在航天空間電源材料的樣品分析中，對(duì)于一些日常的無(wú)機(jī)陰離子、無(wú)機(jī)陽(yáng)離子、有機(jī)酸等分析，過(guò)往較多采用容量法、重量法和分光光度法等經(jīng)典手段來(lái)測(cè)定所需要的測(cè)定項(xiàng)目。這些方法由于操縱步驟十分嚴(yán)格、繁瑣費(fèi)時(shí)、干擾因素復(fù)雜、重復(fù)性差等原因，影響了測(cè)定樣品的正確度與精密度。

　　在近十幾年的時(shí)間里，國(guó)內(nèi)外利用離子色譜儀對(duì)無(wú)機(jī)陰離子、無(wú)機(jī)陽(yáng)離子、有機(jī)酸等分析與應(yīng)用，發(fā)展速度非�？�。在進(jìn)行實(shí)際工作的應(yīng)用中，發(fā)揮了非常大的作用。

　　幾年來(lái)，使用離子色譜儀進(jìn)行空間電源材料的無(wú)機(jī)陰離子與陽(yáng)離子、有機(jī)酸等分析與應(yīng)用，取得了一定進(jìn)展。新一代先進(jìn)的離子色譜儀技術(shù)代替了經(jīng)典化學(xué)分析方法，使檢測(cè)方法更為快捷，正確度和精密度更高、靈敏度更好，重現(xiàn)性和再現(xiàn)性也非常令人滿足，從而進(jìn)步了離子色譜儀測(cè)試數(shù)據(jù)的可靠性程度。測(cè)試結(jié)果證實(shí)：離子色譜儀具有高靈敏度、出色的分析正確度、干擾較少、分析操縱十分簡(jiǎn)便、選擇性和重現(xiàn)性好等優(yōu)點(diǎn)。

　　一離子色譜儀的重要作用、分離技術(shù)與方法

　　1.離子色譜儀在科技生產(chǎn)中的重要作用

　　20世紀(jì)80年代前，離子色譜儀僅限于用離子交換分離和電導(dǎo)檢測(cè)，分析簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)陰、陽(yáng)離子，而目前已發(fā)展成為多種分離方式和檢測(cè)方法。離子色譜儀分析改變了過(guò)往采用經(jīng)典化學(xué)分析方法測(cè)定無(wú)機(jī)陰離子、無(wú)機(jī)陽(yáng)離子的狀況，實(shí)現(xiàn)了快速測(cè)定多種離子的目的，是無(wú)機(jī)陰離子、無(wú)機(jī)陽(yáng)離子、有機(jī)酸等分析領(lǐng)域中起重要作用的選擇和靈敏的分析方法。它在分析化學(xué)領(lǐng)域內(nèi)，已占極其重要的位置。日前離子色譜儀被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，已經(jīng)作為實(shí)驗(yàn)室儀器中常規(guī)分析手段。

　　2.離子色譜儀分離技術(shù)

　　離子色譜儀主要由活動(dòng)相輸運(yùn)系統(tǒng)、分離系統(tǒng)、檢測(cè)系統(tǒng)及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等4大部分組成，其組件構(gòu)造的流程圖，如圖所示。

　　(1)離子色譜活動(dòng)相輸運(yùn)系統(tǒng)：包括貯液罐、梯度淋洗、高壓輸液泵裝置等，與高效液相色譜的輸液系統(tǒng)基本相似。

　　(2)離子色譜的進(jìn)樣系統(tǒng)：進(jìn)樣主要分為3種類型：即氣動(dòng)、手動(dòng)和自動(dòng)進(jìn)樣方式。

　　(3)離子色譜的分離系統(tǒng)：分離系統(tǒng)是離子色譜的核心和基礎(chǔ)。離子色譜柱是離子色譜儀的“心臟”，要求它柱效高、選擇性好、分析速度快等。離子色譜是一種液固色譜，為高效液相色譜的一種，但柱填料和分離機(jī)理有其自身特點(diǎn)，離子色譜柱的研究也是離子色譜領(lǐng)域的一個(gè)熱門(mén)課題。離子色譜柱填料的粒度一般在5～25μm之間，比高效液相色譜的柱填料略大，因此其壓力比高效液相色譜的要小，一般為單分散，而且呈球狀。

　　(4)離子色譜的抑制系統(tǒng)：對(duì)于抑制型(雙柱型)離子色譜系統(tǒng)，抑制系統(tǒng)是極其重要的一個(gè)部分，也是離子色譜有別于高效液相色譜的最重要特點(diǎn)。

　　(5)離子色譜的檢測(cè)系統(tǒng)：電導(dǎo)檢測(cè)是離子色譜檢測(cè)方式中最常用的一種。由于電導(dǎo)池中的等效電容的影響，施加到電導(dǎo)池上的電壓和電流之間的關(guān)系是非線性的，這給丈量電導(dǎo)值帶來(lái)很大困難。另外，活動(dòng)相中本底電導(dǎo)值很高，從較大的背景值中正確丈量待測(cè)組分的信號(hào)，也是電導(dǎo)檢測(cè)中的重要題目。

　　(6)離子色譜的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)：離子色譜一般柱效不高，與氣相色譜和高效液相色譜相比，一般情況下離子色譜分離度不高，它對(duì)數(shù)據(jù)采集的速度要求不高，因此能夠用于其他類型的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)同樣也可用于離子色譜中。而且在常規(guī)離子分析中，色譜峰的峰形比較理想，可以采用峰高定量分析法進(jìn)行分析。主要數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)為：記錄儀、自動(dòng)積分儀、數(shù)據(jù)工作站。離子色譜數(shù)據(jù)工作站提供了PeakNet軟件，可以同時(shí)處理多個(gè)色譜儀信息，并可對(duì)離子色譜的泵、檢測(cè)器、自動(dòng)進(jìn)樣器等系統(tǒng)進(jìn)行控制。

　　3.離子色譜儀分析內(nèi)容

　　(1)儀器分析內(nèi)容：離子色譜儀分離測(cè)定常見(jiàn)的陰離子是它的專長(zhǎng)，一針樣品打進(jìn)往，約在20min以內(nèi)就可得到7個(gè)常見(jiàn)離子的測(cè)定結(jié)果，這是其他分析手段所無(wú)法達(dá)到的。

　　(2)經(jīng)常檢測(cè)的常見(jiàn)離子有：陰離子：F-，Cl-，，Br-，，NO-2，HPO-24，NO-3，SO-24，甲酸，乙酸，草酸等;陽(yáng)離子：Li ，Na ，NH 4，K ，Ca 2，Mg 2，Cu 2，Zn 2，F(xiàn)e 2，F(xiàn)e 3等。

　　(3)離子色譜法與AAS和ICP法相比：有關(guān)陽(yáng)離子測(cè)定所用的離子色譜方法與原子吸收光譜法(AAS)和等離子體發(fā)射光譜法(ICP)相比，目前還沒(méi)有顯示出優(yōu)越性。

　　二離子色譜儀的主要技術(shù)性能

　　1.離子色譜儀的系統(tǒng)特征

　　所有組件均具有前置輸出面板。菜單式界面易于學(xué)習(xí)且操縱形象化;前置面板以大字符顯示，對(duì)比度可調(diào)，可以清楚顯示儀器的運(yùn)行狀態(tài);屏幕信息豐富，可以很快獲得所需要的信息和幫助;通過(guò)控制面板或一臺(tái)計(jì)算機(jī)，可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控;通過(guò)模塊或軟件使方法程序化并控制輸進(jìn)、輸出，可以提供方便的操縱方式;可隨意疊加、相互連結(jié)的組件形成緊湊、流線型的外觀;關(guān)鍵色譜數(shù)據(jù)的即時(shí)更新可以提供連續(xù)的診斷反饋信息;完善的用戶和服務(wù)診斷系統(tǒng)可以通過(guò)前置面板和軟件控制兩種方式提供儀器運(yùn)行的實(shí)時(shí)信息;從前置面板進(jìn)行控制的全自動(dòng)常規(guī)校正省時(shí)、方便;易于檢測(cè)和維護(hù)的前拉式的固定模板設(shè)計(jì)面板可以耐受腐蝕性的液體和氣體;輸液泵和檢測(cè)器可以容納100種程序方法，在忽然斷電的情況下，程序也不易丟失;在常用的輸進(jìn)電壓(90～265V)范圍內(nèi)電源可以自動(dòng)切換，簡(jiǎn)化儀器安裝;泄漏檢測(cè)和維護(hù)裝置可以迅速發(fā)現(xiàn)儀器的漏液故障。

　　2.離子色譜的技術(shù)性能

　　(1)離子色譜基本原理

　　離子色譜是高效液相色譜的一種，故又稱高效離子色譜(HPIC)或現(xiàn)代離子色譜，分離的原理是基于離子交換樹(shù)脂上可離解的離子與活動(dòng)相中具有相同電荷的溶質(zhì)離子之間進(jìn)行的可逆交換和分析物溶質(zhì)對(duì)交換劑親和力的差別而被分離。適用于親水性陰、陽(yáng)離子的分離。其有別于傳統(tǒng)離子交換色譜柱色譜的主要是樹(shù)脂具有很高的交聯(lián)度和較低的交換容量，進(jìn)樣體積很小，用柱塞泵輸送淋洗液通常對(duì)淋出液進(jìn)行在線自動(dòng)連續(xù)電導(dǎo)檢測(cè)。

　　(2)離子色譜分離柱的區(qū)別

　　離子交換樹(shù)脂耐酸堿，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，易溶脹，易受有機(jī)物污染。離子色譜儀所用的分離柱，其特點(diǎn)是柱效高，交換平衡快，機(jī)械強(qiáng)度高。缺點(diǎn)是不耐酸堿，只宜在pH2～9范圍內(nèi)使用。

　　3.離子色譜的檢測(cè)方法

　　隨著離子色譜的廣泛應(yīng)用，離子色譜的檢測(cè)技術(shù)，已由單一的化學(xué)抑制型電導(dǎo)法，發(fā)展為包括電化學(xué)、光化學(xué)和與其他多種分析儀器聯(lián)用的方法。

　　(1)抑制電導(dǎo)檢測(cè)法

　　抑制型電導(dǎo)技術(shù)由最初的抑制柱技術(shù)，又經(jīng)歷了可連續(xù)再生式的纖維管、微膜抑制器階段，最新的抑制技術(shù)采用電解抑制法，使抑制電導(dǎo)檢測(cè)可以自動(dòng)進(jìn)行而不必采用傳統(tǒng)的再生液。通過(guò)電導(dǎo)抑制可以使背景電導(dǎo)值很低，而檢測(cè)靈敏度可以達(dá)到很高水平。抑制電導(dǎo)檢測(cè)法始終是最理想的方法。

　　(2)紫外吸收光度法

　　在195～220nm具強(qiáng)紫外吸收的陰離子可用弱紫外吸收的淋洗液直接進(jìn)行紫外吸收，其選擇性和靈敏度都很高，它使硝酸根、亞硝酸根等離子可檢測(cè)至μg/L。間接紫外檢測(cè)用于本身不具紫外吸收離子的分析，淋洗液具強(qiáng)紫外吸收，檢測(cè)信號(hào)為負(fù)值。陰離子淋洗液多用芳香有機(jī)酸和鄰苯二甲酸鹽、磺基苯甲酸鹽等。陽(yáng)離子則以具紫外吸收的Cu2 或Ce3 溶液為淋洗液。

　　三離子色譜儀在空間電源材料分析中的應(yīng)用

　　由于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，使離子色譜儀面臨的任務(wù)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出傳統(tǒng)的定性和定量分析的范圍。由于科學(xué)技術(shù)的發(fā)展需要，促使人類對(duì)離子色譜儀分析檢測(cè)領(lǐng)域大大拓展：從常量分析到微量、痕量、超痕量分析。

　　1.標(biāo)準(zhǔn)試劑的分析

　　離子色譜儀經(jīng)常性應(yīng)用在空間電源材料中的無(wú)機(jī)陰離子、無(wú)機(jī)陽(yáng)離子、有機(jī)酸等的分析。包括通過(guò)各種中間產(chǎn)物和終極產(chǎn)品的添加劑和雜質(zhì)控制的測(cè)定。在溶液中測(cè)定各種陰離子含量都有很好的正確度和精密度。用這種方法都取得很好的效果。

　　用無(wú)機(jī)酸陰離子的標(biāo)準(zhǔn)溶液連續(xù)6次的測(cè)定，其各離子的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差和檢出限。(由一系列的混合標(biāo)準(zhǔn)樣品)得出各待測(cè)組分的線性相關(guān)系數(shù)，見(jiàn)表1所示。

　　2.高純水的分析

　　用離子色譜法測(cè)定高純水中的Na ，操縱簡(jiǎn)便，靈敏快速正確。按上述色譜條件，對(duì)系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液進(jìn)行分析，以峰面積進(jìn)行線性回回方程，線性相關(guān)系數(shù)r=0.9998。用該方法測(cè)定高純水中的Na ，連續(xù)進(jìn)行8次，均勻值為0.88μg·L-1。見(jiàn)表2所示。

　　在硝酸鎘溶液樣品中加進(jìn)已知量的氯(Cl-)標(biāo)準(zhǔn)溶液均勻值為0.211μg·L-1，在實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行加表回收試驗(yàn)。該方法的均勻值回收率為95.3%，由此可見(jiàn)，測(cè)定結(jié)果正確可靠。見(jiàn)表3所示。

　　3.陽(yáng)離子的分析

　　堿金屬、堿土金屬的分析已經(jīng)是離子色譜儀中廣泛應(yīng)用的方法。用硫酸或甲磺酸作淋洗液，陰離子交換分析，電導(dǎo)檢測(cè)，一次進(jìn)樣15min就可以完成分析和檢測(cè)。在進(jìn)行陽(yáng)離子分析時(shí)，測(cè)試的數(shù)據(jù)正確度、精密度、重現(xiàn)性都很好，按不同濃度的鈉、鉀、鎂、鈣混合標(biāo)準(zhǔn)樣品，標(biāo)準(zhǔn)偏差和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差符合實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量控制的要求。見(jiàn)表4所示。

　　從表4可知，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為：鈉0.7%～1.3%，鉀0.4%～0.8%，鎂0.6%～0.9%，鈣0.4%～0.5%。明顯優(yōu)于化學(xué)分析方法。

　　4.可比性的比較

　　應(yīng)用具有可比性的不同分析方法，對(duì)同一標(biāo)準(zhǔn)(碳酸鈣)樣品進(jìn)行分析，將所得到的測(cè)定結(jié)果作相互比較后，根據(jù)其符合程度來(lái)比較測(cè)定的正確度。用這種比較實(shí)驗(yàn)方法是分析質(zhì)量控制方法的一種有效途徑�，F(xiàn)列出離子色譜法與EDTA滴定法測(cè)定值比較。見(jiàn)表5所示。

　　可見(jiàn)以上兩種方法測(cè)定出的碳酸鈣量無(wú)明顯差異，可視為等效方法。但是用離子色譜法分析比化學(xué)分析法要優(yōu)越，測(cè)定更為方便。

　　四結(jié)束語(yǔ)

　　離子色譜儀在空間電源材料上的分析應(yīng)用已經(jīng)得到了較快的發(fā)展。這體現(xiàn)了今后離子色譜儀發(fā)展的一個(gè)方向。在研究與應(yīng)用對(duì)空間電源材料的分析和產(chǎn)品質(zhì)量的控制時(shí)，該儀器提供了大量的可靠分析測(cè)試數(shù)據(jù)，并取得了明顯的成果與經(jīng)濟(jì)效益。離子色譜儀是分析空間電源材料不可缺少的一種現(xiàn)代化分析儀器，相信它在今后的分析測(cè)試領(lǐng)域中將不斷地發(fā)揮其特有的作用。