離子色譜儀的工作過程是：輸液泵將流動相以穩(wěn)定的流速(或壓力)輸送至分析體系，在色譜柱之前通過進(jìn)樣器將樣品導(dǎo)入，流動相將樣品帶入色譜柱，在色譜柱中各組分被分離，并依次隨流動相流至檢測器，抑制型離子色譜則在電導(dǎo)檢測器之前增加一個(gè)抑制系統(tǒng)，即用另一個(gè)高壓輸液泵將再生液輸送到抑制器，在抑制器中，流動相的背景電導(dǎo)被降低，然后將流出物導(dǎo)入電導(dǎo)檢測池，檢測到的信號送至數(shù)據(jù)系統(tǒng)記錄、處理或保存，如圖2所示。

圖2 典型離子色譜儀的工作流程圖

分離的原理是基于離子交換樹脂上可離解的離子與流動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)對交換劑親和力的差別而被分離。離子色譜主要適用于親水性陰、陽離子的分離。分離機(jī)理主要是離子交換，細(xì)分起來有3種分離方式：高效離子交換色譜（HPIC）、離子排斥色譜（HPIEC）和離子對色譜（MPIC）。

三種分離方式的柱填料的樹脂骨架基本都是苯乙烯-二乙烯基苯的共聚物，但樹脂的離子交換功能基和容量各不相同。HPIC用低容量的離子交換樹脂，HPIEC用高容量的樹脂，MPIC用不含離子交換基團(tuán)的多孔樹脂。3種分離方式各基于不同分離機(jī)理。HPIC的分離機(jī)理主要是離子交換，HPIEC主要為離子排斥，而MPIC則是主要基于吸附和離子對的形成。

高效離子交換色譜：應(yīng)用離子交換的原理，采用低交換容量的離子交換樹脂來分離離子，這在離子色譜中應(yīng)用廣泛，其主要填料類型為有機(jī)離子交換樹脂，以苯乙烯二乙烯苯共聚體為骨架，在苯環(huán)上引入磺酸基，形成強(qiáng)酸型陽離子交換樹脂，引入叔胺基而成季胺型強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂，此交換樹脂具有大孔或薄殼型或多孔表面層型的物理結(jié)構(gòu)，以便于快速達(dá)到交換平衡。離子交換樹脂耐酸堿可在任何pH范圍內(nèi)使用，易再生處理、使用壽命長，缺點(diǎn)是機(jī)械強(qiáng)度差、易溶易脹、受有機(jī)物污染。離子交換色譜是常用的離子色譜。

離子排斥色譜：主要根據(jù)Donnon膜排斥效應(yīng)，電離組分受排斥不被保留，而弱酸則有一定保留的原理，制成離子排斥色譜主要用于分離有機(jī)酸以及無機(jī)含氧酸根，如硼酸根碳酸根和硫酸根有機(jī)酸等。它主要采用高交換容量的磺化H型陽離子交換樹脂為填料，以稀鹽酸為淋洗液。

離子對色譜：固定相為疏水型的中性填料，可用苯乙烯二乙烯苯樹脂或十八烷基硅膠(ODS)，也有用C8硅膠或CN，而流動相則由含有所謂對離子試劑和含適量有機(jī)溶劑的水溶液組成。對離子是指其電荷與待測離子相反，并能與之生成疏水性離子。對于化合物的表面活性劑離子，用于陰離子分離的對離子是烷基胺類，如十六烷基三甲烷等，用于陽離子分離的對離子是烷基磺酸類，

如己烷磺酸鈉、庚烷磺酸鈉等。對離子的非極性端親脂，極性端親水，其CH₂鍵越長則離子對化合物在固定相的保留越強(qiáng)。在極性流動相中，往往加入一些有機(jī)溶劑，以加快淋洗速度，此法主要用于疏水性陰離子以及金屬絡(luò)合物的分離。

離子色譜儀雖然種類較多，但其工作流程基本大同小異。其流程主要為：

（1）對淋洗液系統(tǒng)進(jìn)行必要檢查，打開氬氣氣瓶開關(guān)，調(diào)節(jié)減壓閥指示為0.2~0.3 Mpa；打開淋洗液系統(tǒng)氣源裝置，調(diào)節(jié)減壓閥，使指示表顯示為3~6 psi。

（2）分別按順序打開主機(jī)-電腦-打印機(jī)等設(shè)備電源開關(guān)，對設(shè)備進(jìn)行上電操作。

（3）系統(tǒng)處理及控制系統(tǒng)上電接通后，進(jìn)入操作界面，并進(jìn)入系統(tǒng)操作面板，準(zhǔn)備操作前的準(zhǔn)備及管理工作。

（4）打開泵。如色譜分析儀長時(shí)間不使用或更換淋洗液后，要先打開平衡泵頭上的PRIME閥排氣后再開泵，待泵壓力穩(wěn)定后再打開抑制器電源。

（5）在進(jìn)入色譜柱之前通過進(jìn)樣器將樣品導(dǎo)入, 流動相將樣品帶入色譜柱, 在色譜柱中各組分被分離, 并依次隨流動相流至檢測器。

（6）檢測器檢測到的信號送至數(shù)據(jù)系統(tǒng)，利用操作界面做完樣后，選擇檢測標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)入數(shù)據(jù)處理，對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄、處理、打印或者保存等操作。

（7）關(guān)機(jī)，系統(tǒng)關(guān)機(jī)需要根據(jù)檢測樣品不同選擇不同關(guān)機(jī)步驟。對于陰陽離子，需要先將抑制器電流關(guān)掉，然后再關(guān)泵關(guān)機(jī)。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人民生活水平的提高，離子色譜逐漸進(jìn)入人們的視野。目前，離子色譜法已被應(yīng)用于食品分析、藥物分析、環(huán)境監(jiān)測等方面，且在化工、材料、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域也有著較為廣泛的應(yīng)用。

實(shí)例1：以硝酸鹽，亞硝酸鹽和磷酸鹽的形式存在的雜質(zhì)污染，是普遍的水質(zhì)問題。傳統(tǒng)的檢測方法具有許多缺點(diǎn)，檢測效果也是不盡如意。多年來，相關(guān)科研工作者已經(jīng)開發(fā)了各種方法和分析系統(tǒng)來對水生環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)的原位成分分析。然而，這些系統(tǒng)的使用和應(yīng)用受到功率需求，尺寸，試劑使用或成本的限制。此外，電化學(xué)傳感器被廣泛用于快速分析水中的硝酸鹽和亞硝酸鹽。這些傳感器具有成本效益，但考慮其長期工作時(shí)，經(jīng)常會因電極結(jié)垢和分析物隨時(shí)間的漂移而使其功能受到阻礙。迄今為止，基于離子色譜法的分析儀以及直接的紫外線吸收系統(tǒng)已被證明是實(shí)現(xiàn)原位硝酸鹽和亞硝酸鹽分析的主要途徑。

Murray等人^[4] 采用離子色譜儀對水中雜質(zhì)進(jìn)行了成分分析，基于簡單的陰離子交換方法，使用KOH洗脫液結(jié)合AG15保護(hù)柱來實(shí)現(xiàn)快速的陰離子分離。通過使用基于235 nm LED的吸光度檢測器，可以選擇性，直接地檢測亞硝酸鹽和硝酸鹽。作者選擇位于淡水和高污染廢水之間的50μL樣品定量環(huán)體積，連續(xù)分析包含15 mg L^-1 NO^3-和10 mg L^-1 NO^2-的陰離子標(biāo)準(zhǔn)液。依次進(jìn)樣的色譜圖重疊時(shí)，儀器獲得的色譜圖重復(fù)性如圖3所示。在82次運(yùn)行中，亞硝酸鹽和硝酸鹽的峰面積RSD值分別為3.87％和3.91％。發(fā)現(xiàn)亞硝酸鹽和硝酸鹽的保留時(shí)間RSD值分別為3.59％和3.23％，這表明了離子色譜在水質(zhì)檢測中的突出應(yīng)用價(jià)值。

圖3 82次連續(xù)運(yùn)行后疊加的所選色譜圖

實(shí)例2：目前，農(nóng)用硫酸銨的來源非常廣泛，包括己內(nèi)酰胺副產(chǎn)硫酸銨、氨法脫硫副產(chǎn)硫酸銨、磷石膏轉(zhuǎn)制硫酸銨等不同行業(yè)的副產(chǎn)硫酸銨，這些副產(chǎn)硫酸銨中可能存在氟、氯、溴、硫氰酸鹽等雜質(zhì)。有研究表明，氟離子含量過高會抑制玉米、大麥、小麥、豌豆、三葉草、菠菜的生長，造成作物減產(chǎn)；長期處在高濃度氯離子環(huán)境中，對氯敏感植物會導(dǎo)致死亡，對氯不敏感的植物也會造成一定的抑制作用；植物中溴離子含量一般在1~535 mg/kg，若土壤環(huán)境中溴離子含量過高，有可能對農(nóng)作物造成危害；當(dāng)硫氰酸根離子濃度大于5 mg/L時(shí)，對植物尤其是農(nóng)作物就會產(chǎn)生危害。因此，農(nóng)用硫酸銨作為一類氮肥，直接施用硫酸銨易使土壤板結(jié)，對土壤環(huán)境不友好，多用作復(fù)合肥料、摻混肥料等其他肥料產(chǎn)品的原料。為保障肥料產(chǎn)品質(zhì)量，保障農(nóng)作物安全，建立農(nóng)用硫酸銨中雜質(zhì)陰離子的檢測方法非常必要。

劉爽等人^[5]采用離子色譜法測定了農(nóng)用硫酸銨中４種雜質(zhì)陰離子。在樣品前處理時(shí)，需通過Ba離子柱過濾除去試液中的硫酸根離子。研究中Ba離子柱的容量為2.0~2.2 meq/ml，實(shí)驗(yàn)過程中分別對未使用Ba離子柱凈化及使用該柱凈化的樣品進(jìn)行測試，結(jié)果表明，未使用Ba離子柱凈化的樣品，SO₄^2-離子拖尾，嚴(yán)重干擾SCN-的測定，色譜圖如圖4左圖所示，無法計(jì)算加標(biāo)回收率；使用Ba離子柱凈化的樣品，在保留時(shí)間20 min左右基線平穩(wěn)，對SCN-的測定無影響，色譜圖如圖4右圖所示。經(jīng)Ba離子柱凈化后樣品回收率在80.23%~111.5%，可滿足實(shí)驗(yàn)室分析要求。利用本方法可以同時(shí)檢測農(nóng)用硫酸銨中4種常見雜質(zhì)陰離子含量，方法簡單、快捷、準(zhǔn)確，因而值得推廣應(yīng)用。

圖4 凈化前后樣品的離子色譜圖