离子色谱仪使用过程中出现的问题及处理方法

2020-05-19杨红梅

科学与财富 2020年7期

杨红梅

摘要：本文从实际工作出发，对影响离子色谱使用的影响因素进行探讨，提出了日常工作中需要注意的事项，及处理方法，建议通过强调仪器日常维护，延长仪器及分析柱的使用寿命，降低故障率，降低维护成本，保证分析准确性。

关键词：离子色谱;前处理;维护使用

前言：离子色谱属于高效液相色谱HPLC技术，其分析对象主要是水中阴阳离子的分析，由于其具有一次进样同时测得多个组分，分辨率好，灵敏度高，而且不使用有毒试剂，不产生有毒废液，不会对环境造成二次污染而在环境监测中得到广泛使用，随着各项样品前处理技术的發展及仪器自动化程度的不断提升，目前该技术已广泛应用于环境、食品卫生、制药业及石油化工等领域。但是由于仪器精密，操作条件要求高，维修费用昂贵，需要使用者在使用中切实注意维护和保养。本文从实际工作出发，以ICS-600离子色谱仪、电导检测器为例讲述了离子色谱的工作原理，从仪器、试剂、方法、环境因素等方面分析总结了离子色谱在使用过程中的注意事项和经常出现的问题的解决方案，为离子色谱的使用者提供参考。

1、离子色谱仪的结构和原理

离子色谱仪主要包括：流动相输送系统、进样系统、分离系统、检测系统4个部分。此外，可根据需要配置流动相在线脱气装置、自动进样器、流动相抑制器等。

分离的原理是由于样品中的阴阳离子对离子交换树脂的亲和力不同，样品通过分离柱时被分离成不连续的谱带，依次被淋洗液洗脱，淋洗液经过化学抑制器，降低淋洗液的电导，增加被测离子的电导，采用电导检测器检测，根据保留时间定性，峰高或峰面积定量。

2、使用注意事项

2.1 纯水

离子色谱仪属于高端精密仪器，对实验室用水要求很高，实验用水需要满足电阻率18.2MΩ·cm以上，并经过0.45 μm微孔滤膜过滤的去离子水，如果水的电阻率不符合要求，离子含量较多，会造成系统压力上升，基线波动，痕量物质检不出等。实验过程中应使用新鲜的去离子水，放置时间过长的纯水，滋生细菌，二氧化碳融入都会使得电阻率下降，水质达不到要求。

2.2 试剂

所有试剂应该选择优级纯以上。如果选择氢氧化钠作为淋洗剂，建议购买50%浓度饱和氢氧化钠溶液，配制淋洗液时吸取中层液体，避免杂质进入系统，降低仪器本底，提高仪器分析灵敏度。

2.3 分离柱的选择

分离柱是离子色谱的核心部件，决定着样品组分是否能完全分离。离子色谱的分离原理主要是离子交换，对弱保留离子可选用大容量柱和弱淋洗液以增强保留，对强保留离子则可选用小容量柱和强淋洗液。

2.4 淋洗系统的选择

淋洗液的选择是离子色谱分析中的重要的一步，直接关系到分析灵敏度，检出限。阴离子柱一般用的是Na2CO3/NaHCO3或NaOH淋洗系统，阳离子柱一般使用甲基磺酸淋洗系统，根据所分离的离子按一定比例配制。通过改变淋洗液浓度可以改变出峰时间。分析低浓度样品可选择较低流速，提高检测灵敏度，分析高浓度选择较高流速，缩短分析时间。值得注意是更换不同品种、不同浓度淋洗液时需要将系统置换干净，先将分离柱拆下，用去离子水大量冲洗管路，至最终流出液为中性时再将分离柱接入仪器。

2.5温度的影响

对于抑制型离子色谱，一般未使用恒温装置，环境温度的变化，会造成出峰时间的变化，一般温度升高，保留时间降低，柱效增加，使用过程中应尽可能避免温度波动，有条件的用户最好配置恒温箱以保证分析结果的可靠性。

2.6 样品前处理及分析注意事项

离子色谱分析的浓度范围为μg/L～mg/L，样品中含有微小颗粒物、较高含量有机物、阳离子金属等都会对分析系统造成严重影响，导致低含量组分检测不出，因此必须对样品进行前处理，方能进行分析。

颗粒物会造成柱压升高，缩短柱子寿命，堵塞管路，分析前应过滤除去，成分复杂的样品必须经过预处理，设法消去可能存在的干扰。

一般较清洁的地表水只需要过滤即可直接进样分析;当样品含有较高浓度有机物，会影响色谱分离效果及色谱柱使用寿命，需要除去有机物，可以使用RP柱或C18柱萃取分离消除干扰;样品中的金属会影响色谱柱的寿命，去除阳离子重金属可以采用H柱、Na 柱;除去过量氯离子可以使样品通过银型前处理柱或进样前加硝酸银溶液到样品中沉淀氯离子;当选用碳酸钠/碳酸氢钠淋洗液，水负峰干扰氟离子的测定，可在样品与标准溶液中分别加入适量相同浓度和体积的淋洗液，以减小水负峰对氟离子的干扰，或者选用氢氧化钠做淋洗剂【1】。

对未知样品需要先稀释100倍或1000倍再进行分析，再根据结果选择稀释倍数，以免造成柱容量超载或强保留组分污染。样品出峰干扰可以对样品进行稀释后测定，也可以在样品中加入有机改进剂如甲醇、异丙醇和乙腈，改善分离效果【2】

每次分析前需要进行空白样品分析，空白试验结果应低于方法检出限，已检查溶液试剂质量是否合格。仪器调试、更换溶液或者更改仪器条件后需要重新绘制标准曲线或者采用标准溶液进行核查，确保分析准确性。

3、常见问题处理方法

3.1 柱压升高或降低

一般出现系统压力升高或降低可能的原因是系统堵塞、漏液、流速设定不对、淋洗液配置不当、密封圈损坏等，需要根据实际情况逐一排查。离子色谱管路较多且细小，如果淋洗液、样品未过滤，久而久之管路杂质积聚便造成系统堵塞，系统压力升高，出峰异常。其中单向阀是离子色谱的一个重要元件，其作用是阻止液体从高压区流向低压区【3】，单向阀密封性必须好，可以快速打开或关闭。当仪器长期不使用、淋洗液或样品中含较多杂质，容易造成单向阀堵塞，柱压上升甚至仪器不能正常运行。单向阀结垢后可以取出将其放入无水乙醇或者异丙醇溶液中超声清洗。当发生系统漏液后，找出漏液点，拧紧接口，然后打开排气阀排气泡。分析人员粗心大意系统导致参数设定错误、淋洗液浓度配制不正确也会出现压力改变现象，平时需要细心操作，避免问题出现。

3.2 电导值异常

当仪器长时间未开机或者淋洗液杂质含量高、淋洗液浓度配制不正确、纯水质量有问题、样品含量过高或杂质含量多都会导致电导值异常，需要逐一排查。

3.3 色谱柱污染

样品、淋洗液中的杂质积累会造成色谱柱污染，分离度变差、保留时间改变、峰不对称等，色谱柱污染后可以使用高浓度有机溶剂如丙酮清洗，清洗完后用较稀的淋洗液置换。

3.4 气泡的处理

淋洗液使用前需要脱气处理，样品进入仪器前需要排气泡，气泡会对分析信号产生干扰，增大基线噪声。每次更换淋洗液或者开机都要多排放一段时间淋洗液，彻底同化管路，以保证测定样品不受系统的影响。气泡可经过超生或者静置去除。

3.5 基线和噪声、峰形等问题

保留时间漂移：柱温或者室温发生变化、流速变化、流动相组成、浓度发生改变、系统有气泡等都能造成保留时间波动。

基线噪声和漂移：温度波动、气泡影响、流动相不均匀、样品强保留组分、电子设备故障等原因造成。

峰形异常：柱选择不当、柱堵塞、干扰峰、系统温度过低、进样体积过大等可能造成峰形异常。

4、结论

日常工作中由于操作不当、维护保养不到位极易导致离子色谱仪故障，导致仪器分析数据不准，部件损坏，损耗极大。从事该项工作的分析人员，必须严格按照操作规程，精心维护使用方能保证仪器正常运行。