離子色譜儀使用過程中出現(xiàn)的問題及處理方法

楊紅梅

摘 要：本文從實際工作出發(fā)，對影響離子色譜使用的影響因素進(jìn)行探討，提出了日常工作中需要注意的事項，及處理方法，建議通過強(qiáng)調(diào)儀器日常維護(hù)，延長儀器及分析柱的使用壽命，降低故障率，降低維護(hù)成本，保證分析準(zhǔn)確性。

關(guān)鍵詞：離子色譜;前處理;維護(hù)使用

前言：離子色譜屬于高效液相色譜HPLC技術(shù)，其分析對象主要是水中陰陽離子的分析，由于其具有一次進(jìn)樣同時測得多個組分，分辨率好，靈敏度高，而且不使用有毒試劑，不產(chǎn)生有毒廢液，不會對環(huán)境造成二次污染而在環(huán)境監(jiān)測中得到廣泛使用，隨著各項樣品前處理技術(shù)的發(fā)展及儀器自動化程度的不斷提升，目前該技術(shù)已廣泛應(yīng)用于環(huán)境、食品衛(wèi)生、制藥業(yè)及石油化工等領(lǐng)域。但是由于儀器精密，操作條件要求高，維修費(fèi)用昂貴，需要使用者在使用中切實注意維護(hù)和保養(yǎng)。本文從實際工作出發(fā)，以ICS-600離子色譜儀、電導(dǎo)檢測器為例講述了離子色譜的工作原理，從儀器、試劑、方法、環(huán)境因素等方面分析總結(jié)了離子色譜在使用過程中的注意事項和經(jīng)常出現(xiàn)的問題的解決方案，為離子色譜的使用者提供參考。

1、離子色譜儀的結(jié)構(gòu)和原理

離子色譜儀主要包括：流動相輸送系統(tǒng)、進(jìn)樣系統(tǒng)、分離系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)4個部分。此外，可根據(jù)需要配置流動相在線脫氣裝置、自動進(jìn)樣器、流動相抑制器等。

分離的原理是由于樣品中的陰陽離子對離子交換樹脂的親和力不同，樣品通過分離柱時被分離成不連續(xù)的譜帶，依次被淋洗液洗脫，淋洗液經(jīng)過化學(xué)抑制器，降低淋洗液的電導(dǎo)，增加被測離子的電導(dǎo)，采用電導(dǎo)檢測器檢測，根據(jù)保留時間定性，峰高或峰面積定量。

2、使用注意事項

2.1 純水

離子色譜儀屬于高端精密儀器，對實驗室用水要求很高，實驗用水需要滿足電阻率18.2MΩ·cm以上，并經(jīng)過0.45 μm微孔濾膜過濾的去離子水，如果水的電阻率不符合要求，離子含量較多，會造成系統(tǒng)壓力上升，基線波動，痕量物質(zhì)檢不出等。實驗過程中應(yīng)使用新鮮的去離子水，放置時間過長的純水，滋生細(xì)菌，二氧化碳融入都會使得電阻率下降，水質(zhì)達(dá)不到要求。

2.2 試劑

所有試劑應(yīng)該選擇優(yōu)級純以上。如果選擇氫氧化鈉作為淋洗劑，建議購買50%濃度飽和氫氧化鈉溶液，配制淋洗液時吸取中層液體，避免雜質(zhì)進(jìn)入系統(tǒng)，降低儀器本底，提高儀器分析靈敏度。

2.3 分離柱的選擇

分離柱是離子色譜的核心部件，決定著樣品組分是否能完全分離。離子色譜的分離原理主要是離子交換，對弱保留離子可選用大容量柱和弱淋洗液以增強(qiáng)保留，對強(qiáng)保留離子則可選用小容量柱和強(qiáng)淋洗液。

2.4 淋洗系統(tǒng)的選擇

淋洗液的選擇是離子色譜分析中的重要的一步，直接關(guān)系到分析靈敏度，檢出限。陰離子柱一般用的是Na2CO3/NaHCO3或NaOH淋洗系統(tǒng)，陽離子柱一般使用甲基磺酸淋洗系統(tǒng)，根據(jù)所分離的離子按一定比例配制。通過改變淋洗液濃度可以改變出峰時間。分析低濃度樣品可選擇較低流速，提高檢測靈敏度，分析高濃度選擇較高流速，縮短分析時間。值得注意是更換不同品種、不同濃度淋洗液時需要將系統(tǒng)置換干凈，先將分離柱拆下，用去離子水大量沖洗管路，至最終流出液為中性時再將分離柱接入儀器。

2.5溫度的影響

對于抑制型離子色譜，一般未使用恒溫裝置，環(huán)境溫度的變化，會造成出峰時間的變化，一般溫度升高，保留時間降低，柱效增加，使用過程中應(yīng)盡可能避免溫度波動，有條件的用戶最好配置恒溫箱以保證分析結(jié)果的可靠性。

2.6 樣品前處理及分析注意事項

離子色譜分析的濃度范圍為μg/L～mg/L，樣品中含有微小顆粒物、較高含量有機(jī)物、陽離子金屬等都會對分析系統(tǒng)造成嚴(yán)重影響，導(dǎo)致低含量組分檢測不出，因此必須對樣品進(jìn)行前處理，方能進(jìn)行分析。

顆粒物會造成柱壓升高，縮短柱子壽命，堵塞管路，分析前應(yīng)過濾除去，成分復(fù)雜的樣品必須經(jīng)過預(yù)處理，設(shè)法消去可能存在的干擾。

一般較清潔的地表水只需要過濾即可直接進(jìn)樣分析;當(dāng)樣品含有較高濃度有機(jī)物，會影響色譜分離效果及色譜柱使用壽命，需要除去有機(jī)物，可以使用RP柱或C18柱萃取分離消除干擾;樣品中的金屬會影響色譜柱的壽命，去除陽離子重金屬可以采用H柱、Na 柱;除去過量氯離子可以使樣品通過銀型前處理柱或進(jìn)樣前加硝酸銀溶液到樣品中沉淀氯離子;當(dāng)選用碳酸鈉/碳酸氫鈉淋洗液，水負(fù)峰干擾氟離子的測定，可在樣品與標(biāo)準(zhǔn)溶液中分別加入適量相同濃度和體積的淋洗液，以減小水負(fù)峰對氟離子的干擾，或者選用氫氧化鈉做淋洗劑【1】。

對未知樣品需要先稀釋100倍或1000倍再進(jìn)行分析，再根據(jù)結(jié)果選擇稀釋倍數(shù)，以免造成柱容量超載或強(qiáng)保留組分污染。樣品出峰干擾可以對樣品進(jìn)行稀釋后測定，也可以在樣品中加入有機(jī)改進(jìn)劑如甲醇、異丙醇和乙腈，改善分離效果【2】

每次分析前需要進(jìn)行空白樣品分析，空白試驗結(jié)果應(yīng)低于方法檢出限，已檢查溶液試劑質(zhì)量是否合格。儀器調(diào)試、更換溶液或者更改儀器條件后需要重新繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線或者采用標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行核查，確保分析準(zhǔn)確性。

3、常見問題處理方法

3.1 柱壓升高或降低

一般出現(xiàn)系統(tǒng)壓力升高或降低可能的原因是系統(tǒng)堵塞、漏液、流速設(shè)定不對、淋洗液配置不當(dāng)、密封圈損壞等，需要根據(jù)實際情況逐一排查。離子色譜管路較多且細(xì)小，如果淋洗液、樣品未過濾，久而久之管路雜質(zhì)積聚便造成系統(tǒng)堵塞，系統(tǒng)壓力升高，出峰異常。其中單向閥是離子色譜的一個重要元件，其作用是阻止液體從高壓區(qū)流向低壓區(qū)【3】，單向閥密封性必須好，可以快速打開或關(guān)閉。當(dāng)儀器長期不使用、淋洗液或樣品中含較多雜質(zhì)，容易造成單向閥堵塞，柱壓上升甚至儀器不能正常運(yùn)行。單向閥結(jié)垢后可以取出將其放入無水乙醇或者異丙醇溶液中超聲清洗。當(dāng)發(fā)生系統(tǒng)漏液后，找出漏液點(diǎn)，擰緊接口，然后打開排氣閥排氣泡。分析人員粗心大意系統(tǒng)導(dǎo)致參數(shù)設(shè)定錯誤、淋洗液濃度配制不正確也會出現(xiàn)壓力改變現(xiàn)象，平時需要細(xì)心操作，避免問題出現(xiàn)。

3.2 電導(dǎo)值異常

當(dāng)儀器長時間未開機(jī)或者淋洗液雜質(zhì)含量高、淋洗液濃度配制不正確、純水質(zhì)量有問題、樣品含量過高或雜質(zhì)含量多都會導(dǎo)致電導(dǎo)值異常，需要逐一排查。

3.3 色譜柱污染

樣品、淋洗液中的雜質(zhì)積累會造成色譜柱污染，分離度變差、保留時間改變、峰不對稱等，色譜柱污染后可以使用高濃度有機(jī)溶劑如丙酮清洗，清洗完后用較稀的淋洗液置換。

3.4 氣泡的處理

淋洗液使用前需要脫氣處理，樣品進(jìn)入儀器前需要排氣泡，氣泡會對分析信號產(chǎn)生干擾，增大基線噪聲。每次更換淋洗液或者開機(jī)都要多排放一段時間淋洗液，徹底同化管路，以保證測定樣品不受系統(tǒng)的影響。氣泡可經(jīng)過超生或者靜置去除。

3.5 基線和噪聲、峰形等問題

保留時間漂移：柱溫或者室溫發(fā)生變化、流速變化、流動相組成、濃度發(fā)生改變、系統(tǒng)有氣泡等都能造成保留時間波動。

基線噪聲和漂移：溫度波動、氣泡影響、流動相不均勻、樣品強(qiáng)保留組分、電子設(shè)備故障等原因造成。

峰形異常：柱選擇不當(dāng)、柱堵塞、干擾峰、系統(tǒng)溫度過低、進(jìn)樣體積過大等可能造成峰形異常。

4、結(jié)論

日常工作中由于操作不當(dāng)、維護(hù)保養(yǎng)不到位極易導(dǎo)致離子色譜儀故障，導(dǎo)致儀器分析數(shù)據(jù)不準(zhǔn)，部件損壞，損耗極大。從事該項工作的分析人員，必須嚴(yán)格按照操作規(guī)程，精心維護(hù)使用方能保證儀器正常運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]HJ 84-2016 水質(zhì) 無機(jī)陰離子（F-、Cl-、NO2-、Br-、NO3-、PO43-、SO32-、SO42-）的測定 離子色譜法[S]

[2]鐘志雄 離子色譜法同時測定水樣氟、氯、溴、硝酸鹽氮和硫酸根.中國衛(wèi)生檢驗雜志 2000，10（1）：23～25

[3]周志琴.關(guān)于離子色譜儀使用中的常見問題及處理方法.全面腐蝕控制，2014，28（3）：40～43