一、分離度的改善

 （一）決定保留的參數(shù)

    與液相色譜不同離子色譜的選擇性主要由固定相性質(zhì)決定。戴安公司有數(shù)十種不同選擇性的柱子可供選擇，對(duì)我國(guó)的多數(shù)用戶，選購(gòu)多種子有一定困難。本節(jié)主要討論固定相選定之后的一些主要參數(shù)。對(duì)于待測(cè)離子而言，決定保留時(shí)間的主要參數(shù)是待測(cè)離子的價(jià)數(shù)，離子的大小，離子的極化度和離子的酸堿性強(qiáng)度。

1 價(jià)數(shù)

    一般的規(guī)律是，待測(cè)離子的價(jià)數(shù)越高，保留時(shí)間越長(zhǎng)，如二價(jià)的SO₄^2-的保留時(shí)間大于一價(jià)的NO₃^-。例外是多價(jià)離子，如磷酸鹽的保留時(shí)間與淋洗液的PH有關(guān)，在不同的 PH磷酸鹽的存在形態(tài)不同，隨著PH的增高，磷酸由一價(jià)陰離子（H₂PO₄^-）到二價(jià)（HPO₃^2-）和三價(jià)（PO₄^3-），三價(jià)陰離子PO₄^3-的保留時(shí)間大于一價(jià)的H₂PO₄^-。

2 離子大小

    待測(cè)離子的離子半徑越大，保留時(shí)間越長(zhǎng)。例如，下列一價(jià)離子的保留時(shí)間按下列順序增加：F^-<Cl^-<Br^-<<I^-。

3 極化度

    待測(cè)離子的極化度越大，保留時(shí)間越長(zhǎng)，例如二價(jià)SO₄^2-的保留時(shí)間小于極化度大的一價(jià)離子SCN^-。因?yàn)镾CN^-在固定相上的保留除了離子交換之外還加上了吸附作用。

（二）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。對(duì)固定相親合力差異較大的離子，增加分離度的zui簡(jiǎn)單方法是稀釋樣品或作樣品前處理。例如鹽水中SO₄^2-和Cl^-的分離。若直接進(jìn)樣，其色譜峰很寬而且拖尾,表明進(jìn)樣量已超過(guò)分離柱容量，在常用的分析陰離子的色譜條件下，30min之后Cl^-的洗脫仍在繼續(xù). 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zui大的進(jìn)樣量，一般為柱容量的30%，超過(guò)這個(gè)范圍就會(huì)出現(xiàn)大的平頭峰或肩峰。

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意。對(duì)于這種情況，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)煞N檢測(cè)器串聯(lián)，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，的方法是對(duì)樣品作適當(dāng)?shù)那疤幚?/span>。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。對(duì)含有大的有機(jī)分子的樣品，應(yīng)于進(jìn)樣前除去有機(jī)物，較簡(jiǎn)單的方法是用戴安公司的前處理柱OnGuard的RP或P柱或在線閥切換除去有機(jī)基體。

4 選擇適當(dāng)?shù)牧芟匆?/span>

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CO₃^2--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^-、甲酸、乙酸、AsO₂^-、CN-和S^2-等。對(duì)乙酸、甲酸與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B₄O₇^2-。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CO₃^2-，CO₃^2-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。B₄O₇^2-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PO₄^3-、AsO₄^3-和多聚磷酸鹽等；一種是離子半徑較大，疏水性強(qiáng)，如I^-、SCN^-、S₂O₃^2-，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。

（三）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zui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SO₄^2-，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SO₄^2-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。如在戴安公司的AS11柱上用NaOH為淋洗液，進(jìn)樣量分別為25、250和750μL時(shí)，F^-的保留時(shí)間分別為2.0、2.5和3.6分。為了減小保留時(shí)間，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zui高壓力的限制。流速的改變對(duì)分離機(jī)理不*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、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SO₄^2-、PO₄^3-、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。  

（四）改善檢測(cè)靈敏度

    首先是按說(shuō)明書(shū)操作，是儀器在*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zui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zui短的色譜峰與死體積（IC中一般稱水負(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 1。圖中，Li⁺（保留時(shí)間zui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CO₃^2-/HCO₃^-作流動(dòng)相，由于F^-峰（保留時(shí)間zui短的峰）靠近水負(fù)峰，若增加進(jìn)樣體積，水負(fù)峰增大，F^-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1-2ml/min，F^-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2表明，若進(jìn)樣量為750uL可直接測(cè)定10^-1g/L的常見(jiàn)陰離子。

圖 1 大體積進(jìn)樣 1300μL測(cè)定低含量（μg/L）的陽(yáng)離子

分離柱：IonPacCS12A,2mm;                      淋洗液：12mmol/LH₂SO4

進(jìn)樣體積：1300μL；                           檢測(cè)器：抑制型電導(dǎo)；

色譜峰（μg/L）：1－Li⁺(1)； 2－Na⁺(4)； 3－NH₄⁺（5）；4－K⁺(10)；

5－Mg²⁺(5)； 6－Ca²⁺(10)

圖 2 大體積(750 μL)進(jìn)樣測(cè)定低μg/L的陰離子

分離柱：IonPacAS11(2mm)； 淋洗液：NaOH 梯度（0.5－26mmol/L）;檢測(cè)器；抑制性電導(dǎo)；色譜峰（μg/L）：1－F^－(0.5)；2－乙酸(0.20)；3－甲酸(0.10)；4－Cl^－(0.25)；5－NO₂^－(0.25)；6－Br^－(0.75)；7－NO₃^－(0.50)；8－未知；9-CO₃^2－；10－SO₄^2－； 11－草酸(0.50)；12－PO₄^3-

    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SO₄^2- 或PO₄^3-等，F^-的回收不好。其原因是樣品中的SO₄^2-或PO₄^3-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。除此之外，用濃縮柱時(shí)還應(yīng)考慮樣品的基體。例如，動(dòng)力廠冷凝水中Cl^-和SO₄^2-的含量只有1-10μg/L。用濃縮柱后，SO₄^2-的測(cè)定結(jié)果很好，而Cl^-的結(jié)果則很不正常。其原因是工廠為了防止腐蝕，在水中加氨以降低水的pH值。氨與水作用生成的氫氧化銨中，OH^-對(duì)樹(shù)脂的親合力與Cl^-相近，其濃度則遠(yuǎn)大于Cl^－，因而起了淋洗離子的作用。而SO₄2-對(duì)樹(shù)脂親合力較大，因而受OH^-的影響小。

    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^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)。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。