{dy}章离子色谱简介
1.1色谱的发展历史
色谱(chromatography)是一种分离的技术，随着现代化学技术的发展应运而生，20世纪初，在俄国的波兰植物化学家茨维特(Twseet)首先将植物提取物放入装有碳酸钙的玻璃管中植物提取液，由于在碳酸钙中的流速不同分布不同，因此在玻璃管中呈现出不同的颜色，这样就可以对各种不同的植物提取液进行有效的成分分离。到1907年，茨维特的论文用俄文公开发表，他把这种方法命名为chromatography,即中文的色谱这就是现代色谱这一名词的来源，但由于茨维特当时没有知名度而且能看懂俄文的人也不多，加之很快爆发了{dy}次世界大战，茨维特的分离方法一直被束之高阁。

20世纪20年代，许多植物化学家开始采用色谱方法对植物提取物进行分离，色谱方法才被广泛地应用，自20世纪40年代以来，以Martin为首的化学家，建立了一整套色谱的基础理论，使色谱分析方法从传统的经验方法总结归纳为一种理论方法。马丁等人还建立了气相色谱仪器，使色谱技术从分离方法转化为分析方法。20世纪50年代以后，由于战后重建和经济发展的需要，化学工业特别是石油化工得到广泛的发展，亟需建立快速方便有效的石化成分分析，而石化成分十分复杂，结构十分相似且多数成分熔点又比较低，气相色谱正好吻合石化成分分析的要求，效果十分明显有效。同样，石化工业的发展也使色谱技术，特别是气相色谱得到广泛的应用，气相色谱的仪器也不断得到改进和完善，气相色谱逐渐成为一种工业分析必不可少的手段和工具。20世纪60年代，气相色谱分析法逐渐趋于成熟，但20世纪60年代以来，生物技术飞速发展，生物成分复杂，相对分子质量大而且熔点沸点高，在高温条件下易分解，因此用气相色谱作为分析方法已经不能满足对生物成分分析测试的要求。于是，人们就重新考虑采用液相色谱，并进一步提高传统的液相色谱的分离效率，因此，液相色谱成为一种分析工具，即高效液相色谱(HPLC)。与传统液相色谱不同的是，高效液相色谱采用了高压泵及填有很细的颗粒高效色谱柱，可以对许多成分进行高效分离和分析，由于高效液相色谱通常采用紫外可见光度检测，而大多数有机化合物均有紫外可见吸收，因此高效液相色谱可以对大量有机化合物进行分析，它在生物科学中得到广泛的应用，特别是对高沸点高熔点。20世纪70年代以后，国际上不论是气相色谱还是高效液相色谱均成为各行各业必不可少的分析工具，广泛应用于各个生产研究领域。20世纪80年代以后，我国也大规模采用气相色谱和高效液相色谱，随着环境科学的发展，不仅需要对大量有机物质进行分离和检测，而且也要求对大量无机离子进行分离和分析。1975年，美国Dow化学公司的H.Small等人，首先提出了离子交换分离抑制电导检测分析思维，即提出了离子色谱这一概念。离子色谱概念一经提出，便立即被商品化产业化。由Dow公司组建的Dionex公司最早生产离子色谱并申请了专利。我国从20世纪80年xx始引进离子色谱仪器，在我国八五九五科技攻关项目中，均列有离子色谱国产化的项目，对其进行了重点技术攻关。对离子色谱技术的高度重视，使离子色谱目前有了中国产品。20世纪80年代以后，一种新型的色谱技术，毛细管电泳技术随之出现。毛细管电泳分离效率高，取样量少，与传统的色谱分析相比更为优越。这些优点使毛细管电泳的研究成为色谱技术又一新的热点。而20世纪90年代以来，以毛细管电泳为基础的微分析芯片又将分析科学带入一个全新的领域。

色谱技术作为一种成熟的分析方法，广泛应用于世界各国的生产研究领域。当前，在国外不论是气相色谱，还是高效液相色谱，离子色谱，毛细管电泳均是各行各业分析测试的{sx}工具，特别是作为科学研究中的色谱技术，更是一种必不可少的分析方法。我国这几年的色谱技术也有了长足的进展，但由于经费仪器设备等问题的制约，色谱在我国还没有像发达国家那样得到广泛应用(除了气相色谱技术之外)。因此，在我国色谱技术还有进一步开发利用的广阔前景

1.2色谱的分类

色谱的分类有多种，主要按两相的状态及应用领域的不同，可分为两大类。
1.按应用领域不同分类
制备色谱
半制备色谱
色谱分析
2.以流动相和固定相的状态分类
气相色谱：气固色谱、气液色谱
液相色谱：液固色谱、液液色谱
超临界色谱
毛细管电泳

而许多分类均是兼顾色谱类型和色谱仪器应用的广泛性而言的，如Journal of Chromatography Science它每年列出全世界主要色谱仪器和供应商、各类仪器的特点和组成等。从上述各类分类情况看，离子色谱本身是液相色谱的一个大类，但由于离子色谱的广泛应用，已逐渐成为一个独立的大类。尽管离子色谱1975年才诞生，但国际上一些主要的文献，如美国化学文摘(CA)、英国分析化学文摘(AA)等，从20世纪80年xx始，均将离子色谱单独分类，成为与高效液相色谱、气相色谱和毛细管电泳并列的色谱类型，这说明在色谱领域中离子色谱具有重要的地位。

1.3离子色谱的诞生

我们很早就知道离子交换色谱可以对许多物质进行分离，如阳离子交换树脂可以分离阳离子，而阴离子交换树脂可以分离阴离子。离子交换色谱是高效液相色谱分离的一种方法，但传统的高效液相色谱分析方法主要采用紫外及可见光检测器，大多数有机化合物有足够的共轭双键，具备一定的紫外吸收，因此高效液相色谱可以对大多数有机化合物进行分析。对于大多数无机离子，虽然可以用离子交换色谱分离，但是由于没有紫外吸收和合适的检测手段，使之无法用高效液相色谱(HPLC)进行分析。前面已经提到，离子色谱最早是在1975年由美国Dow化学公司的H.Small等人首先提出的，离子色谱与传统的HPLC方法不同点在于检测原理。我们知道，对于大多数电离物质，在溶液中电离产生电导，通过对它们的电导检测就可以对它的电离程度进行分析，由于在稀溶液中大多数电离物质xx电离，因此可以通过电导检测被测物质的含量。所以电导率的测定已经成为一种十分有用的水溶液分析工具。能否采用电导作为色谱检测的工具呢? 以前也有人进行了大量的尝试，但问题尚未得到{zh1}解决，传统的水溶液中，阴离子和阳离子的定性和定量分析，往往对不同离子需要采用不同的方法，而样品基体对测定会产生干扰，影响测定。因此痕量的、性质相似的离子测定，往往是十分困难的。在分离离子态物质时，可以采用离子交换树脂，例如用树脂去除离子态的不纯，将其浓缩成一种或多种物质并催化，化学反应和分离不同离子，对于离子的分离有大量的离子交换树脂分离方案，但却没有出现相关的商品化仪器，仪器在线的检测器可以提供快速重复性的分析，这在离子色谱诞生前就已经出现。而液相色谱中采用的检测器，对离子色谱却不太适合，如光度检测器是高效液相色谱中最常用的检测器，它可以测定在一定波长有吸收的物质，而采用的淋洗液必须是在此波长下没有任何吸收，但大多数常见离子只有在低波长条件下才能吸收，将这些物质转化为有光度吸收的物质，需要一定的试剂反应条件和特定的分析波长，这方面典型的例子就是氨基酸分析，采用茚三酮(ninhydrin)和邻苯二醛(o-phthaldehyde)发色后，进行吸光光度或荧光检测。折光指数检测器难以对痕量离子进行高灵敏的检测，而电化学检测需要离子态物质具有易氧化或还原性质，它只有在特定的情况下才可以采用。由于在溶液中，不同离子都不同程度地表现出一定的电导，所以离子色谱通用检测器可以电导检测器为基础，但关键问题是，不仅被测离子具有电导而且一般淋洗液本身是一种电离物质，具有很强的电离度。因此采用电导检测时被测离子的电导会被湮没在淋洗液电导之中，以致无法对低含量被测离子进行检测。为了减少高背景电导问题，当时在Dow公司的W.Bauman博士提出了很关键的设想，在分离柱后串联第二种树脂以减少背景电导，即在一根色谱柱中一大半填入低交换容量，含有磺酸基的苯乙烯二乙烯苯聚合物作为分离树脂，而小部分大交换容量的季铵盐的苯乙烯二乙烯苯聚合物树脂填入色谱柱的下半部分作为抑制树脂。它可以很好地分离钠离子和钾离子，这一系统的关键是，将高电导的HCl转化成低电导的水，当色谱柱的抑制树脂中的氢离子逐步转化成氯离子后，这种双功能色谱柱就不再有抑制HCl的功能，而且抑制树脂从氯离子型再生成氢离子型也比较困难。
H.Small和T.S.Stevens采用这一原理制成了{dy}台离子色谱仪，在分离用的离子交换柱后端加入不同极性的离子交换树脂填料，该树脂填料呈氢型或氢氧根型，如阴离子交换柱后端加入氢型的阳离子交换树脂填料，阳离子交换柱后端加入氢氧根型的阴离子交换树脂填料，当由分离柱流出的携带待测离子的洗脱液，在检测前发生两个简单而重要的化学反应，一个是将淋洗液转变成低电导组分以降低来自淋洗液的背景电导，另一个是将样品离子转变成其相应的酸或碱以增加其电导。

这种在分离柱和检测器之间降低背景电导值而提高检测灵敏度的装置，后来组成独立组件称为抑制柱(或抑制器)，通过这种方式使电导检测的应用范围扩大了。在H.Small等人提议下，称这种液相色谱为离子色谱。离子色谱一经诞生就立即商品化，美国从20世纪70年代中期，就生产了离子色谱仪并获得有关的专利，Dow化学公司组建Dionex公司专门生产和研制离子色谱仪。

由于H.Small等人研制的抑制型离子色谱仪是专利产品，只有Dionex公司可以生产和销售，人们设想采用其他途径研制离子色谱仪。这其中最为成功的是在美国依阿华州立大学J.S. Fritz等人提出非抑制型离子色谱，即采用低交换容量的离子交换树脂制成色谱柱，采用弱酸及其盐类作为淋洗液，对不同离子进行淋洗。在控制一定pH值的条件下，背景电导比较低，可以不加抑制器直接电导检测，该方法称为非抑制电导离子色谱。由于非抑制型离子色谱只采用了分离柱，人们通常称之为单柱型离子色谱，而对应的称为抑制型离子色谱，由于采用分离柱和抑制器又称为双柱型离子色谱。

20世纪80年代初，离子色谱已经广泛地被人们所认同接受，离子色谱的销售量每年以15%以上的速度递增。美国化学文摘及英国的分析化学文摘，专门将离子色谱分成独立的一类，而Journal of Chromatography Science每年在介绍色谱仪器时，将其分为液相色谱、气相色谱、离子色谱和毛细管电泳4大类型。国际上每年都召开国际离子色谱学术会议，至今已经召开了十四届。而国内目前也每两年召开一次全国性离子色谱会议和一些区域性的离子色谱协作会议，由此可见离子色谱学科以飞快的速度向前发展。

1.4离子色谱的分离类型

离子色谱的分离原理可以分3种不同类型，主要分为离子交换色谱、离子对色谱和离子排斥色谱。

一 离子交换色谱

离子色谱分离主要是应用离子交换的原理，采用低交换容量的离子交换树脂来分离离子，它在离子色谱中应用最广泛，其主要填料类型为：有机离子交换树脂以苯乙烯二乙烯苯共聚体为骨架，在苯环上引入磺酸基形成强酸型阳离子交换树脂，引入叔胺基而成季胺型强碱性阴离子交换树脂，此交换树脂具有大孔或薄壳型或多孔表面层型的物理结构，以便于快速达到交换平衡，离子交换树脂耐酸碱可在任何pH范围内使用，易再生处理，使用寿命长。缺点是机械强度差、易溶胀、易受有机物污染。
硅质键合离子交换剂：以硅胶为载体，将有离子交换基的有机硅烷与基表面的硅醇基反应形成，化学键合型离子交换剂。其特点是：柱效高、交换平衡快、机械强度高，缺点是不耐酸碱，只宜在pH2-8范围内使用。

二 离子对色谱

离子对色谱的固定相为疏水型的中性填料，可用苯乙烯二乙烯苯树脂或十八烷基硅胶(ODS)，也有用C8硅胶或CN固定相流动相，由含有所谓对离子试剂和含适量有机溶剂的水溶液组成，对离子是指其电荷与待测离子相反并能与之生成疏水性离子对，化合物的表面活性剂离子，用于阴离子分离的对离子是烷基胺类，如氢氧化四丁基铵、氢氧化十六烷基三甲烷等，用于阳离子分离的对离子是，烷基磺酸类，如己烷磺酸钠庚烷磺酸钠等，对离子的非极性端，亲脂极性端亲水其CH2键越长，则离子对化合物在固定相的保留越强，在极性流动相中往往加入一些有机溶剂，以加快淋洗速度，此法主要用于疏水性阴离子以及金属络合物的分离，至于其分离机理则有3种不同的假说，反相离子对分配离子交换以及离子相互作用。

三 离子排斥色谱

它主要根据Donnon膜排斥效应，电离组分受排斥不被保留，而弱酸则有一定保留的原理制成。离子排斥色谱主要用于分离有机酸以及无机含氧酸根，如硼酸根、碳酸根和硫酸根、有机酸等，它主要采用高交换容量的磺化H型阳离子交换树脂为填料，以稀盐酸为淋洗液。

1.5离子色谱的检测方法

随着离子色谱的广泛应用，离子色谱的检测技术已由单一的化学抑制型电导法，发展为包括电化学、光化学和与其他多种分析仪器联用的方法。

一 抑制电导检测法

抑制型电导技术由最初的抑制柱技术，又经历了可连续再生式的纤维管微膜抑制器阶段，{zx1}的抑制技术采用电解抑制法，使抑制电导检测可以自动进行而不必采用传统的再生液。通过电导抑制可以使背景电导值很低而检测灵敏度可以达到很高水平。
因此，目前大多数离子色谱基本上还是采用抑制电导法检测，无论是痕量测定的电场、还是半导体工业，抑制电导检测始终是最理想的方法。

二 直接电导检测法

目前单柱法已发展为可补偿高达6000S背景电导的电导检测器，五极式电导仪可xx极化和电解效应以降低噪音水平，提高单柱法检测的灵敏度和稳定性。

阳离子单柱法检测信号是离子电导与淋洗液电导之差，一般情况下为负值，只要淋洗条件得当单柱法同样可达到很高的灵敏度。

三 紫外吸收光度法

在195-220nm具强紫外吸收的阴离子，可用弱紫外吸收的淋洗液直接进行。紫外吸收其选择性和灵敏度都很高，它使硝酸根、亚硝酸根等离子可检测至g/L。间接紫外检测用于本身不具紫外吸收离子的分析，淋洗液具强紫外吸收，检测信号为负值，阴离子淋洗液多用芳香有机酸和邻苯二甲酸盐、磺基苯甲酸盐等。阳离子则以具紫外吸收的Cu2+或Ce3+溶液为淋洗液。

四 柱后衍生光度法

包括重金属、碱土金属、碱金属、稀有金属等40余种金属离子，可用吡啶偶氮间苯二胺(PAR)柱后衍生光度法检测，方法既灵敏又实用。重金属和碱土金属的检出限达g/L级，偶氮胂亦为稀土金属离子的高灵敏柱后衍生剂，铬天青S、十六烷基三甲胺、Triton X 100对痕量铝离子和铁离子，水溶性卟啉衍生物对痕量Cd2+、Hg2+、Zn2+的检测均是高选择性和高灵敏度。衍生试剂柱后衍生荧光法主要用于氨基酸和胺类化合物的检测，也可能发展为稀土测定的选择性衍生方法。

五 电化学法

安培法用于选择性检测某些能在电极表面发生氧化还原反应的离子，如亚硝酸根、氰根、硫酸根、卤素离子、硫氰根等无机离子，以及一些胺类、酚类等易氧化还原的有机离子，亦用于重金属离子的检测。卤素和氰根亦可用库仑法检测，或应用银电极的电位检测，还可用铜离子电极电位法检测。阳离子和阴离子库仑法还用于As3+、As5+和Mo6+、Cr3+的检测

六 与元素选择性检测器联用法

将离子色谱的分离优势与元素选择性检测方法联用，可以结合分离及高选择性和高灵敏度的优势，并可用于某些元素的形态分析，如用原子吸收检测亚硒酸、硒酸、亚砷酸、砷酸等，等离子体发射光谱用于Cr3+、Cr6+和砷、硒的检测。

1.6离子色谱的新进展

一. 新型电化学技术在离子色谱中的应用

当前离子色谱发展的一个{zx1}动向是由电化学技术结合新型高分子材料，并逐渐在离子色谱中得到广泛的应用最显著的例子如下：
(1) 电化学自再生抑制器电解法 用于离子色谱抑制最初由我国厦门大学田昭武院士等提出并分别申请了中国和美国专利实现商品化。美国Dionex公司对这一方法进行了改进，使抑制器的再生液只加水就能完成通过水电解产生的H+或OH-完成背景电导抑制，抑制器xx不必外加再生液就能完成电导抑制，使抑制型离子色谱的操作更为方便。而美国Alttech公司则采用固相电解法，利用树脂实现电导抑制，由电解产生H实现电化学再生，再将碳酸盐淋洗液中的CO2去除，以进一步降低背景电导值，从而实现了碳酸的梯度淋洗。

(2) 淋洗液发生器 通过水电解法产生OH-或H+，与树脂中已经结合的K+或C-形成KOH或HCl成为淋洗液。这种方法减少了OH-，因空气中CO2干扰使基线不稳、背景改变的情况。同时所产生的KOH浓度可以通过电流进行控制很容易地进行梯度淋洗。

(3) 离子回流H.Small等人在1998年提出了离子色谱的新设想，离子回流。其原理是将离子色谱淋洗液发生器及离子色谱电化学自再生抑制器串联，从此离子色谱的淋洗形成一个循环系统，使离子色谱方法又有一个更新的概念，为此他本人在1998年日本大阪再次获得离子色谱学术大奖。

二. 新型离子色谱柱研制和应用

新型离子色谱柱的发展方向，除了提高离子色谱的效率外，主要从两个方面进行。首先为了进一步开发离子色谱的功能，提出了新型的离子色谱柱。目前除了常规离子色谱柱外，还有同时具有阳离子和阴离子交换功能的混合床离子色谱柱和同时具有离子交换功能和反相保留机理的多维色谱柱，这些柱的应用使离子色谱的使用领域得到扩大，特别在阴阳离子的同时分析和有机物疏水性离子的分析中得到广泛应用。

其次就是从提高离子色谱柱寿命、扩大可用范围上发展。采用特殊的离子交换材料、高的交联度使离子色谱柱可以承受有机溶剂，以大大增强离子色谱柱的抗有机污染能力。

三. 新型分离方法

新的分离方法也为离子色谱的应用领域的扩大打下基础，在众多创新的分离手段中，旅居日本的中国学者胡文治等提出的静电离子色谱颇有创意，其方法可以用纯水洗脱并用于多种阴阳离子的分离和离子的形态分析。大环类化合物如烷冠醚等，结合在离子色谱柱上可以对一些化合物有特定的选择性，也是离子色谱分离的一个新动向，它为离子色谱的分离提供了一条新的发展途径。

四. 新的检测手段的应用

离子色谱的检测方式也在不断发展，新的检测技术在离子色谱中得到广泛应用。目前，国外主要是向新的联用技术方向发展，如离子色谱通过电解质抑制后进入质谱进行检测，该分析方法已经用于农药的分析。

国内也从扩大离子色谱应用领域着手，如通过间接抑制电导检测方法解决抑制电导检测无法测定弱电离物质等问题。姚守拙院士等提出压电体声波检测可以使高背景电导在单柱型离子色谱中得到广泛的应用，解决了长期困扰单柱型离子色谱检测的不稳定问题。而由汪尔康院士等提出的采用电化学安培检测原理对电极进行膜修饰，研制成通用型阴离子和阳离子的检测器，则使离子色谱更为小型化更为方便快捷。

第二章离子色谱仪器

离子色谱仪器一般由流动相输运系统、进样系统、分离系统、抑制或衍生系统、检测系统及数据处理系统等几部分组成其组件构造如图2.1所示(略)

2.1离子色谱流动相输运系统

离子色谱仪器的输液系统，包括贮液罐、高压输液泵、梯度淋洗装置等。与高效液相色谱的输液系统基本相似

一.贮液罐

溶剂贮存。主要用来供给足够数量并符合要求的流动相，对于溶剂贮存器的要求是：
(1)必须有足够的容积以保证重复分析时有足够的供液
(2)脱气方便
(3)能承受一定的压力
(4)所选用的材质对所使用的溶剂一律惰性
由于离子的流动相一般是酸碱盐或络合物的水溶液，因此贮液系统一般是以玻璃或聚四氟乙烯为材料，容积一般以0.54L为宜。溶剂使用前必须脱气，因为色谱柱是带压力操作的，在流路中易释放气泡造成检测器噪声增大，使基线不稳、仪器不能正常工作，这在流动相含有有机溶剂时更为突出。脱气方法有多种，在离子色谱中应用比较多的有如下方法
(1)低压脱气法 通过水泵、真空泵抽真空，可同时加温或向溶剂吹氮，此法特别适用纯水溶剂配制的淋洗液
(2)吹氦气或氮气脱气法 氦气或氮气经减压通入淋洗液，在一定压力下可将淋洗液的空气排出
(3)超声波脱气法 将冲洗剂置于超声波清洗槽中，以水为介质超声脱气。一般超声30min左右可以达到脱气目的。新型的离子色谱仪在高压泵上带有在线脱气装置，可自动对淋洗液进行在线自动脱气。

二.高压输液泵

高压输液泵是离子色谱仪的重要部件，它将流动相输入到分离系统使样品在柱系统中完成分离过程。离子色谱用的高压泵应具备下述性能
(1)流量稳定 通常要求流量精度应为1%左右，以保证保留时间的重复和定性定量分析的精度
(2)有一定输出压力 离子色谱一般在20MPa状态下工作，比高效液相色谱略低
(3)耐酸碱和缓冲液腐蚀 与高效液相色谱不同，离子色谱所有淋洗液含有酸或碱，泵应采用全塑Peek材料制作
(4)压力波动小、更换溶剂方便、死体积小、易于清洗和更换溶剂
(5)流量在一定范围任选并能达到一定精度要求
(6)部分输液泵具有梯度淋洗功能
目前离子色谱应用较多的是往复柱塞泵，只有低压离子色谱采用蠕动泵，但蠕动泵所能承受的压力太小实际操作过程中会出现问题，由于往复柱塞泵的柱塞往复运动频率较高，所以对密封环的耐磨性及单向阀的刚性和精度要求都很高。密封环一般采用聚四氟乙烯添加剂材料制造，单向阀的球阀座及柱塞则用人造宝石材料。往复泵有单柱塞双柱塞,往复单柱塞泵的结构如图。(略)

1. 电机2.凸轮3.柱塞]4.泵腔56.吸排单向阀7.密封环8.弹簧

一般来说双柱塞流量更平稳脉动小，但构造复杂价格也比较高，高效液相色谱采用不锈钢或钛合金材料。与高效液相色谱相比，离子色谱的泵体则采用全塑系统，从而对酸碱盐有抗污染的性能并保证了对金属离子测定的准确性

1.单柱塞泵

单柱塞泵结构如图2.2所示。这种泵的压力和流量波动大，采取一些必要的措施，如增加阻尼器、对凸轮形状作特别设计以及利用先进的电子技术，也可获得满意的结果。早期的离子色谱和一些简易型离子色谱仪常采用单柱塞泵系统

2.双柱塞泵

双柱塞泵即两个泵头并联使用，凸轮相差180，使压力和流量波动减少。因此这种双柱塞泵可以不加阻尼器直接进入分离系统可以进行低压梯度淋洗，如今大多数xx离子色谱仪均已经采用双柱塞泵。

目前{zx1}型的微孔型离子色谱仪，由于其采用的色谱柱为2mm内径，为常规的4mm内径的色谱柱横截面的1/4，因此在线速度不变的条件下其流速为常规色谱的1/4，因此它采用的泵的流速为0.01-2.50 ml/min。其主要特点是柱塞比较小，但结构与常规的离子色谱仪相似。由于流速的减小可以大大减少溶剂的用量，如以同样的量进样灵敏度可以增大到原来的4倍。

三.梯度淋洗装置

梯度淋洗和气相色谱中的程序升温相似，给色谱分离带来很大的方便。但离子色谱电导检测器是一种总体性质的检测器，因此梯度淋洗一般只在含氢氧根离子的淋洗液中，采用抑制电导检测时，才能实现。采用梯度淋洗技术，可以提高分离度、缩短分析时间、降低检测限，它对于复杂混合物，特别是保留强度差异很大的混合物的分离是极为重要的手段。另外，新型抑制器通过脱气使淋洗液中CO2去除，碳酸盐的淋洗液背景电导很低，使灵敏度大大增加，也可以实现碳酸盐的梯度淋洗。离子色谱梯度淋洗可分为低压梯度和高压梯度两种现，分别介绍如下：

1.低压梯度

图2.3是一种目前离子色谱较为广泛采用的低压梯度装置，可进行四元梯度。它通过电磁比例阀的开关频率，由控制器控制，再改变控制器程序，即可得一任意混合浓度。

1.淋洗液槽2.(隔板)接头3.真空室4.比例阀5.起动阀6.泵头7.压力传感器

2.高压梯度

它是由两台高压输液泵、梯度程序控制器、混合器等部件所组成。两台泵分别将两种淋洗液输入混合器，经充分混合后，进入色谱分离系统。它又称为泵后高压混合形式。

梯度淋洗的溶剂混合器，必须具备容积小、无死区、清洗方便、混合效率高等性能，能获得重复的滞后时间短的梯度淋洗效果。
目前美国Dionex公司{zx1}的淋洗液发生器EG40，只要加入纯水就能自动生成淋洗液，它可以通过控制电流达到淋洗液梯度的目的。

2.2 离子色谱的进样系统

离子色谱的进样主要分为3种类型，即气动、手动和自动进样方式。

一.手动进样阀

手动进样采用六通阀，其工作原理与HPLC相同，但其进样量比HPLC要大，一般为50uL。它的结构如图2.4所示。其定量管接在阀外，一般用于进样体积较大时的情况，样品首先以低压状态充满定量管，当阀沿顺时针方向旋至另一位置时，即将贮存于定量管中固定体积的样品送入分离系统。

二.气动进样阀

气动阀采用一定氦气或氮气气压作动力，通过两路四通加载定量管后进行取样和进样。它有效地减少了手动进样因动作不同所带来的误差，其结构如图2.5所示。

图2.5气动进样阀装置图

1.气路接头2.密封圈3.活塞4.活塞密封圈5.三通阀芯6.阀体7.孔面8.压力螺栓

三.自动进样

自动进样器是在色谱工作站控制下，自动进行取样、进样清洗等一系列操作，操作者只须将样品按顺序装入贮样机中。圆盘式自动进样的工作步骤如下：
(1)电机带动贮样盘旋转待分析样品置于取样针正下方
(2)电机正转丝杆带动滑块向下移，把取样针插入样品塑料盖，滑块继续下移将瓶盖推入瓶内，在瓶盖挤压下样品经管道流入进样阀定量管完成取样动作
(3)进样阀切换完成进样
(4)电机反转丝杆带动滑块上移取样针恢复原位
自动进样可以达到很宽的样品进样量范围的目的。

2.3 离子色谱的分离系统

离子色谱是一种分离分析方法，因此分离系统是离子色谱的核心和基础，而离子色谱柱是离子色谱仪的心脏，要求它柱效高、选择性好、分析速度快等。离子色谱是一种液固色谱，为高效液相色谱的一种，但柱填料和分离机理有其自身特点。离子色谱柱的研究也是离子色谱领域的一个热点课题，离子色谱柱填料的粒度一般在5-25um之间，比高效液相色谱的柱填料略大，因此其压力比高效液相色谱的要小。一般为单分散而且呈球状。

一.高分子聚合物填料

离子色谱中使用得最广泛的填料是聚苯乙烯二乙烯苯共聚物。其中阳离子交换柱一般采用磺酸或羧酸功能基，阴离子交换柱填料则采用季胺功能基或叔胺功能基。离子排斥柱填料主要为全磺化的聚苯乙烯二乙烯苯共聚物。这类离子交换树脂可在pH0-14范围内使用，如果采用高交联度的材料来改进，还可兼容有机溶剂以抗有机污染。一般来说，离子交换型色谱柱的交换容量均很低。

二.硅胶型离子色谱填料

该填料采用多孔二氧化硅柱填料制得，是用于阴离子交换色谱法的典型薄壳型填料。它是用含季胺功能基的甲基丙烯十醇酯，涂渍在二氧化硅微球上制备的。阳离子交换树脂是用低相对分子质量的磺化氟碳聚合物涂渍在二氧化硅微粒上制备的，这类填料的pH值使用范围为4-8，一般用于单柱型离子色谱柱中。

三.色谱柱结构

一般分析柱内径为4mm，长度为100-250mm，柱子两头采用紧固螺丝。xx仪器特别是阳离子色谱柱，一般采用聚四氟乙烯材料，以防止金属对测定的干扰。随着离子色谱的发展，细内径柱受到人们的重视，2mm柱不仅可以使溶剂消耗量减少，而且对于同样的进样量灵敏度可以提高4倍。

2.4 离子色谱的抑制系统

对于抑制型(双柱型)离子色谱系统，抑制系统是极其重要的一个部分，也是离子色谱有别于高效液相色谱的最重要特点。抑制器的发展经历了多个发展时期，而目前商品化的离子色谱仪亦分别采用不同的抑制手段及相关研究成果。

一.树脂填充抑制柱

该抑制系统采用高交换容量的阳离子树脂填充柱(阴离子抑制)，通过硫酸将树脂转化为氢型。它抑制容量不高，需要定期再生，而且死体积比较大，对弱酸根离子由于离子排斥的作用往往无法准确定量。

这类抑制器目前已经基本不用，但美国Alttech公司将这类抑制器加以改进，使填充柱需要再生时会变色，并采用电化学法再生，大大改进了传统的方法，提高了抑制器的性能。

阳离子抑制的情况与此正好相反，它采用高交换容量的阴离子树脂作填充柱。

二.纤维抑制器

这种抑制系统采用阳离子交换的中空纤维作为抑制器，外通硫酸作为再生液，可连续对淋洗液进行再生。这种抑制器的死体积比较大、抑制容量也不高。

三.微膜抑制器

这种抑制系统采用阳离子交换平板薄膜，中间通过淋洗液而外两侧通硫酸再生液。这种抑制器的交换容量比较高、死体积很小、可进行梯度淋洗。

四.电解抑制器

这种抑制系统采用阳离子交换平板薄膜，通过电解产生的H+对淋洗液进行再生。早期的这类抑制器是由我国厦门大学田昭武发明并投入了生产，但它需要定期加入硫酸来补充H+。美国Dionex公司对这类抑制器进行了改进，使之成为自再生，只要用淋洗液自循环或去离子水电解就可能实现再生，抑制容量可以通过改变电流的大小加以控制，而且死体积很小。美国Alttech公司采用填充柱抑制器，通过合适的电解进行再生，同样具有方便高效的功能，其{zx1}的DS Plus型抑制器在化学抑制和电化学再生的基础上再进行了二氧化碳的排除，可以有效降低背景电导值，以实现不同碳酸盐的梯度淋洗。

2.5 离子色谱的检测系统

电导检测是离子色谱检测方式中最常用的一种。由于电导池中的等效电容的影响，施加到电导池上的电压和电流之间的关系是非线性的，这给测量电导值带来很大困难。另外，流动相中本底电导值很高，从较大的背景值中准确测量待测组分的信号，也是电导检测中的重要问题。目前采用较多的方法有双极脉冲化学抑制型电导检测、五电极检测和模拟信号交流锁相放大等技术。

一.双极脉冲电导检测

采用可变频率双极脉冲化学抑制型电导检测方式。以美国Dionex公司为代表，该检测方式有效地抑制了电导池等效电容和流动相本底电导的影响，测定灵敏度高、线性范围宽、稳定性好。

它采用8085芯片作为中心处理器(CPU)，通过处理机输入输出部件(PIO)对其他单元进行控制。由CPU时钟分频触发后产生双极脉冲，经整形后送至电导池，电导池返回的信号在第二个脉冲后被采样并转换为一个直流信号，此信号与温度测定信号交替送入电压频率变换器，数字信号送至CPU。在进行补偿时，CPU将这个信号处理后通过DA(补偿)转换器送回放大电路，对原信号进行补偿。直至比较输出呈OK状态信号的输出，也是通过VF变频电路送至CPU，CPU对其处理后通过DA(输出)变频电路经驱动器输出至数据处理器。

二.五电极电导检测

采用五电极电导测量技术，能有效地xx双电层电容和电解效应的影响。其结构特点是在流路上设置4个电极，在电路设计中维持两测量电极间电压恒定，不受负载电阻、电极间电阻和双电层电容变化的影响，因此两测量电极间的电流变化，可从负载电阻两端取出信号进行放大和显示，第五电极为屏蔽电极，它有助于提高测量的稳定性。五电极式电导检测器有效地xx了极化和电解效应的影响，在高背景电导下仍能获得极低的噪声水平，适合作非化学抑制型电导检测器。

此外离子色谱还可以采用紫外可见光、荧光、安培等高效液相色谱常用的检测器。其原理与常规的高效液相色谱检测相似，检测的原理和应用将在第四章详细讨论。

2.6 离子色谱的数据处理系统

离子色谱一般柱效不高，与气相色谱和高效液相色谱相比，一般情况下离子色谱分离度不高，它对数据采集的速度要求不高，因此能够用于其他类型的数据处理系统同样也可用于离子色谱中。而且在常规离子分析中，色谱峰的峰形比较理想，可以采用峰高定量分析法进行分析。主要数据处理系统为