水合能高和疏水性弱的離子，如Cl-或K ，最好用HPIC分離。水合能低和疏水性強(qiáng)的離子，如高氯酸(ClO4-)或四丁基銨，最好用親水性強(qiáng)的離子交換分離柱或MPIC分離。有一定疏水性也有明顯水合能的pKa值在1與7之間的離子，如乙酸鹽或丙酸鹽，最好用HPICE分離。有些離子，既可用陰離子交換分離，也可用陽(yáng)離子交換分離，如氨基酸，生物堿和過(guò)渡金屬等。

　　很多離子可用多種檢測(cè)方式。例如測(cè)定過(guò)渡金屬時(shí)，可用單柱法直接用電導(dǎo)或脈沖安培檢測(cè)器，也可用柱后衍生反應(yīng)，使金屬離子與PAR或其它顯色劑作用，再用UV/VIS檢測(cè)。一般的規(guī)律是：對(duì)無(wú)紫外或可見(jiàn)吸收以及強(qiáng)離解的酸和堿，最好用電導(dǎo)檢測(cè)器;具有電化學(xué)活性和弱離解的離子，最好用安培檢測(cè)器;對(duì)離子本身或通過(guò)柱后反應(yīng)后生成的絡(luò)合物在紫外可見(jiàn)有吸收或能產(chǎn)生熒光的離子和化合物，最好用UV/VIS或熒光檢測(cè)器。若對(duì)所要解決的問(wèn)題有幾種方案可選擇，分析方案的確定主要由基體的類(lèi)型、選擇性、過(guò)程的復(fù)雜程度以及是否經(jīng)濟(jì)來(lái)決定。表5-3和表5-4總結(jié)了對(duì)各種類(lèi)型離子可選用的分離方式和檢測(cè)方式。

　　離子色譜柱填料的發(fā)展推動(dòng)了離子色譜應(yīng)用的快速發(fā)展，對(duì)多種離子分析方法的開(kāi)發(fā)提供了多種可能性。特別應(yīng)提出的是在pH0-14的水溶液和100%有機(jī)溶劑(反相高效液相色譜用有機(jī)溶劑)中穩(wěn)定的親水性高效高容量柱填料的商品化，使得離子交換分離的應(yīng)用范圍更加擴(kuò)大。常見(jiàn)的在水溶液中以離子形態(tài)存在的離子，包括無(wú)機(jī)和有機(jī)離子，以弱酸的鹽(Na2CO3/NaHCO3,KOH、NaOH)或強(qiáng)酸(H2SO4、甲基磺酸、HNO3、HCl)為流動(dòng)相，陰離子交換或陽(yáng)離子交換分離，電導(dǎo)檢測(cè)，已是成熟的方法，有成熟的色譜條件可參照。對(duì)近中性的水可溶的有機(jī)“大”分子(相對(duì)常見(jiàn)的小分子而言)，若待測(cè)化合物為弱酸，則由于弱酸在強(qiáng)堿性溶液中會(huì)以陰離子形態(tài)存在，因此選用較強(qiáng)的堿為流動(dòng)相，陰離子交換分離;若待測(cè)化合物為弱堿，則由于在強(qiáng)酸性溶液中會(huì)以陽(yáng)離子形態(tài)存在，選用較強(qiáng)的酸作流動(dòng)相，陽(yáng)離子交換分離;若待測(cè)離子的疏水性較強(qiáng)，由于與固定相之間的吸附作用而使保留時(shí)間較長(zhǎng)或峰拖尾，則可在流動(dòng)相中加入適量有機(jī)溶劑，減弱吸附，縮短保留時(shí)間、改善峰形和選擇性。對(duì)該類(lèi)化合物的分離也可選用離子對(duì)色譜分離，但流動(dòng)相中一般含有較復(fù)雜的離子對(duì)試劑。此外，對(duì)弱保留離子可選用高容量柱和弱淋洗液以增強(qiáng)保留，對(duì)強(qiáng)保留離子則反之。表5-3、表5-4列出了離子色譜中常用的兩種主要檢測(cè)器:電化學(xué)檢測(cè)器(包括電導(dǎo)和安培)和光學(xué)檢測(cè)器。在水溶液中以離子形態(tài)存在的離子，即較強(qiáng)的酸或堿，應(yīng)選用電導(dǎo)檢測(cè)器。具有對(duì)紫外或可見(jiàn)光有吸收基團(tuán)或經(jīng)柱后衍生反應(yīng)后(IC中較少用柱前衍生)生成有吸光基團(tuán)的化合物，選用光學(xué)檢測(cè)器。具有在外加電壓下可發(fā)生氧化或還原反應(yīng)基團(tuán)的化合物，可選用直流安培或脈沖安培檢測(cè)。對(duì)一些復(fù)雜樣品，為了一次進(jìn)樣得到較多的信息，可將兩種或三種檢測(cè)器串聯(lián)使用。

　　2 色譜條件的優(yōu)化

　　2.1 改善分離度

　　(1)稀釋樣品

　　對(duì)組成復(fù)雜的樣品，若待測(cè)離子對(duì)樹(shù)脂親合力相差頗大，就要作幾次進(jìn)樣，并用不同濃度或強(qiáng)度的淋洗液或梯度淋洗。若待測(cè)離子之間的濃度相差較大，而且對(duì)固定相親合力差異較大，增加分離度的最簡(jiǎn)單方法是稀釋樣品或做樣品前處理。例如鹽水中SO42-和Cl-的分離。若直接進(jìn)樣，在常用的分析陰離子的色譜條件下，其色譜峰很寬而且拖尾，30min之后Cl-的洗脫仍在繼續(xù)，表明進(jìn)樣量已超過(guò)分離柱容量。在這種情況下，在未恢復(fù)穩(wěn)定基線之前不能再進(jìn)樣。若將樣品稀釋10倍之后再進(jìn)樣就可得到Cl-與痕量SO42-之間的較好分離。對(duì)陰離子分析推薦的最大進(jìn)樣量，一般為靜態(tài)柱容量的30%，超過(guò)這個(gè)范圍就會(huì)出現(xiàn)大的平頭峰或肩峰。

　　表5-3分離方式和檢測(cè)器的選擇(陰離子)

　　分析離子分離方式檢測(cè)器

　　無(wú)機(jī)

　　陰離子親水性強(qiáng)酸F-、Cl-、NO2-、Br-、SO32-、NO3-、PO43-、SO42-、ClO-、ClO2-、ClO3-、BrO4-、低分子量有機(jī)酸陰離子交換電導(dǎo)、UV

　　SO32-離子排斥安培

　　砷酸鹽、硒酸鹽、亞硒酸鹽陰離子交換電導(dǎo)

　　亞砷酸鹽離子排斥安培

　　弱酸BO32-、CO32-離子排斥電導(dǎo)

　　SiO32-離子交換、離子排斥柱后衍生,VIS

　　疏水性CN-、HS-(高離子強(qiáng)度基體)

　　BF4-、S2O32-、SCN-、ClO4-、I- 離子排斥

　　陰離子交換、離子對(duì)安培

　　電導(dǎo)

　　縮合磷酸劑

　　多價(jià)螯合劑未絡(luò)合

　　已絡(luò)合陰離子交換

　　陰離子交換柱后衍生,VIS

　　電導(dǎo)

　　金屬絡(luò)合物Au(CN)2-、Au(CN)4-、Fe(CN)64-、Fe(CN)63-EDTA-Cu離子對(duì)

　　陰離子交換電導(dǎo)

　　電導(dǎo)

　　有機(jī)

　　陰離子羧酸一價(jià)脂肪酸，C<5(酸消解樣品，鹽水，高離子強(qiáng)度基體)離子排斥電導(dǎo)

　　脂肪酸，C>5芳香酸離子對(duì)/陰離子交換電導(dǎo)，UV

　　一至三價(jià)一元、二元、三元羧酸 無(wú)機(jī)陰離子

　　羥基羧酸、二元和三元羧酸 醇陰離子交換

　　離子排斥電導(dǎo)

　　電導(dǎo)

　　磺酸烷基磺酸鹽、芳香磺酸鹽離子對(duì)，陰離子交換電導(dǎo)，UV

　　醇類(lèi)C<6離子排斥安培

　　表5-4分離方式和檢測(cè)器的選擇(陽(yáng)離子)

　　分析 離 子分離方式檢測(cè)器

　　無(wú)機(jī)陽(yáng)離子Li 、Na 、K 、Rb 、Cs 、Mg2 、Ca2 、Sr2 、Ba2 、NH4 陽(yáng)離子交換電導(dǎo)

　　過(guò)度金屬Cu2 、Ni2 、、Zn2 、Co2 、Cd2 、Pb2 、Mn2 、Fe2 、Fe3 、Sn2 、Sn4 、Cr3 、V4 、V5 、UO2 、Hg2

　　Al3

　　Cr6 (CrO42-)陰離子交換/陽(yáng)離子交換

　　陽(yáng)離子交換

　　陰離子交換柱后衍生VIS

　　電導(dǎo)

　　柱后衍生VIS

　　柱后衍生VIS

　　鑭系金屬La3 、Ce3 、Pr3 、Nd3 、Sm3 、Eu3 、Gd3 、Tb3 、Dy3 、Ho3 、Er3 、Tm3 、Yb3 、Lu3 陰離子交換、陽(yáng)離子交換柱后衍生VIS

　　有機(jī)陽(yáng)離子低分子量烷基胺，醇胺，堿金屬和堿土金屬陽(yáng)離子交換電導(dǎo)、安培

　　高分子量烷基胺，芳香胺，環(huán)己胺，季胺，多胺陽(yáng)離子交換，離子對(duì)電導(dǎo)、紫外、安培

　　(2)改變分離和檢測(cè)方式

　　若待測(cè)離子對(duì)固定相親合力相近或相同，樣品稀釋的效果常不令人滿(mǎn)意。對(duì)這種情況，除了選擇適當(dāng)?shù)牧鲃?dòng)相之外，還應(yīng)考慮選擇適當(dāng)?shù)姆蛛x方式和檢測(cè)方式。例如，NO3-和ClO3-，由于它們的電荷數(shù)和離子半徑相似，在陰離子交換分離柱上共淋洗。但ClO3-的疏水性大于NO3-，在離子對(duì)色譜柱上就很容易分開(kāi)了。又如NO2-與Cl-在陰離子交換分離柱上的保留時(shí)間相近，常見(jiàn)樣品中Cl-的濃度又遠(yuǎn)大于NO2-，使分離更加困難，但NO2-有強(qiáng)的UV吸收，而Cl-則很弱，因此應(yīng)改用紫外作檢測(cè)器測(cè)定NO2-，用電導(dǎo)檢測(cè)Cl-，或?qū)�兩種檢測(cè)器串聯(lián)，于一次進(jìn)樣同時(shí)檢測(cè)Cl-與NO2-。對(duì)高濃度強(qiáng)酸中有機(jī)酸的分析，若采用離子排斥，由于強(qiáng)酸不被保留，在死體積排除，將不干擾有機(jī)酸的分離。

　　(3)樣品前處理

　　對(duì)高濃度基體中痕量離子的測(cè)定，例如海水中陰離子的測(cè)定，最好的方法是對(duì)樣品作適當(dāng)?shù)那疤幚�。除去過(guò)量Cl-的前處理方法有：使樣品通過(guò)Ag 型前處理柱除去Cl-，或進(jìn)樣前加AgNO3到樣品中沉淀Cl-;也可用閥切換技術(shù)，其方法是使樣品中弱保留的組分和90%以上的Cl-進(jìn)入廢液，只讓10%左右的Cl-和保留時(shí)間大于Cl-的組分進(jìn)入分離柱進(jìn)行分離。

　　(4)選擇適當(dāng)?shù)牧芟匆?

　　離子色譜分離是基于淋洗離子和樣品離子之間對(duì)樹(shù)脂有效交換容量的競(jìng)爭(zhēng)，為了得到有效的競(jìng)爭(zhēng)，樣品離子和淋洗離子應(yīng)有相近的親合力。下面舉例說(shuō)明選擇淋洗液的一般原則。用CO32-/HCO3-作淋洗液時(shí)，在Cl-之前洗脫的離子是弱保留離子，包括一價(jià)無(wú)機(jī)陰離子、短碳鏈一元羧酸和一些弱離解的組分，如F-、HCOO-、CH3COO-、AsO2-、CN-和S2-等。對(duì)HCOO-、CH3COO-、與F-、Cl-等的分離應(yīng)選用較弱的淋洗離子，常用的弱淋洗離子有HCO3-、OH-和B4O72-。由于HCO3-和OH-易吸收空氣中CO2，CO2在堿性溶液中會(huì)轉(zhuǎn)變成CO32-，CO32-的淋洗強(qiáng)度較HCO3-和OH-大，因而不利于上述弱保留離子的分離。B4O72-亦為弱淋洗離子，但溶液穩(wěn)定，是分離弱保留離子的推薦淋洗液。中等強(qiáng)度的碳酸鹽淋洗液對(duì)高親和力組分的洗脫效率低。對(duì)離子交換樹(shù)脂親合力強(qiáng)的離子有兩種情況，一種是離子的電荷數(shù)大，如PO43-、AsO43-和多聚磷酸鹽等;一種是離子半徑較大，疏水性強(qiáng)，如I-、SCN-、S2O32-，苯甲酸和檸檬酸等。對(duì)前者以增加淋洗液的濃度或選擇強(qiáng)的淋洗離子為主。對(duì)后一種情況，推薦的方法是在淋洗液中加入有機(jī)改進(jìn)劑(如甲醇、乙腈和對(duì)氰酚等)或選用親水性的柱子，有機(jī)改進(jìn)劑的作用主要是減少樣品離子與離子交換樹(shù)脂之間的非離子交換作用，占據(jù)樹(shù)脂的疏水性位置，減少疏水性離子在樹(shù)脂上的吸附，從而縮短保留時(shí)間，減少峰的拖尾，并增加測(cè)定靈敏度。

　　在離子色譜中，可由加入不同的淋洗液添加劑來(lái)改善選擇性，這種淋洗液添加劑只影響樹(shù)脂和所測(cè)離子之間的相互作用，而不影響離子交換。對(duì)與樹(shù)脂親合力較強(qiáng)的離子，如一些可極化的離子，I-和ClO4-，以及疏水性的離子，苯甲酸和三乙胺等，在淋洗液中加入適量極性的有機(jī)溶劑如甲醇或乙腈，可縮短這些組分的保留時(shí)間并改善峰形的不對(duì)稱(chēng)性。為了減少樣品離子與樹(shù)脂之間的非離子交換作用，減少樹(shù)脂對(duì)疏水性離子的吸附，在陰離子分析中，可在淋洗液中加入對(duì)氰酚。如測(cè)定1%NaCl中的痕量I-和SCN-時(shí)，加入對(duì)氰酚占據(jù)樹(shù)脂對(duì)I-和SCN-的吸附位置，從而減少峰的拖尾并增加測(cè)定的靈敏度。IC中，一價(jià)淋洗離子洗脫一價(jià)待測(cè)離子，二價(jià)淋洗離子洗脫二價(jià)待測(cè)離子，淋洗液濃度的改變對(duì)二價(jià)和多價(jià)待測(cè)離子保留時(shí)間的影響大于一價(jià)待測(cè)離子。若多價(jià)離子的保留時(shí)間太長(zhǎng)，增加淋洗液的濃度是較好的方法。

　　2.2 減少保留時(shí)間

　　縮短分析時(shí)間與提高分離度的要求有時(shí)是相矛盾的。在能得到較好的分離結(jié)果的前提下分析的時(shí)間自然是越短越好。為了縮短分析時(shí)間，可改變分離柱容量、淋洗液流速、淋洗液強(qiáng)度，在淋洗液中加入有機(jī)改進(jìn)劑和用梯度淋洗技術(shù)。

　　以上方法中最簡(jiǎn)便的是減小分離柱的容量，或用短柱。例如用3×500mm分離柱分離NO3-和SO42-，需用18min，而用3×250mm的分離柱，用相同濃度的淋洗液只用9min。但NO3-和SO42-的分離不好，若改用稍弱的淋洗液就可得到較好的分離。

　　大的進(jìn)樣體積有利于提高檢測(cè)靈敏度，但導(dǎo)致大的系統(tǒng)死體積，即大的水負(fù)峰，因而推遲樣品離子的出峰時(shí)間。如在Dionex的AS11柱上用NaOH為淋洗液，進(jìn)樣量分別為25μL、250μL和750μL時(shí)，F(xiàn)-的保留時(shí)間分別為2.0min、2.5min和3.6min。為了減小保留時(shí)間，最好用小的進(jìn)樣體積。

　　增加淋洗液的流速可縮短分析時(shí)間，但流速的增加受系統(tǒng)所能承受的最高壓力的限制，流速的改變對(duì)分離機(jī)理不完全是離子交換的組分的分離度的影響較大，例如對(duì)Br-和NO2-之間的分離，當(dāng)流速增加時(shí)分離度降低很多，而分離機(jī)理主要是離子交換的NO3-和SO42-，甚至在很高的流速時(shí)，他們之間的分離度仍很好。

　　增加淋洗液的強(qiáng)度對(duì)分離度影響與縮短分離柱或增加淋洗液的流速相同。用較強(qiáng)的淋洗離子可加速離子的淋洗，但對(duì)弱保留和中等保留的離子，會(huì)降低分離度。當(dāng)用弱淋洗液(如B4O72-)分離弱保留樣品離子時(shí)，弱保留離子，如奎尼酸鹽、F-、乳酸鹽、乙酸鹽、丙酸鹽、甲酸鹽、丁酸鹽、甲基磺酸鹽、丙酮酸鹽、戊酸鹽、一氯醋酸鹽、BrO3-和Cl-等得到較好分離。但一般樣品中都含有一些對(duì)陰離子交換樹(shù)脂親合力強(qiáng)的離子，如SO42-、PO43-、草酸鹽等，如果用等濃度淋洗，它們將在一小時(shí)之后甚至更長(zhǎng)時(shí)間才被洗脫。對(duì)這種情況，應(yīng)于3-5次進(jìn)樣之后，用高濃度的強(qiáng)淋洗液作樣品進(jìn)一次樣，將強(qiáng)保留組分從柱中推出來(lái)，或者用較強(qiáng)的淋洗液洗柱子半小時(shí)。在淋洗液中加入有機(jī)改進(jìn)劑，可縮短保留時(shí)間和減小峰的拖尾。

　　2.3 改善檢測(cè)靈敏度

　　首先是按說(shuō)明書(shū)操作，是儀器在最佳工作狀態(tài)，得到穩(wěn)定的基線，才可將檢測(cè)器的靈敏度設(shè)置在較高靈敏檔，這是提高檢測(cè)靈敏度的最簡(jiǎn)單方法，但此時(shí)基線噪音也隨之增大。

　　第二種方法是增加進(jìn)樣量。直接進(jìn)樣，進(jìn)樣量的上限取決于保留時(shí)間最短的色譜峰與死體積(IC中一般稱(chēng)水負(fù)峰)之間的時(shí)間，例如用IonPacCS12A柱，12mmol/L硫酸作淋洗液。進(jìn)樣體積1300μL，可直接用電導(dǎo)檢測(cè)低μg/L的堿金屬和堿土金屬，見(jiàn)圖5-11。圖中，Li (保留時(shí)間最小的峰)的保留時(shí)間為4.1min，水負(fù)峰在1.6min，Li 峰與水負(fù)峰之間相隔達(dá)2.5min，因此可直接用大體積進(jìn)樣。而在陰離子分析中，若用CO32-/HCO3-作流動(dòng)相，由于F-峰(保留時(shí)間最短的峰)靠近水負(fù)峰，若增加進(jìn)樣體積，水負(fù)峰增大，F(xiàn)-的峰甚至與水負(fù)峰分不開(kāi);另一方面由于F-的保留時(shí)間一般小于2min，若進(jìn)樣量大于1ml，流速為1mL/min-2mL/min，F(xiàn)-沒(méi)有足夠的時(shí)間參加色譜過(guò)程，因此峰拖尾定量困難。若用親水性強(qiáng)的固定相，以NaOH為淋洗液，特別是梯度淋洗時(shí)，由于梯度淋洗開(kāi)始時(shí)NaOH濃度低，又由于通過(guò)抑制器之后的背景溶液是低電導(dǎo)的水，幾乎無(wú)水負(fù)峰，這種情況可適當(dāng)增大進(jìn)樣量，圖5-12表明，若進(jìn)樣量為1000μL可直接測(cè)定0.1μg/L的常見(jiàn)陰離子。

　　第三種方法是用濃縮柱，但一般只用于較清潔的樣品中痕量成分的測(cè)定，用濃縮柱時(shí)要注意，不要使分離柱超負(fù)荷。柱子的動(dòng)態(tài)離子交換容量小于理論值的30%。用濃縮柱富集F-時(shí)，若樣品中同時(shí)還含有保留較強(qiáng)的離子，如SO42-或PO43-等，F(xiàn)-的回收不好。其原因是樣品中的SO42-或PO43-也起淋洗離子的作用，可將弱保留的F-部分洗脫下來(lái)。對(duì)弱保留的離子，若濃縮柱的柱容量不是足夠大，則用加大進(jìn)樣量方法所得到的結(jié)果較用濃縮柱好。

　　第四種方法是用微孔柱。離子色譜中常用的標(biāo)準(zhǔn)柱的直徑為4mm，微孔柱的直徑為2mm。因?yàn)槲⒖字�較標(biāo)準(zhǔn)柱的體積小4倍，在微孔柱中進(jìn)同樣(與標(biāo)準(zhǔn)柱)質(zhì)量的樣品，將在檢測(cè)器產(chǎn)生4倍于標(biāo)準(zhǔn)柱的信號(hào)。從動(dòng)力學(xué)的角度考慮，在相同的流動(dòng)線速度下，內(nèi)徑較大的柱子比內(nèi)徑較小的柱子有較大的洗脫體積，故樣品在內(nèi)徑較大的柱子內(nèi)被稀釋的程度較內(nèi)徑較小的柱子嚴(yán)重，另外，內(nèi)徑較小的柱子在進(jìn)行離子交換時(shí)更易洗脫，同時(shí)死體積較小，因此即使進(jìn)樣量較大也不會(huì)出現(xiàn)色譜峰嚴(yán)重拖尾的現(xiàn)象，同時(shí)可以避免使用濃縮柱時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)的由于過(guò)高的基體造成某些待測(cè)離子不能定量保留的現(xiàn)象。而且淋洗液的用量只為標(biāo)準(zhǔn)柱的四分之一，因而減少淋洗液的消耗。