离子色谱方法及应用研究

汪玲 吴斌

摘要：离子色谱法是一种高分辨率的液相色谱法，用于测定阴离子、阳离子和一些极性有机化合物的类型和含量。本文对离子色谱方法及应用进行探究，具有重要意义。

关键词：离子色谱;应用研究

一、离子对色谱法及其使用思路

笔者主要与大家分享离子對色谱的工作原理、离子对试剂的使用原理以及影响离子对色谱的主要因素等，希望能给大家在离子对色谱的应用上有所帮助。

（一）工作原理

一般来说，当阴离子试剂加入到流动相中时，离子化的碱性化合物将保留并增加。中性化合物的保留时间缩短，因为柱的固定相表面被离子对试剂吸附，导致部分堵塞。对于酸性化合物，由于固定相中酸离子和离子对试剂之间的相互排斥以及某些离子对试剂对固定相的堵塞，酸性化合物的保留时间缩短。当向流动相中添加阳离子试剂时，电离酸化合物的保留增加，中性和（特别是）碱性化合物的保留减少。

（二）与反向色谱法的比较优势

向流动相中添加离子对试剂可以改善碱性色谱峰的拖尾，并增加酸性或碱性离子化合物（具有合理的K值）的保留，否则这些化合物非常弱。它类似于反向色谱法，通过改变流动相的pH值来改变化合物的保留时间，但离子对色谱法可以更好地控制酸性或碱性化合物的保留行为，而无需使用极端流动相pH值（pH值小于2.5或大于8）。

（三）流动相需要使用离子对试剂吗

（1）所分析的化合物是离子样品。

（2）当反向色谱的其他条件不能改变以获得对所分析化合物的良好保留时，或通过改变各种条件不能获得良好的分离度时。

（3）只在需要时使用它！

（四）使用离子对的先决条件

有必要知道某个峰应该是酸性、碱性或中性物质，只有这样，我们才能准确预测添加的离子对试剂保留溶质的影响。

（五）离子对试剂选择原则

对于酸性化合物，一般选择四烷基铵盐R4N+（R+）;对于碱性化合物，选择烷基磺酸盐R-SO3-（R-）;通常建议将甲醇用于有机试剂，因为这些离子在甲醇中对试剂具有更好的溶解性。对于既有酸又有碱的化合物，建议从低pH流量添加剂烷基磺酸盐开始，因为低pH会抑制酸性电离，而离子会增强碱性物质在试剂中的保留。[2]

（六）影响离子对色谱的因素

（1）离子对试剂浓度的影响

A.离子对试剂浓度对化合物保留的影响如下图所示：

假设分析化合物的浓度是确定的，当流动相中试剂的离子浓度逐渐增加时，化合物的保留率将逐渐增加。当离子对试剂的浓度继续增加直到柱的固定相饱和时，化合物的保留达到最大值。随着离子对试剂浓度的持续增加，流动相中离子对试剂的反离子浓度将增加，反离子将与化合物竞争离子交换保留，导致化合物保留率逐渐下降。

B试剂浓度的离子选择

根据文献，不同磺酸盐或季铵盐的推荐起始浓度为流动相中的%甲醇。例如，在流动相中使用40%甲醇，并添加烷基磺酸盐作为离子对试剂。根据上图，75mmol/L正辛烷磺酸和15mmol/L癸烷磺酸都是合适的起始条件。通常，在选择离子对试剂浓度时，建议选择图中非阴影部分的浓度。一般情况下，离子对试剂的最佳初始浓度为100mmoll/l。该浓度允许试剂覆盖柱固定相表面的约三分之一。[3]

（2）离子对试剂类型的影响

通常，离子对试剂的疏水性越强，化合物在色谱柱中的保留力越强。例如，为了使酸性化合物保持相同的保留时间，TBA+（含16个碳原子）的浓度低于TEA+（含8个碳原子）的浓度。

（3）流动相pH值的影响

当在液相中加入试剂离子时，如酸性化合物的pH值增加，使酸性化合物的离子状态增加，增加其与离子对试剂的接触，增加其储量，从而提高pH值，使酸性化合物保留，这在不与排序高pH值和离子配对试剂，以减少酸性化合物保留相反。同时，对于碱性化合物，pH值的增加会增加分子状态，从而减少与离子对试剂的结合，导致化合物的保留减弱。

（4）温度的影响

与RPC相比，离子对色谱对温度控制有更高的要求，并且温度的重现性必须更高。否则，温度的变化可能会导致化合物的相对保留率发生显著变化，从而影响化合物的分离。

（5）有机溶剂强度的影响（B%）

改变B%的比例对化合物保留的影响类似于RPC分离，但IPC也有其自身的特点，如增加B%的比例（对于添加磺酸盐作为离子对试剂的流动相），所有化合物的保留时间都会缩短，但碱性化合物的保留率将进一步降低。

（6）色谱柱的影响

色谱柱部分被试剂的离子对所覆盖，因此色谱柱对化合物保留的实际影响常常被覆盖。通过改变色谱柱来控制分离目的既不是首选，也不是特别有效。

（七）其他注意事项

（1）更严格的流动相控制pH值（±0.1单位或更高）

（2）添加的离子对试剂的检测建议使用大于210nm的波长

（3）添加离子的流动相平衡较慢

由于离子在色谱柱上的吸附和解吸过程非常缓慢，新的流动相通常需要清洗几个小时才能达到完全平衡。如有可能，可在12小时以上进行夜间平衡。否则，化合物的保留时间将在注射过程中缓慢抵消。因此，当使用离子对时，不建议梯度洗脱。

（4）更换离子对试剂

当需要更换离子对试剂时，需要将原来的离子对试剂洗脱，然后用新的流动相平衡。一般来说，烷基磺酸盐可以用50-80%的甲醇-水洗脱;季铵盐需要50%甲醇缓冲液（100mmol/L磷酸二氢钾，ph4-5）。冲洗色谱柱，然后用新的流动相平衡，至少需要20倍的色谱柱体积。

因此，已用于IPC分离的色谱柱不应用于没有IPC试剂的RPC分离;使用同一色谱柱可以从一种离子对试剂转换为另一种。

（5）假峰很容易出现

有必要使用空白样品来比较和去除假峰。当使用不纯的离子对试剂时，更可能出现假峰。在这种情况下，建议使用不同批次或来源的离子对试剂。

结论：一般来说，当RPC方法的初步探索确定必须使用离子对试剂时，应首先根据化合物峰的酸碱度（通过改变pH值判断）确定要添加的离子对试剂的类型。然后加入初始浓度的离子对;最后，通过改变流动相B%或温度、流动相pH和离子来调节试剂浓度的选择性。这是离子色谱法最具实用价值的方法之一。

参考文献：

[1]杨俊华，赵娟，马静，刘维华，王学涛.等度离子色谱测定生鲜乳氯离子方法的研究及应用[J].宁夏农林科技，2020，61（11）：69-71.

[2]王岩.离子色谱法在生活饮用水中的应用及故障处理方法[J].炼油与化工，2020，31（05）：64-65.

[3]陶云亭.离子色谱检测方法的应用进展[J].云南化工，2020，47（02）：9-10.