水质监测中离子色谱的应用探究

马雪

摘要：随着社会经济的发展，人们的生活水平和质量都得到了明显提高，人们对水环境安全也日益关注。在水体中含有多种成分，对这些常规离子的含量进行检测和监测，才能保障水质环境的安全。近年来，在水质监测方面，离子色谱技术得到了广泛应用，基于此，本文进行了相关研究，概述了离子色谱法，分析了离子色谱法在水质监测中的应用，并进行了案例探究，以供参考。

关键词：离子色谱;水质监测;原理

离子色谱技术在我国的水环境监测中一直占有重要地位，对水环境进行全面的水质监测在水环境的维护与治理方面具有重要意义。因此，充分了解离子色谱技术的分离机理，理解技术关键环节，把握技术优势是在水质监测中广泛应用离子色谱技术的基础与前提。

1 离子色谱技术概述

1.1离子色谱技术原理及特点

离子色谱法发展于20世纪70年代中期，并很快地成为分析水溶液中阴离子的最佳分析手段。液相色谱法是一种以液体作为流动相的色谱技术，在经典液相色谱法的基础上，通过气相色谱法理论的引人，在技术上采用髙压输液菜、髙效固定相与高灵敏度监测器，从而实现了分析速度快，分离效率高于操作，数据处理自动化。这类色谱技术成为高效液相色谱法，离子交换色谱是其重要的分支，即以离子交换剂为固定相，基于离子交换树脂上可电离的离子与流动相中具有相同电荷的溶质离子发生可逆交换，并利用这些离子对交换树脂的亲和力的差异来实现彼此分离。利用溶剂中电离产生的离子一般情况下都能利用离子色谱技术实现分离，被分析的物质在溶剂中电离后产生的离子通过与交换树脂上同电荷的离子进行交换而最终实现平衡。离子色谱法的固定相为离子交换树脂，流动相是电解质溶液，通用的监测器为电导监测器。

1.2离子色谱技术的组成及分离方式

广义地说，高效液相色谱仪的基本单元至少应该包括贮液器、高压泵、进样器、色谱柱、监测器与记录仪组成，其中计算机系统可以实现仪器控制与数字处理一体化。具体到离子色谱仪，其硬件组成分四大主要装置，包括色谱分离柱、监测器、传送装置与数据处理装置。作为离子色谱技术系统的最核心部件，色谱分离柱由柱管、压帽、卡套、筛板等组成，考虑到在水质监测中会有酸性或碱性的样品，所以色谱分离柱部分不含金属成分;监测器多用抑制型监测器，监测器中的核心部位是抑制柱，其主要作用是降低淋洗液的背景电导，再将样品离子转变成相应的酸或碱以增加其电导，从而大幅度地提髙监测灵敏度;传送装置的主要作用是将液相物质输送到分离柱、监测器等，如贮液罐、定量环进样器等;数据处理装置以计算机系统为主。

2 离子色谱法在水质监测中的应用

2.1无机阴离子、阳离子的分析

与传统的化学检测分析相比，离子色谱分析法具有速度快、效率高的优势，并且可以通过一次进样、梯度淋洗的方法，实现饮用水阴离子的有效测定，甚至可以在半小时内完成36种阴离子的分离。而对于阳离子的分析，主要是通过使用淋洗剂（二肢基丙酸和盐酸）的抑制型离子色谱来实现，将阳离子交换固定相在苯乙烯聚合物表面，与磺酸基阳离子交换乳胶进行聚合，由于碱土的亲和力要大于碱金属离子，通过等浓度淋洗一次进样，难以同时将两组离子分离。随着科技的不断发展，对分离柱进行了改良，新型的分离柱能够将阳离子的交换位置改变，同时还能对其选择性和密度进行改变。在上述基础上，再进行等浓度淋洗一次进样，就能够实现碱金属离子和碱土离子的分离，且分离时间较短，十五分钟内就可以完成。

2.2 有机酸、碱的分析在分析

有机酸、有机碱过程中，离子色谱法也是一种重要的分析方法。在多元酸、控酸等发生衍生反应后，会出现组分挥发的现象，从而难以通过气相色谱来完成相应的分析，此时，就需要离子色谱法进行分析。新型的排斥柱离子填料，包括普通排斥柱的阳离子交换基团，起基代替OH基能和位于填料弱离子交换处的CO基产生氢基，增强了氨基酸的分离选择性。这种离子排斥分离模式可以测定近50种可溶性的有机酸，可以定量分析36种有机酸。

2.3 复杂样品的分析

随着科学技术的发展，离子色谱分析方法也得到了一定的发展，可以实现多种离子物质的同时分离，如较为复杂的水样品中，同时含有无机阳离子、阴离子和其他有机物，就可以通过单株离子色谱法，来测定样品中的Cl-、Ca+的含量，再通过洗脱液的作用，来测定有机酸和阴阳离子的含量。

3 离子色谱操作的注意事项

3.1 离子色谱在进样前，应该注意对水样进行包括过滤、稀释的两步处理：必须经过0.45的滤膜抽滤后，才能进入离子色谱进行后续操作，如果试样未经过滤，会有杂质进人到管路中造成堵塞，易引发仪器故障;同时，部分水样中成分组成过于复杂，会导致所测离子与交换树脂的亲和力具有较大差距，此时的操作规范应是分批进样，并利用匹配的强度或浓度的淋洗液;另外，在分析水样中的阴离子成分时，要注意对进样量的严格控制，整个进样量体积应该不超过柱容量的1/3，若样品相关离子浓度过大，必须进行稀释后才能进样，否则会导致色谱峰值过宽、拖尾。

3.2 在进样前，温度因素对监测可能造成的影响也必须考虑在内，如果温度不能保证恒定，会导致监测过程中发生基线不平、数据重复性差等，因此，在测试过程中应该严格保证室温在一个稳定的数值。除此之外，离子色谱仪器绝对不能安装在窗口处或空调口处，且柱子还要配套设置柱温箱，进一步地保证柱温恒定，同时，在完成进样后要稳定一段时间后再继续操作。

3.3 在测定过程中，为了使基线在一段时间内保持稳定及避免有气泡产生进人到输液系统中，在更换淋洗液与再生液之前，必须将淋洗液中的气泡排空。同时，为了避免在水中产生气泡，纯水在被排入输液系统之前，必须经真空泵脱气预处理，否则会损坏仪器。如果有气泡进人到输液系统中，可先打开废液阀降低整个系统压力，在排出过程持续4min左右时，关闭废液阀，并注意不要将废液阀拧得过紧

4 结语

离子色谱技术是一种灵敏度高、监测速度快、操作相对便捷且同时监测样品多的现代分析测试技术，其测定的指标不仅包括无机的阴、阳离子，还能对有机酸、有机碱以及多成分复杂的样品进行髙效的定性定量分析，若在离子交换的监测系统中引入乙二胺四乙酸作为洗脱液，还能测定碱金属元素与碱土金属元素。在水体分析中，离子色谱法在离子分析方面的应用效果好、使用范围广泛，对于水质的实时监测具有重大的帮助使用。

参考文献：

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[2]许靖，孟时贤.离子色谱技术在环境监测中的具体应用[J].中小企業管理与科技（下旬刊），2016（4）：142-143.

[3]龙梅芬.离子色谱技术及其在水环境监测中的应用[J].绿色科技，2015（8）：225-226.

（作者单位：辽宁恒诚检测有限公司）