離子色譜儀使用和常見故障分析

步 露

（玉溪市農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全檢驗(yàn)檢測中心，云南 玉溪653100）

離子色譜（IC）屬于高效液相色譜（HPLC）的一種，主要用于陰離子、陽離子的分析。對(duì)常見陰離子、陽離子、有機(jī)酸和有機(jī)胺類等組分具有很好的分析效果。離子色譜法具有選擇性好，靈敏、快速、簡便，可同時(shí)測定多組分的突出優(yōu)點(diǎn)。離子色譜法于1975年問世，現(xiàn)已在環(huán)境監(jiān)測、電力、半導(dǎo)體工業(yè)、食品、石油化工、醫(yī)療衛(wèi)生和生化等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用儀器操作人員只有對(duì)設(shè)備原理及維護(hù)進(jìn)行全面掌握并接受專門的技術(shù)培訓(xùn)，才能更好地使用和維護(hù)離子色譜儀，延長儀器的使用壽命。現(xiàn)就ICS-900型離子色譜儀為例，介紹儀器的使用操作以及常見故障。

1 離子色譜儀的組成結(jié)構(gòu)及工作原理

離子色譜儀由以下幾個(gè)基本部分組成：流動(dòng)相傳輸部分、高壓泵、進(jìn)樣閥、分離柱、抑制器、檢測器和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組成。在操作過程中，首先使用待測離子的標(biāo)準(zhǔn)溶液繪制一條標(biāo)準(zhǔn)曲線，對(duì)待測樣品進(jìn)行定量，再定義出待測離子的保留時(shí)間，對(duì)樣品離子進(jìn)行定性，最終通過數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)得出結(jié)果并打印報(bào)告。

離子色譜儀的分離機(jī)理是基于離子交換樹脂上可離解的離子與流動(dòng)相中具有相同電荷的溶質(zhì)離子之間進(jìn)行的可逆交換和分析物溶質(zhì)對(duì)交換劑親和力的差別而被分離。適用于親水性陰、陽離子的分離。離子色譜儀可用于檢測的常見陰離子包括：F-，Cl-，Br-，NO2-，PO43-，NO3-，SO42-等；檢測的常見陽離子主要包括：Li+，Na+，NH4+，K+，Ca2+，Mg2+，Cu2+，Zn2+，F(xiàn)e2+，F(xiàn)e3+等。

2 離子色譜儀的操作流程

（1）確認(rèn)淋洗液和再生液的儲(chǔ)量是否滿足需要，打開氮?dú)怃撈块_關(guān)，調(diào)節(jié)減壓閥將分壓表調(diào)節(jié)至0.2～0.3 MPa，調(diào)節(jié)淋洗液系統(tǒng)減壓閥分壓表在3～6 psi。

（2）分別按順序打開穩(wěn)壓器（220V）、自動(dòng)進(jìn)樣器、主機(jī)、電腦、打印機(jī)的電源。

（3）進(jìn)入電腦操作界面，先雙擊“Chromeleon服務(wù)管理器”圖標(biāo)，點(diǎn)擊“啟動(dòng)儀器控制器”直到顯示運(yùn)行空閑，再雙擊“Chromeleo 7”圖標(biāo)進(jìn)入軟件操作界面。

（4）開泵。如離子色譜長時(shí)間不使用或更換、添加淋洗液后，需逆時(shí)針旋松第二泵頭的廢液閥，開泵沖洗直至泵頭下方廢液管沒有氣泡，再擰緊廢液閥，開泵。

（5）待泵壓力穩(wěn)定或達(dá)到1000以上方能打開抑制器電源。

（6）開始檢測后，自動(dòng)進(jìn)樣器將樣品導(dǎo)入，流動(dòng)相將樣品運(yùn)送至色譜柱，在色譜柱中各組分被分離，最后進(jìn)入檢測器進(jìn)行檢測。

（7）檢測器將檢測到的信號(hào)送至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，最后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、打印、保存等工作。

（8）關(guān)機(jī)。首先關(guān)閉抑制器電源，然后停泵，退出軟件，雙擊“Chromeleon服務(wù)管理器”圖標(biāo)，點(diǎn)擊“停止儀器控制器”直到顯示已停止，再依次關(guān)閉自動(dòng)進(jìn)樣器、主機(jī)、電腦、打印機(jī)、穩(wěn)壓器電源。

3 離子色譜儀的常見故障

在使用離子色譜過程中，建立完善的儀器使用維護(hù)記錄表格非常重要，內(nèi)容主要包括溫度、濕度、泵壓力、背景電導(dǎo)、保留時(shí)間、維護(hù)和維修日志等信息。在使用過程中可以通過比對(duì)數(shù)值來判定儀器是否處于正常運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)日常維護(hù)和維修工作提供依據(jù)。離子色譜儀的主要維護(hù)技巧包括：

（1）記錄表。建立儀器使用記錄表、維護(hù)記錄表、維修記錄表及各離子保留時(shí)間記錄表等表格。

（2）淋洗液。新配置的淋洗液應(yīng)超聲后再上機(jī)使用；淋洗液的使用期限一般不超過一個(gè)月；做樣前應(yīng)檢查淋洗液與分離柱是否一致，淋洗液是否滿足當(dāng)天的需要，防止發(fā)生儀器空轉(zhuǎn)；如淋洗液中含有機(jī)溶劑時(shí)，停泵前應(yīng)使用不含有機(jī)溶劑的淋洗液清洗系統(tǒng)。

（3）過濾頭。每3個(gè)月更換或超聲清洗過濾頭一次。

（4）抑制器。儀器長時(shí)間未使用應(yīng)當(dāng)先對(duì)抑制器進(jìn)行手動(dòng)活化靜置30min后再安裝使用；封存的抑制器每個(gè)月活化一次；任何情況下都要先關(guān)閉抑制器電源再關(guān)泵，否則內(nèi)部的交換膜會(huì)被電解干裂。

（5）廢液桶。做樣前確認(rèn)廢液桶的容量，防止回流；做樣結(jié)束后及時(shí)清理廢液并清潔廢液桶，防止廢液結(jié)晶而導(dǎo)致廢液管末端堵塞。

（6）排氣泡。根據(jù)實(shí)際情況排除氣泡（更換溶液或儀器閑置）；建議選擇擰松廢液閥的方式來排除氣泡，一般不要使用PRIME命令；排氣泡結(jié)束后不要過度擰緊廢液閥，待壓力上升即可。

（7）電導(dǎo)檢測器同樣需要定期沖洗維護(hù)，否則會(huì)導(dǎo)致電導(dǎo)值偏高。

（8）色譜柱盡量避免用水去沖洗，如果長時(shí)間不使用色譜柱，也要定期使用淋洗液進(jìn)行清洗，防止內(nèi)部干燥和細(xì)菌生長。

（9）儀器閑置。如儀器將長期閑置，應(yīng)當(dāng)在最后一次關(guān)機(jī)前用去離子水徹底清洗管路。

（10）裝瓶。裝樣品瓶時(shí)要注意不要有氣泡。

4 離子色譜儀常見故障和解決建議

4.1 泵頭漏液

引起泵頭漏液的主要原因是泵墊圈磨損，離子色譜分析儀淋洗液容易出現(xiàn)的鹽結(jié)晶更是加大了泵墊圈磨損的幾率。當(dāng)墊圈損壞時(shí)，系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)泵壓力不穩(wěn)、泵頭漏液等現(xiàn)象。解決此類故障可以嘗試清洗柱塞桿并重裝密封圈，如還未解決則考慮是否密封圈磨損過度，需要更換新的密封圈。清洗柱塞桿和更換密封圈的具體方法是：拆下泵頭上的管輅，旋松固定螺絲并取出泵頭，將柱塞桿斜45°壓拉取下，檢查柱塞桿表面是否有劃痕或是否有鹽沉積，如有鹽沉積，需用去離子水沖洗，再用無塵紙進(jìn)行反復(fù)沖洗擦拭，放置待用。用死堵頭將泵頭的上下端堵住，往泵頭內(nèi)注入少量去離子水，把柱塞桿插入密封圈內(nèi)，使密封圈套在柱塞桿上，然后將密封固定器套入柱塞桿，再將清洗腔復(fù)位，把新密封圈套入柱塞桿，最后把新密封圈壓入泵頭內(nèi)，將柱塞桿尾部留出一定長度，裝回泵頭，安裝固定螺絲，恢復(fù)管路連接即可。避免此類問題發(fā)生就需要定期對(duì)儀器進(jìn)行開機(jī)活化，如要長時(shí)間停機(jī)則需在最后一次開機(jī)后用去離子水將系統(tǒng)沖洗干凈避免鹽沉積，在儀器使用過程中一定要在開機(jī)前確認(rèn)淋洗液的量是否滿足要求，避免淋洗液抽干后儀器空轉(zhuǎn)，這對(duì)密封圈的磨損極大。

4.2 傳感器故障

壓力傳感器故障一般表現(xiàn)為系統(tǒng)流路正常，但柱壓不穩(wěn)，時(shí)有時(shí)無或無壓力。遇到此類故障時(shí)可先超聲清洗單向閥，如果還未得到解決則很大程度上是壓力傳感器損壞，這就需要購買新的壓力傳感器并請(qǐng)工程師上門更換解決。

4.3 抑制器漏液

抑制器是離子色譜儀的重要部件之一，其性能的好壞對(duì)于分析結(jié)果的準(zhǔn)確性起到至關(guān)重要的作用。抑制器最常見的故障就是漏液，這會(huì)導(dǎo)致儀器靈敏度下降和背景電導(dǎo)升高。若抑制器發(fā)生漏夜，一種情況可能是檢測器進(jìn)口或出口堵塞，可以取下抑制器，短接管路，觀察電導(dǎo)檢測器進(jìn)口或出口管是否通暢出液，反之，就需要更換管路和疏通；另一種情況是抑制器在使用1～2年后，由于各種原因發(fā)生的漏液現(xiàn)象，此類故障的處理方式是打開抑制器后蓋，以對(duì)稱的方式擰緊（不要擰得過緊）所有螺絲方可繼續(xù)使用，但此方法僅針對(duì)初始漏液或漏液不嚴(yán)重的抑制器。

4.4 保護(hù)柱漏液

離子色譜隨著使用時(shí)間的延長，保護(hù)柱會(huì)發(fā)生漏液現(xiàn)象，解決此類故障可以擰開保護(hù)柱兩端，沖洗掉鹽沉積和溢出的填充物，重裝墊片（必要時(shí)更換新的墊片），用兩個(gè)扳手反方向擰緊保護(hù)柱即可，如仍繼續(xù)漏液就只能更換新的保護(hù)柱。

4.5 背景電導(dǎo)高

在離子色譜分析過程中，背景電導(dǎo)高往往和抑制器相關(guān)。引發(fā)這一故障的原因包括淋洗液或再生液流路堵塞，抑制器電流設(shè)置過小，抑制器離子交換膜鈍化或被污染、抑制器失效等。

4.6 電導(dǎo)檢測器的檢測池污染

電導(dǎo)檢測池的污染物主要來源于沒有經(jīng)過適當(dāng)處理的樣品，如濃度過高、復(fù)雜的樣品基體等。這類故障表現(xiàn)為基線噪聲變大，靈敏度降低。當(dāng)電導(dǎo)池發(fā)生污染后可以用硝酸溶液清洗電導(dǎo)池、再用去離子水的清洗直至出口溶液pH值呈中性，最后用氯化鉀溶液對(duì)電導(dǎo)池進(jìn)行校正即可。

4.7 色譜柱污染

由于樣品種類復(fù)雜多變，色譜柱污染很難避免。色譜柱污染后會(huì)產(chǎn)生基線噪聲、分離度變差等問題，這就需要對(duì)色譜柱進(jìn)行清洗，一般按照去離子水、清洗液、去離子水、淋洗液的順序?qū)ιV柱進(jìn)行清洗，針對(duì)不同的污染源需選擇不同的清洗液。選用純化樣品能減少色譜柱被污染的可能，增長色譜柱使用壽命。

4.8 廢液管阻塞

廢液管發(fā)生阻塞時(shí)一般表現(xiàn)為流路正常，但壓力異常且廢液管無液體流出。解決此類故障首先要對(duì)所有的連接管路進(jìn)行排查來確認(rèn)是否是廢液管末端阻塞，解決此類故障只需要切除廢液管阻塞部分或更換一段新的末端廢液管即可。發(fā)生此類問題的很大原因是沒有及時(shí)清理廢液，導(dǎo)致廢液結(jié)晶而引起末端廢液管阻塞。

4.9 基線噪聲與基線漂移

造成基線噪聲的原因主要有色譜柱污染、溫度、抑制器活化不夠以及系統(tǒng)內(nèi)有氣泡等，需要根據(jù)不同情況采取不同的解決措施，如果是周期性的很可能是電壓或泵的脈沖有問題；造成基線漂移的原因有溫度不穩(wěn)定、柱中的流動(dòng)相沒有平衡以及體系中有污染物流出等，定期對(duì)儀器進(jìn)行開機(jī)維護(hù)能夠大大減少基線漂移問題的出現(xiàn)。

5 結(jié) 語

離子色譜在很多領(lǐng)域都有廣泛使用，它需要專人進(jìn)行定期的維護(hù)，否則很容易對(duì)儀器造成損壞。離子色譜儀在日常使用過程中盡管按時(shí)進(jìn)行良好的維護(hù)，但隨著使用時(shí)間的延長也會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)壓力升高、降低或無壓力、漏液、阻塞、離子的保留時(shí)間變化等一系列問題，這就要求儀器操作人員能及時(shí)進(jìn)行排查，確定故障原因并排除，確保儀器能正常運(yùn)行。綜上，離子色譜儀的操作人員應(yīng)當(dāng)建立完善的使用、維護(hù)和維修記錄表，不斷總結(jié)使用和維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，才能減少故障率，大大延長儀器的使用壽命。