电导检测器的原理及应用综述

潘 超，李艳梅，黄秋霞，国大亮，刘玉璇

(1.天津中医药大学，天津300193;2.天津市琛航科技仪器有限公司，天津300384)

电导检测器(CD)是对含卤、硫、氮化合物具有高选择和高灵敏度的电化学检测器。它是将被测组分变成杂原子氢化物或氧化物，在去离子的溶剂中电离，根据溶剂电导率的变化来检测原组分的含量。由电导池、测量电导率所需的电子线路、变换灵敏度的装置和数字显示仪等几部分组成，电导池是其核心。随着分析物质的研究深入，电导检测器作为一种检测装置越来越受到分析界人士的关注。现对电导检测器的研究进展及应用进行评述。

1 电导检测器的工作原理

色谱泵将溶剂吸入，经离子交换树脂除去离子和保持一定的pH值后，注入电导池。未进样时该去离子溶剂电导率很低，此信号为基线。

当被测组分与反应气在反应器底部混合后进入微反应管，被加热到高温，含卤、硫和氮化合物分别催化分解成可电离的气体(HX，SO2，NH3)。这些气体产物通过传输管进入电导池，被不断流动的去离子溶剂吸收，电离成离子，使溶剂电导增大，经放大后输出。信号大小与被测组分中卤(硫、氮)的质量成正比。检测后的溶剂流回溶剂槽中，循环使用。

2 电导检测器的应用

电导检测主要分为接触电导检测和非接触电导检测两种模式［1～4］。

2.1 接触式电导检测器 接触电导检测中工作电极与毛细管在缓冲介质中对接，分析物经毛细管被工作电极检测出，这种方法的缺点是电极易受损坏。接触式电导检测器近年来主要应用在无机离子的分析中。

方梅［5］用乙酸锌沉淀水中S2－抽滤除去水中其他杂质，使沉淀在碱性条件下被过氧化氢氧化成，用电导检测器离子色谱仪测定换算成S2－含量，建立了电导检测器离子色谱法测定水中硫化物的方法，该方法快速，灵敏度高，结果可靠。

吴东亮等［6］在流速为1 mL·min－1，淋洗液为3 mmol· L－1的Na2CO3和3 mmoL·L－1的NaOH的混合溶液的离子色谱仪DIONEX(DX－100T)上较好地完成了对土壤中吲哚－3－乙酸的检测。其检测限为0.73 μg·mL－1(S/N=3)，回收率分别为107.84%(峰高)和94.81%(峰面积)。

刘霞等［7］在高频热解设备中对神府煤和稻草进行了快速热解实验，利用NaOH溶液吸收法将热解气中的HCN转化为氰根离子，利用电导检测器离子色谱建立的检测方法对氰根进行定量。结果发现氰根与其他杂质离子分离效果较好，且3次重复实验的重现性良好。所建立的HCN吸收方法和氰根检测方法能够满足煤和生物质热解时HCN生成率的考察要求。

此外，在中药材分析中也常用到。中药材中化学成分复杂，其主要包括生物碱类、有机酸类、糖类、苷类、蛋白质、油脂、黄酮类、酚类、色素、无机盐、鞣质等。目前应用CD分析的主要是生物碱、生物酸、有机酸盐。它们都可以在一定的电解质条件下电解成离子的形式而带有一定电荷，通过添加一些化学添加剂来提高分离效能，方法快速、简便。

2.2 非接触电导检测器(CCD) 与接触式电导检测相对，非接触电导检测中工作电极环在毛细管外，高频信号传送到检测器电极上，随着频率增加，电容电阻减小，毛细管阻抗减小，因此电极可以检测到较强的信号变化。这种装置可有效防止电极污染及高压电场的干扰，成为目前研究热点之一。非接触式电导检测在药物分析中的应用较多。

Tuma等［8］用高效三维立体毛细管电泳非接触电导检测法(CE－CCD)分析了24名正常孕妇和24名胎儿异常孕妇羊水中20种游离氨基酸和12种基底化合物(胆胺、胆碱、丙胺酸、肌酸肝、鸟氨酸、康泰素、瓜氨酸、羟基脯氨酸、1－甲基组氨酸、3－甲基组氨酸、β－氨基丁酸、γ－氨基丁酸)。

陈缵光课题组用CE－CCD法分析了紫草中的紫草素［9］，粉防己碱药材中的粉防己碱和去甲粉防己碱［10］、苦参中的苦参碱和氧化苦参碱［11］、青风藤中的青藤碱［12］、北豆根中的粉防己碱和青藤碱［13］、牛黄中的胆酸、关木通中的马兜铃酸A、五倍子中的没食子酸、桂枝中的桂皮酸、牡丹皮中的丹皮酚，几种中药的丁香酚，检测限范围在0.1～6.25 mg·L－1之间。

手性药物检测是药物分析中重要的检测部分，目前常应用HPLC对其定量分析，但是需选用涂有手性选择剂的色谱柱，成本较高，而在毛细管电泳中，只需将少量的手性选择剂添加到缓冲溶液中即可实现手性物质的分离，缩短了样品分析时间，降低了分析成本。CE－CD适合于没有光学和电学活性的对映体的分离。Gong等［14］用CE－CCD分离检测了一系列的对映体包括肾上腺素、多西拉敏、麻黄碱、异丙肾上腺素、普萘洛尔、伪麻黄碱、氨基酸(精氨酸、丝氨酸、苏氨酸、甲硫氨酸、色氨酸天门冬氨酸)，对手性剂羟丙基－β－环糊精的浓度、缓冲溶液及添加剂的选择作了相应的考察。

3 电导检测技术与其他检测技术的联合装置

成分复杂的混合物不仅需要高分离效能装置，而且还需要一个可以全面分析检测的装置，电导检测联合其他的检测装置，可扩大检测对象的范围，获得更多分析信息。

3.1 气相色谱分析仪与电导检测器的联用 河北大学化学系分析教研室色谱组成功初试了气相色谱仪——电导检测器，对甲酸灵敏度可达10－8～10－9g·S－1。该检测器采用了不锈钢毛细管电极，增加了电极面积，提高了灵敏度。又由于具有特殊的气液接触和气液分离的结构设计，避免了气泡波动和断流等缺点;可使色谱柱的流出组分吸收完全，响应速度快，基线平稳，另外，该检测器还具有结构简单，死体积小，清洗方便等优点。

电导检测器对强酸、强碱等电解质具有明显的选择性，它是分析腐蚀性气体或液体的专用特效气相色谱分析检测器之一。因而在核燃料工业、生化、医药、卫生、环保、石油化工等方面的色谱分析工作均可有一定的应用。

3.2 毛细管电泳/荧光/非接触电导组合型检测器的研制将两种或多种不同工作原理的检测技术进行组合是实现应用要求方法之一。目前关于组合检测技术的报道已有很多，如UV吸收检测－安培检测、UV－非接触电导检测、UV－荧光检测(FD)。在以往报道中，组合型检测技术多采用UV作为主要组合对象。另外，有些报道的组合型检测器采用串联型或并联型检测池，即采用与组合数目相同的检测池，不可避免地带来多检测池柱外效应的问题。考虑到FD的高灵敏度和电导检测的通用性，将两种技术进行组合则可以实现通用性和高灵敏度。

杨丙成［15］等报道了一种新型的FD/CCD组合型检测器，在该系统中，FD/CCD共用同一个检测池。为实现检测系统的微型化，用高亮度发光二极管为FD的激发光源，光纤用于荧光收集及传输媒介。测试结果表明，该组合检测器达到了任一单类型检测器性能指标，可用于无机/有机离子及荧光试剂类样品的同时检测。

电导检测是基于分析物的电导率与背景电解质(缓冲液)之间的电导率差异而进行测量的一种方法。其灵敏度较高，适于检测无机离子、氨基酸、药物等物质，其中以对无机离子的研究比较多，检出限一般可以达到10－6～10－8mol ·L－1。要成功使用电导检测器，需要了解它的定性和定量方面的性质，包括分析物的离子流动性和离解常数、背景电解质的参数、分析物在被分析区域中的浓度等。电导法的摩尔电导响应值(即分析物区带电导与分析物浓度的比值)可理论推导出，用来预测已知离子流动性和pK值的分析物的信号大小，结果可信度强。

4 展望

电导检测器为带电荷粒子提供了通用、高重现性和高灵敏的检测器。将HPLC系统加上电导检测器即可简单、可靠地定量分析阴离子、阳离子、有机酸和表面活性剂，为含杂原子及易解的药品分析提供了新选择。

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［9］ 李全文，陈缵光，周勰，等.毛细管电泳法测定紫草中的紫草素［J］.分析化学，2006，34(7):991－994.

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［11］王峻梅，翟海云，陈缵光，等.毛细管电泳高频电导法测定苦参中的苦参碱和氧化苦参碱［J］.分析试验室，2004，23(5):31－33.

［12］翟海云，王峻梅，陈缵光，等.毛细管电泳高频电导法测定青风藤药材及制剂中青藤碱的含量［J］.高等学校化学学报，2004，26(12):2256－2258.

［13］王峻梅，翟海云，陈缵光，等.细管电泳高频电导检测法测定北豆根药材中粉防己碱和青藤碱的含量［J］.药物分析杂志，2005，25(11):1329－1332.

［14］Gong XG，Kuban P，Tanyanyiwa J，et al.Separation of enantiomers in capillary electrophoresis with contactless conductivity detection［J］.Journal of Chromatography A，2005，1082(2):230－234.

［15］杨丙成，谭峰，关亚风.毛细管电泳－荧光/非接触电导组合型检测器的研制［J］.分析化学(仪器装置与实验技术)，2005，33(5):740－742.