離子色譜在水質分析中的應用研究

梁鈺瑩

離子色譜法的概述

對水質的分析方法大致可以分為三種不同的類型：簡要分析法；專項分析法以及全面分析法，這三種方法都是采取化學或者是物理的方法來對水中的不同的化學成分的含量加以單獨的測定和分析。自從色譜法的研發以來，其對于水質的分析有著巨大的促進作用，尤其是離子色譜法，該方法可以同時對多種陽離子和陰離子進行測定。

離子色譜的含義。離子色譜屬于高效液相色譜，被稱為現代離子色譜或者是高效離子色譜，對水質進行檢測分析的時常用電導檢測器對水體中的陰離子和陽離子進行定性和定量分析的一種方法。在進行分析的時，抑制器與分離柱相連接，從而抑制水體中的電解質的導電率。離子色譜與以往的離子交換色譜的區別主要變形為樹脂的交聯度很高，交換容量卻很低，進樣的體積小，淋洗液用柱塞泵進行輸送，可以對淋洗液進行自動的連續的電導檢測。

離子色譜法的分離原理以及分類。離子色譜法是通過把帶電水體中的分子和離子相互交換其固定相上可以交換的離子，對它們進行交換來完成分離的一種方法。離子色譜法主要是通過電荷之間的交互作用，充分地利用了帶電分子中的電荷之間的細小差異實現分離，分離容量比較高，比較適用于親水性的陽離子和陰離子的分離。離子色譜法根據分離的機理之間的不同可以分為以下5種模式：離子交換法、靜電離子法、離子排斥法、金屬配位離子法以及離子對色譜法。

離子色譜的構成。離子色譜主要是有以下部件構成的：數據處理系統、進樣器、高壓輸液泵、流動相容器、檢測器、色譜柱等，還可以根據實際的使用情況添加自動進樣系統、流動相的抑制系統、全自動控制的系統、柱后反應系統等。

離子色譜法的工作流程。由圖1所示，我們可以得知，流動相可以通過高壓的輸液泵以其穩定的流速或者是恒定的壓力被運輸到分析體系中，樣品在進入色譜柱之前會經過進樣器實現導入，再隨著流動相到達色譜柱，在進入色譜柱之后，會因為各個組分的不同特性進行分離，再依次隨著流動相進入檢測器。對于抑制型的離子色譜可以在電導檢測器之前先增加抑制系統，也就是把再生液用另外的高壓輸液泵運輸到抑制器中。流動相中的背景導電可以在抑制器里被減小，再把流動出物導入到電導池中，相關的數據信息處理系統會把傳輸過來的檢測信號加以分析、記錄以及保存。不需要使用輸送再生液和抑制器的非抑制型離子色譜，結構就要簡單得多，價格也會便宜一些。

離子色譜法對水質的分析的應用

對常規離子的檢測中的應用。離子色譜檢測法的原理是把樣品隨著淋洗液進入離子交換柱中，再根據不同的離子在離子交換柱中親和力的差異進行分離，通過抑制器降低背景導電值，待檢測的成分可以通過電導檢測器測量出其電導率，最后再根據不同組分的保留時間和峰面積來進行定性定量分析。相關的研究表明，在使用離子色譜法對水中九種常見陰離子進行檢測，線性關系R2平均大于0.999，加標回收率在90%至105%之間，相對標準偏差均在5%以下。離子色譜法的優點在于操作簡單，靈敏度較高，精密度好等，與其他的檢測法相比較，離子色譜法可以同時檢測多種離子，且樣品的出峰速度快，試劑消耗少，檢測成本較低，結合自動進樣器會大大提高檢測的效率。

對消毒副產物的檢測中的應用。消毒副產物指的是在使用消毒劑消毒飲用水時，消毒劑和水里的有機物反應產生的化合物。隨著科學技術的發展和研究力度的不斷加大，對水中各種不同類型的消毒副產物的研究和分析已經成為了熱點話題，人們越來越關心這些消毒副產物是否會給我們的身體帶來的傷害。對水體進行消毒通常使用加氯消毒法，但是氯氣在水中與有機物產生化學反應，生成鹵代乙酸類的消毒副產物，如二氯乙酸、一氯乙酸、三氯乙酸等，其中三氯乙酸和二氯乙酸的含量較高。另外一個消毒法是用臭氧進行消毒，臭氧消毒的過程中會產生溴酸鹽，該化合物是被USEPA和WHO公認的潛在致癌物，極低的含量也有可能誘發癌癥。

對農藥殘留的檢測中的應用。目前對農藥殘留物的檢測方法主要由以下幾種：質譜法、液相色譜法、氣相色譜法等，但是這幾種方法普遍存在著不同程度的不足，如檢測的準確性低、靈敏度低、儀器設備價格高、樣品的前處理過程較為復雜、檢測成本高等。而使用離子色譜法對農藥殘留物進行分析，其優點在于樣品的前處理過程比較簡單、檢測的結果準確度高等。在農藥中，草甘膦是使用最廣泛的一種除草劑，然而草甘膦在環境中的殘留對人和動物的危害比較大。我國對其在飲用水中的殘留量有嚴格的標準限值，最大不能超過0.7mg/L。用離子色譜法來檢測水中的草甘膦的含量的靈敏度較高，操作過程簡單。除此之外，用于農作物催熟劑中的吲哚丁酸、吲哚乙酸和吲哚丙酸等還會隨著地下水、地表徑流等方式對水源造成污染，進而對環境帶來極大的污染。通過氣相色譜法、質譜法、液相色譜法等方法對此類物質進行檢測，均存在前處理操作復雜、需要使用有毒有機試劑等不足。實踐證明，使用離子色譜法對這類物質進行檢測分析，具有準確性高、操作簡單等優勢。

離子色譜分析法多用于檢測常規的陰陽離子、農藥殘留物以及消毒副產物等，具有靈敏度高、準確性高、操作簡便安全以及檢測成本低的優勢，是一種理想的檢測技術，因此要加大推廣的力度，進一步研發使用，使其可以運用到更加寬廣的領域中。endprint