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[摘 要]离子色谱是目前水中多种阴阳离子同时测定的首选方法，它具有分析速度快、灵敏和准确度高的特点。文中介绍了离子色谱的检测机理，对水质中阴阳离子检测、有机污染物检测等进行了分析，具有一定借鉴意义。
[关键词]离子色谱；水质分析；应用
中图分类号：X832 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）13-0271-01
前言
水质分析是环境分析中的一个重要部分。近年来离子色谱法已广泛地应用于饮用水、地面水、工业废水、生活用水和海水等样品的分析。离子色谱作为一项新的分析技术，解决了许多分析化学长期存在的多组分同时测定等疑难问题，得到广泛应用。它快速、灵敏而准确。一次进样可同时测定多种阴离子或阳离子，而且不用有毒试剂，不会对环境造成二次污染。
1 离子色谱的分离机理
离子色谱是在液相色谱技术基础上发展起来的，根据离子交换原理，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。离子色谱按照不同分离方式分为高效离子色谱（HPIC）、离子排斥色谱（HPIEC）和移动相离子色谱（MPIC）。HPIC是离子色谱的主要分离方式，适用于亲水性阴，阳离子的分析测定。在阴离子交换色谱中，分离柱填充树脂的离子交换功能基是季胺基（-NR3+）；阳离子交换色谱中，交换的功能基为磺酸基（-SO3-）。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，平衡离子为碳酸根或碳酸氢根，在标准阳离子色谱中，平衡离子为氢离子。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同，从而达到样品中离子之间的分离。样品中阴阳离子与树脂间的离子交换平衡。
2 阴离子的检测
（1）氮的3种化合物NH+4、NO-3和NO-2是水质污染的重要指标，是环境分析的常测项目。离子色谱在价态、形态分析方面的独特的优越性和FIA具有分析速度快、设备和操作简单、适应性广等优点，有报道将两者结合起来，并在FIA流路中引入一（固体反应器）还原柱，從而在经典的纳氏试剂吸光光度法的基础上，成功地实现了以3种化合状态存在的氮的简便连续的测定。用该法主要对试验条件的选择、共存离子的干扰及方法的发展潜力等进行了系统的考察，并用于湖水、鱼塘水中以3种化合状态存在的氮的测定，与标准方法比较，结果较为满意。张新申等采用低压离子色谱分析自来水水样中的Na+、NH+4、K+、Mg2+、Ca2+、F-、Cl-、NO-3、SO42-等无机阴、阳离子。分析精密度好，变异系数在5%以内，回收率在92%～102%之间，分析结果与常规分析方法的结果十分相符。试验表明，低压离子色谱用于水样中阴、阳离子的分析是可行的。
（2）饮用水中痕量溴酸盐的测定。离子色谱法作为一种有效的手段，已经在饮用水中痕量溴酸盐的测定中得到了较多的应用。离子色谱常用的检测手段有电导检测器，紫外检测器和安培检测器。这些检测方法虽能满足一般测定的要求，但定性、定量手段单一，检测灵敏度较低，且容易受其他离子干扰。电感耦合等离子体质谱作为一种高灵敏度的检测手段已在环境分析中得到了广泛的应用，离子色谱与电感耦合等离子体质谱联用已成为解决复杂基体中超痕量有害离子分析的有效工具。
（3）硝酸盐是海洋生物营养盐之一，在海水的无机氮中占较大的比例，它是含氮化合物的最终氧化产物。海水中的硝酸盐主要来源于生命代谢物质的分解，氧化以及陆源迁流的补给。硝酸盐的含量反映着海洋环境质量，因为硝酸盐的过量积聚将促使水体富营养化，影响生物的正常生长。硝酸盐的测定方法较多，但用于海水，常因灵敏度不够和有严重干扰，而影响数据质量，目前较理想的是镉柱还原法，但该方法较为复杂。离子色谱法测定海水中的硝酸盐，快速简便、重现性好、最低检测线浓度可达0.05mg/L。
（4）利用离子色谱仪在分析溶液中的阴阳离子方面具有很强的优势，但雪冰中有机酸与无机酸阴离子混和样品的测试一直是离子色谱测试中的难点。近些年来，具有梯度淋洗功能的离子交换色谱仪的发展为此类样品的分析提供了条件。DIONEX230离子交换色谱仪就是其中之一。有报道利用该仪器的梯度淋洗功能探索出了一种分离雪冰样品中有机酸与无机酸阴离子的方法，据此对新疆天山乌鲁木齐河源冰雪样品进行检测，测定出氟离子、乙酸根离子、甲酸根离子、丙酮酸根离子、一氯乙酸根离子、氯离子、亚硝酸根离子、溴离子、硝酸根离子、磷酸根离子、硫酸根离子和草酸根离子共10多种有机酸和无机酸阴离子。绝大多数阴离子的测试结果相对标准偏差小于5%。
3 金属元素检测
（1）铜是环境化学、水文地质、金属合金等研究中的常测元素，同时也是人体所必需的微量元素。基于铜离子对发光剂鲁米诺在碱性介质中的氧化反应有催化作用，人们建立了铜离子的化学发光检测法。这些方法具有较高的灵敏度，但受其它金属离子（如Co2+、Mn2+、Cr3+、Fe2+等）的干扰大，选择性差。离子色谱是一种良好的离子分离技术，但由于其商品化仪器的柱前压常常在3×107～4×107Pa之间，从而对色谱柱及流路系统的耐压性能提出很高要求，增加了仪器成本。
（2）在环境保护和研究中污染物的形态分析至关重要。天然水中砷的主要存在形态是砷酸盐，亚砷酸盐，甲基砷酸盐（MMA）和二甲基砷酸盐（DMA）。其分析方法常由逐级氢化物发生或色谱分离与原子吸收等离子体原子发射光谱或质谱的测定组成，但有不连续、繁琐、费时的欠缺。
4 水中有机污染物的测定
对饮用水中高氯酸根的研究是近年来的一个热点。高氯酸根对人体甲状腺的分泌有较大的影响。虽然使用离子色谱-质谱联用（IC-MS）法可以提高灵敏度，但昂贵的设备使方法难以普及。采用微波浓缩-离子色谱法测定ClO-4，水样微波浓缩20倍，检测限0.20μg/L。苯胺类化合物是制造染料、药物的重要原料，也是环境中的主要污染物之一，离子色谱-安培检测可以测定苯胺类化合物，以乙腈和硫酸的混合溶液为流动相，梯度淋洗，一次进样分离测定2，6-甲苯二胺、2，4-甲苯二胺、苯胺、邻甲苯胺、联苯胺、对氯苯胺、4，4′-二氨基二苯甲烷、间硝基苯胺、甲萘胺等9种苯胺类化合物。
5 结束语
离子色谱是目前同时测定饮用水中多种阴离子最佳的方法，其具有准确、简捷、快速等优点，随着各种新型色谱柱和分离方法的出现，以及新的检测手段，如离子色谱与质谱等各类分析仪器的联用，将使离子色谱的使用领域得到扩大，检测的灵敏度得到更大的提高。随着离子色谱技术和应用的不断发展，在饮用水水质分析中会有更广泛的应用前景。
参考文献
[1] 朱岩.离子色谱原理及其应用[M].浙江：浙江大学出版社，2002.
[2] 陶钢，牛星梅，许立峰.离子色谱法测定地表水中阴离子分析[J].理化检验-化学分册，2000，30（10）：459-461.
[关键词]离子色谱；水质分析；应用
中图分类号：X832 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）13-0271-01
前言
水质分析是环境分析中的一个重要部分。近年来离子色谱法已广泛地应用于饮用水、地面水、工业废水、生活用水和海水等样品的分析。离子色谱作为一项新的分析技术，解决了许多分析化学长期存在的多组分同时测定等疑难问题，得到广泛应用。它快速、灵敏而准确。一次进样可同时测定多种阴离子或阳离子，而且不用有毒试剂，不会对环境造成二次污染。
1 离子色谱的分离机理
离子色谱是在液相色谱技术基础上发展起来的，根据离子交换原理，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。离子色谱按照不同分离方式分为高效离子色谱（HPIC）、离子排斥色谱（HPIEC）和移动相离子色谱（MPIC）。HPIC是离子色谱的主要分离方式，适用于亲水性阴，阳离子的分析测定。在阴离子交换色谱中，分离柱填充树脂的离子交换功能基是季胺基（-NR3+）；阳离子交换色谱中，交换的功能基为磺酸基（-SO3-）。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，平衡离子为碳酸根或碳酸氢根，在标准阳离子色谱中，平衡离子为氢离子。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同，从而达到样品中离子之间的分离。样品中阴阳离子与树脂间的离子交换平衡。
2 阴离子的检测
（1）氮的3种化合物NH+4、NO-3和NO-2是水质污染的重要指标，是环境分析的常测项目。离子色谱在价态、形态分析方面的独特的优越性和FIA具有分析速度快、设备和操作简单、适应性广等优点，有报道将两者结合起来，并在FIA流路中引入一（固体反应器）还原柱，從而在经典的纳氏试剂吸光光度法的基础上，成功地实现了以3种化合状态存在的氮的简便连续的测定。用该法主要对试验条件的选择、共存离子的干扰及方法的发展潜力等进行了系统的考察，并用于湖水、鱼塘水中以3种化合状态存在的氮的测定，与标准方法比较，结果较为满意。张新申等采用低压离子色谱分析自来水水样中的Na+、NH+4、K+、Mg2+、Ca2+、F-、Cl-、NO-3、SO42-等无机阴、阳离子。分析精密度好，变异系数在5%以内，回收率在92%～102%之间，分析结果与常规分析方法的结果十分相符。试验表明，低压离子色谱用于水样中阴、阳离子的分析是可行的。
（2）饮用水中痕量溴酸盐的测定。离子色谱法作为一种有效的手段，已经在饮用水中痕量溴酸盐的测定中得到了较多的应用。离子色谱常用的检测手段有电导检测器，紫外检测器和安培检测器。这些检测方法虽能满足一般测定的要求，但定性、定量手段单一，检测灵敏度较低，且容易受其他离子干扰。电感耦合等离子体质谱作为一种高灵敏度的检测手段已在环境分析中得到了广泛的应用，离子色谱与电感耦合等离子体质谱联用已成为解决复杂基体中超痕量有害离子分析的有效工具。
（3）硝酸盐是海洋生物营养盐之一，在海水的无机氮中占较大的比例，它是含氮化合物的最终氧化产物。海水中的硝酸盐主要来源于生命代谢物质的分解，氧化以及陆源迁流的补给。硝酸盐的含量反映着海洋环境质量，因为硝酸盐的过量积聚将促使水体富营养化，影响生物的正常生长。硝酸盐的测定方法较多，但用于海水，常因灵敏度不够和有严重干扰，而影响数据质量，目前较理想的是镉柱还原法，但该方法较为复杂。离子色谱法测定海水中的硝酸盐，快速简便、重现性好、最低检测线浓度可达0.05mg/L。
（4）利用离子色谱仪在分析溶液中的阴阳离子方面具有很强的优势，但雪冰中有机酸与无机酸阴离子混和样品的测试一直是离子色谱测试中的难点。近些年来，具有梯度淋洗功能的离子交换色谱仪的发展为此类样品的分析提供了条件。DIONEX230离子交换色谱仪就是其中之一。有报道利用该仪器的梯度淋洗功能探索出了一种分离雪冰样品中有机酸与无机酸阴离子的方法，据此对新疆天山乌鲁木齐河源冰雪样品进行检测，测定出氟离子、乙酸根离子、甲酸根离子、丙酮酸根离子、一氯乙酸根离子、氯离子、亚硝酸根离子、溴离子、硝酸根离子、磷酸根离子、硫酸根离子和草酸根离子共10多种有机酸和无机酸阴离子。绝大多数阴离子的测试结果相对标准偏差小于5%。
3 金属元素检测
（1）铜是环境化学、水文地质、金属合金等研究中的常测元素，同时也是人体所必需的微量元素。基于铜离子对发光剂鲁米诺在碱性介质中的氧化反应有催化作用，人们建立了铜离子的化学发光检测法。这些方法具有较高的灵敏度，但受其它金属离子（如Co2+、Mn2+、Cr3+、Fe2+等）的干扰大，选择性差。离子色谱是一种良好的离子分离技术，但由于其商品化仪器的柱前压常常在3×107～4×107Pa之间，从而对色谱柱及流路系统的耐压性能提出很高要求，增加了仪器成本。
（2）在环境保护和研究中污染物的形态分析至关重要。天然水中砷的主要存在形态是砷酸盐，亚砷酸盐，甲基砷酸盐（MMA）和二甲基砷酸盐（DMA）。其分析方法常由逐级氢化物发生或色谱分离与原子吸收等离子体原子发射光谱或质谱的测定组成，但有不连续、繁琐、费时的欠缺。
4 水中有机污染物的测定
对饮用水中高氯酸根的研究是近年来的一个热点。高氯酸根对人体甲状腺的分泌有较大的影响。虽然使用离子色谱-质谱联用（IC-MS）法可以提高灵敏度，但昂贵的设备使方法难以普及。采用微波浓缩-离子色谱法测定ClO-4，水样微波浓缩20倍，检测限0.20μg/L。苯胺类化合物是制造染料、药物的重要原料，也是环境中的主要污染物之一，离子色谱-安培检测可以测定苯胺类化合物，以乙腈和硫酸的混合溶液为流动相，梯度淋洗，一次进样分离测定2，6-甲苯二胺、2，4-甲苯二胺、苯胺、邻甲苯胺、联苯胺、对氯苯胺、4，4′-二氨基二苯甲烷、间硝基苯胺、甲萘胺等9种苯胺类化合物。
5 结束语
离子色谱是目前同时测定饮用水中多种阴离子最佳的方法，其具有准确、简捷、快速等优点，随着各种新型色谱柱和分离方法的出现，以及新的检测手段，如离子色谱与质谱等各类分析仪器的联用，将使离子色谱的使用领域得到扩大，检测的灵敏度得到更大的提高。随着离子色谱技术和应用的不断发展，在饮用水水质分析中会有更广泛的应用前景。
参考文献
[1] 朱岩.离子色谱原理及其应用[M].浙江：浙江大学出版社，2002.
[2] 陶钢，牛星梅，许立峰.离子色谱法测定地表水中阴离子分析[J].理化检验-化学分册，2000，30（10）：459-461.