO3-。（3）一次进样同时分析多种离子。相对于其它检测方法，色谱的优势在于分离。通过梯度淋洗一次进样可分析30多种离子，还可分析不同的价态比如：Fe2+、Fe3+、。
2 离子色谱在水质监测中的注意事项
（1）水样的过滤处理。水样在进入离子色谱前必须经过0.45μm的滤膜进行抽滤，以免水样中的颗粒物进入管路，堵塞管路。（2）水样的稀释处理。对组成复杂的样品，若待测离子对树脂的亲和力相差颇大就要几次进样，并用不同的浓度或强度的淋洗液。对阴离子分析推荐的最大进样量，一般为柱容量的30%。浓度过高的样品就要进行稀释，直接进行就会造成色谱峰很宽且拖尾。（3）温度的控制。温度的不稳定可造成色谱柱在运行过程中压力的波动，进而造成保留时间偏移、基线不稳及测定结果重现性差等问题，因此，在使用中要保证室温的稳定。在安放仪器时要避免将仪器安放在空调边或窗口前，同时安装柱温箱以保证柱子的温度稳定，在取样后不要立即进样，让样品在自动进样器中放置一段时间，让样品温度尽量和柱温一致。
3 离子色谱在水环境监测中的应用
离子色谱检测的主要物质包括无机阴离子、阳离子以及小分子竣酸，分离的主要模型是离子交换和排斥，分析的样品包括江河湖泊水、地下水、饮用水、雨水、废水、电厂循环水等。离子色谱分析水质时，除了可以快速分析水中常见的阴阳离子，例如CF-、PO43-、NO2-、NO3-、Li+、K+、NH4+等，还能够准确定量饮用水检测项目中的消毒产物，包括氯酸根、次氯酸根、亚氯酸根、溴化物、溴酸根等。同时，还可以对氧化物、二氧化硅、价态不同的铭、有机酸类和部分重金属等进行分析。
2.1 分析无机阳离子、阴离子
离子色谱分析法改变了传统的化学分析状况，有效缩短了分析时间，通过一次进样、梯度淋洗的方法，能够在30min中分离出36种阴离子，是对饮用水阴离子进行测定的最有效的方法。同时，抑制型离子色谱使用二肢基丙酸和盐酸作为淋洗剂，能够分析出多种阳离子，将阳离子交换固定相在苯乙烯聚合物表面与磺酸基阳离子交换乳胶进行聚合，碱金属离子的亲和力小于碱土，通过等浓度淋洗一次进样，很难同时分离两组离子。使用新型的分离柱能够改变阳离子的交换位置或其选择性以及密度，同样采取等浓度淋洗一次进行的方法，在15min内将碱土离子和碱金属离子分离。
2.2 分析有机酸、碱
离子色谱可以分析有机酸和有机碱。取代基、带控基的多元酸、控酸，例如酒石酸、丁二酸、乳酸、拧橡酸等，经过衍生反应后，难以生存可挥发组分，无法利用气相色谱进行分析，离子色谱解决了这一问题。新型的排斥柱离子填料，包含普通排斥柱的阳离子交换基团，起基代替OH基能和位于填料弱离子交换处的co基产生氢基，使琵基酸的分离选择性增强。通过离子排斥的分离模式，可以测定出50种水中的可溶性有机酸，找出了定量分析36种有机酸的条件，在多样品分析方面取得了良好的效果。
2.3 分析复杂样品
离子色谱分析方法的发展，实现了无机阳离子和阴离子、有机酸、离子物质和费离子物质的同时分离。有些水样本具有复杂的成分，同时含有无机阳离子、阴离子和其他有机物质，难以测定其成分。通过单株离子色谱法，能够对水样本中草酸、Cl-、Ca+的含量进行测定，其洗脱液为EDTA溶液，洗脱液与Ca+会发生化学反应生成阴离子配合物，同时测定了有机酸和阴阳离子。
4 结束语
离子色谱法用于常规阴离子、消毒副产物以及农残物质的检测具有精密度高、重现性好、样品前处理简便、检测效率高、检测成本低等优势，是一种比较理想的分析检测技术。可以预见随着分离以及检测技术的不断更新，离子色谱法将会在更为宽广的领域发挥更为巨大的作用。
参考文献
[1] 鲁艳，尹计秋，殷素岚，等.电导抑制-离子色谱法同时测定生活饮用水中7种阴离子[J].光谱实验室，2013，30（4）：1745-1748.
[2] 钟新林.离子色谱法测定饮用水中亚氯酸盐、氯酸盐、溴酸盐、二氯乙酸及三氯乙酸[J].环境化学，2013，32（7）：1422-1423.
[3] 窦艳艳，杨丽莉，徐荣，等.离子色谱法测定地表水和饮用水中亚氯酸盐、溴酸盐和氯酸盐[J].环境监测管理与技术，2013，25（6）：28-30.