離子色譜是高效液相色譜的一種，故又稱高效離子色譜(HPIC)或現代離子色譜，其有別于傳統離子交換色譜柱色譜的主要是樹脂具有很高的交聯度和較低的交換容量，進樣體積很小，用柱塞泵輸送淋洗液通常對淋出液進行在線自動連續電導檢測。

其主要用于環境樣品的分析，包括地面水、飲用水、雨水、生活污水和工業廢水、酸沉降物和大氣顆粒物等樣品中的陰、陽離子，與微電子工業有關的水和試劑中痕量雜質的分析。

離子色譜儀的系統構成由淋洗液系統、檢測系統、色譜泵系統、進樣系統、流路系統、分離系統、化學抑制系統和數據處理系統等組成。此外，可根據需要配置流動相在線脫氣裝置、自動進樣系統、流動相抑制系統、柱后反應系統和全自動控制系統等。

? 淋洗液系統

離子色譜儀常用的分析模式為離子交換電導檢測模式，主要用于陰離子和陽離子的分析。常用陰離子分析淋洗液有OH根體系和碳酸鹽體系等，常用陽離子分析淋洗液有甲烷磺酸體系和草酸體系等。

淋洗液的一致性是保證分析重現性的基本條件。為保證同一次分析過程中淋洗液的一致性，在淋洗液系統中加裝淋洗液保護裝置，可以將進入淋洗液瓶的空氣中的有害部分吸附和過濾，如CO2和H2O等。

? 檢測系統

離子色譜常用的檢測器是電導檢測器，其次是安培檢測器。

1、電導檢測器

電導檢測器是基于極限摩爾電導率應用的檢測器，主要用于檢測無機陰陽離子、有機酸和有機胺等。由電導池、電子線路、變換靈敏度裝置和數字顯示裝置等組成，電導池是核心部分。電導池的基本結構是在色譜柱流出液中放置兩個電極，然后通過電子線路測量溶液的電導值，檢測體積可達到微升甚至納升級。

當向電導池的兩個電極施加電壓時，溶液中的陰離子向陽極移動，陽離子向陰極移動。電解質溶液中的離子數目和離子的移動速率決定溶液的電阻大小，離子的移動速率取決于離子的電荷及其大小、介質類型、溶液溫度和離子濃度。所施加的電壓可以是直流電壓，也可以是正弦波或方波電壓。當施加的電壓確定后，可測量出電路中的電流值，即能測出電導值。

由于電導池中的等效電容的影響，施加到電導池上的電壓和電流之間的關系是非線性的，這給丈量電導值帶來很大困難。另外，活動相中本底電導值很高，從較大的背景值中正確丈量待測組分的信號，也是電導檢測中的重要題目。目前采用較多的方法有：雙極脈沖化學抑制型電導檢測、五電極檢測和模擬信號交流鎖相放大等技術。

(1)雙極脈沖檢測器

采用可變頻率雙極脈沖化學抑制型電導檢測方式，在流路上設置兩個電極，通過施加脈沖電壓，在合適的時間讀取電流，進行放大和顯示。容易受到電極極化和雙電層的影響。該檢測方式有效地抑制了電導池等效電容和活動相本底電導的影響，測定靈敏度高，線性范圍寬，穩定性好。

(2)四極電導檢測器

在流路上設置四個電極，在電路設計中維持兩測量電極間電壓恒定，不受負載電阻、電極間電阻和雙電層電容變化的影響，具有電子抑制功能(陽離子檢測支持直接電導檢測模式)。

(3)五極電導檢測器

采用五極電導丈量技術，在四極電導檢測模式中加一個接地屏蔽電極，大大提高了測量穩定性，在高背景電導下仍能獲得低噪聲，具有電子抑制功能(陽離子檢測支持直接電導檢測模式)。能有效地消除雙電層電容和電解效應的影響，在高背景電導下仍能獲得極低的噪聲水平，適合作非化學抑制型電導檢測器。

2、安培檢測器

安培檢測器是基于測量電解電流大小為基礎的檢測器，主要用于檢測具有氧化還原特性的物質。

(1)直流安培檢測模式

主要用于抗壞血酸、溴、碘、氰、酚、硫化物、亞硫酸鹽、兒茶酚胺、芳香族硝基化合物、芳香胺、尿酸和對二苯酚等物質的檢測。

(2)脈沖安培檢測模式

主要用于醇類、醛類、糖類、胺類(一二三元胺，包括氨基酸)、有機硫、硫醇、硫醚和硫脲等物質的檢測。不可檢測硫的氧化物。

(3)積分脈沖安培檢測模式

為脈沖安培檢測的升級檢測模式，適用于檢測脈沖安培檢測的物質。

? 色譜泵系統

1、材質

離子色譜的淋洗液為酸、堿溶液，與金屬接觸會對其產生化學腐蝕。如果選擇不銹鋼泵頭，腐蝕會導致色譜泵漏液、流量穩定性差和色譜柱壽命縮短等。離子色譜泵頭應選擇全PEEK材質(色譜柱正常使用壓力一般小于20MPa)。

2、類型

(1)單柱塞泵。

(2)雙柱塞泵：串聯雙柱塞泵、并聯雙柱塞泵。

3、壓力脈動消除方式

(1)電子脈動抑制。

(2)脈沖阻尼器。

? 流路系統

采用色譜專用管路、接頭及其它連接部件，保證全塑無污染溶出，保證材料的可靠性和使用壽命。材料有PEEK管(高壓區)、PTFE管、硅膠管(氣路或廢液用)、各種接頭和連接配件。

? 分離系統

分離系統是離子色譜的重要部件，也是主要耗材。

1、預柱

又稱在線過濾器，PEEK材質，主要作用是保證去除顆粒雜質。

2、保護柱

保護柱與分析柱填料相同，消除樣品中可能損壞分析住填料的雜質。如果不一致，會導致死體積增大、峰擴散和分離度差等。

3、分析柱

有效分離樣品組分。

? 化學抑制系統

抑制系統是離子色譜的核心部件之一，主要作用是降低背景電導和提高檢測靈敏度。抑制器的好壞關系到離子色譜的基線穩定性、重現性和靈敏度等關鍵指標。

1、柱－膠抑制

采用固定短柱或現場填充抑制膠進行抑制，不同的抑制柱交替使用，屬于間歇式抑制。

2、離子交換膜抑制

采用離子交換膜，利用離子濃度滲透的原理進行抑制。需要配制硫酸再生液，系統需要配置氮氣或動力裝置。

3、電解自再生膜抑制

利用電解水產生媒介離子和離子配合離子交換膜進行抑制(理想選擇)。

? 進樣系統

進樣系統是將常壓狀態的樣品切換到高壓狀態下的部件。保證每次工作狀態的重現性是提高分析重現性的重要途徑。

1、進樣閥

(1)材質

與色譜泵類似，選擇全PEEK材質的進樣閥才能保證儀器的壽命和分析結果的準確性。

(2)類型

手動進樣閥：進樣一致性靠人，系統集成性差。

電動進樣閥：進樣一致性較好，系統集成性高。

2、自動進樣器

進樣一致性好，系統集成性好。

? 數據處理系統

完成數據處理，聯通儀器。

離子色譜儀分離過程

以陰離子為例：

在色譜柱中，填充了無數的離子交換劑作為離子分離的固定相，固定相上吸附了很多陽離子。充滿色譜柱的流動相為某種鹽的溶液，在沒有樣品進入時，流動相中的陰離子和固定相的陽離子保持平衡。樣品中含有兩種待分離陰離子，基中體積較大的A與固定相的正電荷作用力較大，而體積較小的B作用力小。在樣品進入色譜柱后，陰離子A、B與流動相陰離子一同前進，三種離子不斷的交替占據與固定相陽離子相吸的位置；樣品陰離子A與正電荷的作用力較大因而移動較慢，而B移動較快，從而實現了分離。最終，因為流動相陰離子的數量有絕對優勢，所以樣品陰離子A、B都分流出色譜柱，對在不同時間流出色譜柱，對在不同時間流出色譜柱的樣品離子進行檢測，就可以知道樣品組分的種類與含量。

離子色譜類型

1、離子交換色譜

離子交換色譜以離子間作用力不同為原理，主要用于有機和無機陰、陽離子的分離。

2、離子排斥色譜

離子排斥色譜是利用溶質和固定相之間的非離子性相互作用進行分離的。它主要用于機弱酸和有機酸的分離，也可以用于醇類、醛類、氨基酸和糖類的分離。

3、離子對色譜

離子對色譜的分離機理是吸附、分離的選擇性主要由流動相決定。該方法主要用于表面活性陰離子和陽離子以及金屬絡合物的分離。

離子色譜主要用途

離子色譜主要用于環境樣品的分析，包括地面水、飲用水、雨水、生活污水和工業廢水、酸沉降物和大氣顆粒物等樣品中的陰、陽離子，與微電子工業有關的水和試劑中痕量雜質的分析。另外在食品、衛生、石油化工、水及地質等領域也有廣泛的應用。

經常檢測的常見離子有：

陰離子：F-、Cl-、Br-、NO2-、PO43-、NO3-、SO42-、甲酸、乙酸、草酸等。

陽離子：Li+、Na+、NH4+、K+、Ca2+、Mg2+、Cu2+、Zn2+、Fe2+、Fe3+等。

離子色譜儀分離測定常見的陰離子是它的專長，一針樣品打進去，約在20分鐘以內就可得到七個常見離子的測定結果，這是其他分析手段所無法達到的，關于陽離子的測定離子色譜法與AAS和ICP法相比則未顯示出優越性。

? 環境：大氣成分(粉塵、顆粒物、霧、酸氣)、酸雨、水質分析；

? 食品：污染成分、添加劑、固有成分、摻假、生產過程監控；

? 農業：農藥、肥料、土壤、飼料、糧食、植物分析；

? 醫學：血液、尿、輸液成分、臨床檢查、人體微量元素分析；

? 生物：蛋白質分離純化；

? 制藥：植物藥材、礦物藥成分、制劑成分分析；

? 材料：金屬材料、半導體材料、表面處理、超純水分析；

? 工業：原料分析、產品質量控制、電解電鍍液解析、造紙；

? 化工：原料和產品分析、反應過程監控；

? 日化：化妝品、洗滌劑、清潔劑、原料和產品成分分析。

總之，離子色譜作為一種快速、準確、方便的分析工具，在食品行業和其他領域都有著廣泛的應用前景和研究價值。