浅析离子色谱在水环境监测中的应用

许亚南

（江苏省宿迁环境监测中心，江苏 宿迁 223800）

随着诸多学科的不断发展，如环境分析、生物分析、药物分析等，离子色谱技术在不同领域中以其独特的分离机理受到了诸多关注与重视。在常规水溶性离子检测中，现代离子色谱技术具有灵敏度较高，监测周期短的优势，离子色谱技术的应用进一步提高了监测效率，有效推动了环境监测水平的进一步发展。在环境监测领域，离子色谱技术得到了广泛应用，经常出现在水质、土壤、大气等自然生态环境监测工作中，因此，针对离子色谱技术的应用研究有着重要意义。

1 离子色谱技术介绍

1.1 离子色谱技术的原理分析

离子色谱技术最早出现在二十世纪七十年代，应用于水环境监测工作中。当时的工作人员在分离时采用的是离子树脂交换方式，并结合相关监测设备来监测其电导变化。与此同时，还要了解流出物的电学性质，分析其结构并进行深入分析与探讨，从而判断水质污染问题是否存在。在水环境监测中应用离子色谱技术，可以精准检测水体中各类离子的实际含量。在现代科学技术不断发展的形势下，离子色谱技术越来越成熟，且有着很好的发展前景。HPIC、MPIC 和HPIEC 是离子色谱技术主要的分离方法。从根本上分析，其也属于液相色谱技术。应用离子色谱技术可以进行在线监测以及自动化监测，其流程十分简单方便，而且能够有效减少工作人员的工作量，同时监测效率很高[1]。

1.2 离子色谱技术的分离方式与主要特点

1.2.1 离子色谱技术的分离方式分析

在新时代背景下，交换色谱、离子对色谱、离子排斥色谱是离子色谱技术的主要类型。其中，离子交换色谱对离子之间作用力的不同十分依赖，这样的方法经常应用于有机或无机离子的分离过程中；离子对色谱对细分与分离的选择性进行了利用，在分离活性阴离子、活性阳离子以及金属络合物中最为常见；离子排斥色谱则主要是根据Donnon 膜排斥效应，基于溶液与固体相之间离子的相互作用实现分离。一般而言，这样的分离方式会用在弱酸性、有机酸的分离过程中。除此之外，这样的分离方式还可以用于醛类、醇类、糖类以及氨基酸类的物质分离中。

1.2.2 离子色谱技术的主要特点

现代离子色谱技术选择性较强这一特点较为明显，水环境虽然复杂，但其依然可以实现精准分析水环境中各种类型的阴阳离子，并合理利用双柱法提高离子的分离效率。所以，离子色谱技术在水环境监测中的应用价值较大。另外，由于工作人员不断对离子色谱技术进行优化完善，其在水环境监测中越来越灵敏，且对监测中的液体样品要求并不是很严格，相应的监测设备具有较长的使用期限，很适合在水环境监测中进行大力推广。

1.3 离子色谱技术的应用优势

相比于传统技术，离子色谱技术优势更加突出。一般情况下，传统的监测技术以原子吸收法、分光光度法为主，通过这样的方式分析与监测阳离子，但其只能对某一种元素进行监测，且时间精力耗费较大，检测精度并不高。采用传统方式分析与监测阳离子时，一般采用光度法与容量法，这就需要大量的药品与成本支撑，且耗费时间长，操作也十分复杂。应用离子色谱技术可以有效缩短监测时长，得到较为精确的结果只需要短短的几分钟。离子色谱技术可以对常见阴阳离子进行分析，应用离子交换技术与高效分离柱的结果相结合，可缩减分析时间，并确保其灵敏度。由于离子色谱技术的选择性较强，其可以与各种监测仪器配合使用，并简化相应的处理程序。在完成液体的稀释过滤后，可以将其监测性能充分发挥出来。离子色谱技术可以有效检测多种化合物，并对样品的不同成分进行有效监测[2]。

2 离子色谱技术在水环境监测中实际应用分析

2.1 分析水样化学性质

针对水样中无机阴离子、阳离子的检测工作，离子色谱技术的有效利用有助于监测效率的进一步提升。一般而言，工作人员通过传统的检测技术对水样中的无机阴、阳离子进行监测，需要花费30 分钟，而采用离子色谱技术只需要短短的六分钟就可以了。再加上水环境是不断变化的，离子色谱技术的应用可以对水环境的真实情况进行技术了解。如果采用传统的检测技术，在检测过程中只能对某一种元素离子进行检测，且需要花费大量的时间与精力才能完成水样中所有成分的检测工作，而离子色谱技术的应用便很好地解决了这一问题。离子色谱技术可以对多种不同的水样离子同时进行检测，且检测结果准确度较高。在对水环境中有机酸、有机碱的检测过程中，由于检测内容中控酸、多基酸等物质丰富，这些物质会干扰到最后的检测结果，且很难用化学方式清除[3]。要想有效解决这一问题，工作人员可以通过离子色谱技术对这些物质进行检测，排除干扰，获取相关数据，有效保证最终分析结果的专业性，为后续水环境监测评估工作提供助力。离子色谱技术不仅可以很好地监测化学物质，在物理性质分析中也有着很好的应用效果，通过不同检测仪器呈现不同的检测效果。由此可以看出，监测仪器的选择十分重要。工作人员应对检测水样的物理性质进行全面分析，基于实际情况合理选择监测仪器，确保最终监测效果。如工作人员在检测迁移离子电导率与离子双玻电极板间离子时，应根据实际情况合理选择电导检测仪器，然后再进行有关工作。

2.2 复杂样品的分析

离子色谱技术比其他检测技术有着更大的综合优势，所以在水环境监测工作中受到诸多关注与重视，且被广泛应用于水环境监测中。工作人员在离子色谱技术的应用过程中，由于不断优化完善其不足，检测对象也朝着精细化发展，包括对粒子性、非离子性物质等，这些物质本身的组成结构较为复杂，为检测过程增加了难度。部分待检测样本中还存在阴离子、阳离子等复杂元素，这也进一步加大了实际检测难度。工作人员面对这样的情况，必须要对复杂样品分析检测工作更加重视。工作人员可以在水样环境检测工作中引入先进的离子色谱技术，通过对其的合理应用，促使洗脱液和待检测样本发生化学反应，基于单柱阴离子色谱的协助，对反应生成的物质进行检测，这样不仅能够有效提高检测信息的精确性，促使整体检测技术难度大幅度下降，还能够缩短检测时间，充分发挥出其在水环境监测中的积极作用[4]。

2.3 水环境监测中应用离子色谱技术要注意的问题

工作人员在水环境监测中采用离子色谱技术时应注意以下相关问题：离子色谱对于温度十分敏感，所以在实际应用过程中要合理控制温度条件，如果温度不符合相关要求，会造成基线不稳定的现象，进而严重影响检测结果。针对这一问题，工作人员应在恒温环境下开展水样本的检测与分析，让检测结果更具有准确性。此外，参与检测过程的相关设备都应在恒温状态下稳定运行，避免自然环境、空调等因素影响其温度。温度恒定的检测环境有助于检测结果的精准性；在水环境监测中采用离子色谱检测技术，还应对水样的过滤方式进行考量。一般而言，在过滤待测水样本时，应利用标准过滤技术进行相关处理工作。工作人员可以利用0.45 μ m 的过滤膜对检测样本采取过滤处理，去除样本中的杂质。如果检测设备中出现未经处理的杂质，可能会导致设备堵塞的现象，甚至因其内部压力过高，造成设备瘫痪。除此之外,工作人员还要注重待测样本的稀释处理。在检测成分复杂的样本时，要充分考虑不用成分之间亲和力的差异性对检测结果带来的不良影响。因此，工作人员必须要更加重视稀释处理工作，通过多次检测来确保最终检测结果的准确性。

3 离子色谱技术在水环境监测中的应用挑战

从当前情况分析，水环境监测中离子色谱技术的应用面临着一系列问题，导致监测结果的准确性以及监测效率受到了一定程度的影响。如在进行水样的过滤处理时，工作人员应要将水样经过相应的滤膜进行抽滤，充分发挥离子色谱仪的性能。同时，还要加强水样的稀释处理工作，由于待测水样中离子的成分、种类等可能存在差异性，其对树脂的亲和力也会有所不同，通常采用多次进样的方法，在待测水样分离中选择不同浓度的淋洗液进行处理。在这个过程中，工作人员要严格控制其水量，确保水样浓度更加科学合理，过高的水样浓度可能会造成色谱峰拖尾或宽度较大等情况。在离子色谱技术的实际应用过程中，计算机的连接与脱离、系统压力过大、输液系统混入气泡等诸多问题较为常见[5]。如果出现计算机连接与脱离问题，会对离子色谱技术的整体应用效果产生很大的影响；如果存在较大的系统压力，可能导致色谱柱单向阀门被堵塞的现象；如果输液系统中出现气泡，则会导致离子色谱仪基线不够稳定。因此，在应用离子色谱技术进行水样分离与监测的过程中，要对可能出现的各种应用问题进行综合分析，尽可能地在水环境监测过程中将这些问题及时解决，促使监测工作的精准性、科学合理性得到有效提升。

4 优化离子色谱技术在水环境监测中应用的有效对策

4.1 有效解决计算机连接与脱离问题

如果应用离子色谱仪对水环境进行监测的过程中出现计算机连接与脱离问题，必然会对监测结果和监测质量带来直接影响。如果大型仪器与色谱仪连接在同一电路，很容易造成电压不稳定、电流故障等问题，导致色谱仪与计算机脱离连接，引发色谱仪数据丢失、测试流程中断等一系列问题，导致测试结果、测试效率受到诸多影响。因此，必须要先对电压进行测试，然后再进行离子色谱仪的应用，保持电压环境的稳定性，保证离子色谱仪在稳定电压环境下开展工作，避免设备同时使用，实现计算机与离子色谱仪的有效连接，从而有序开展系统监测工作。

4.2 针对输液系统中混入气泡问题采取有效措施

要想很好地解决气泡进入输液系统的问题,应首先从根源上避免输液系统中混入气泡。如更换再生液与淋洗剂之后，要进一步排除气泡混入问题，可利用纯水经过真空泵透气处理的方法避免气泡的产生，让测试环境不被气泡所影响。除此之外，如果气泡已经混入了输液系统中，工作人员应采取相应的措施进行补救，打开废液阀门释放空气压力使气泡破碎，进而避免气泡对测试过程造成影响。

4.3 有效处理系统压力过大的问题

系统运行过程中如果压力过大,要立即让保护柱进口端保持断开状态，通过卸下单向阀门进行水浴超声波操作处理，保证没有堵塞问题才能进行重新安装。如果断开保护柱进口端后系统压力仍然过高，则应考虑是否因色谱柱堵塞问题引起的。对此工作人员可以采用十倍淋洗液进行色谱柱的淋洗，并检测其内部的压力值。这时如系统压力依然很大，则应更换色谱柱过滤网，确保其顺畅程度，以此降低系统压力。如果采取了这些措施之后系统压力仍然过大，工作人员应思考是否由于检测池堵塞而引起的，要分析其流速，利用淋洗液反复清洗检测池，合理解决其堵塞问题。检测池堵塞问题如果十分严重，则需要工作人员反复冲洗，直到符合相关标准，使系统压力值保持在正常范围以内[6]。

4.4 注重离子色谱仪的日常维护

随着我国科学技术的不断发展，工艺水平的逐渐升级和进步，离子色谱仪的种类也越来越多，工作人员要对离子色谱仪的维护保养工作更加重视，通过行之有效的维护管理举措保证离子色谱仪正常运行，让其使用寿命得到延长。针对离子色谱仪的日常维护工作，首先工作人员应每周更换离子色谱仪的自动进样器和淋洗液，避免水中产生菌体，而造成整个系统被污染的情况。工作人员还应开展离子色谱仪的排气工作，在排气过程中要先将废液阀打开，点击进行按钮，排气之后将废液阀适当拧紧；其次，在应用离子色谱仪的过程中很容易被温度环境所影响,如果温度在监测过程中发生较大的波动，将会有不合理的变化出现在监测指标中，存在基线不稳定、重线性太差等问题，对此，要必须保证处于恒温环境下才能进行监测工作。之后,在系统冲洗中使用正常的冲洗液进行清洗，清洗时间应持续1小时，再将柱子卸下，封好色谱柱两端，安置保存在常温状态下。最后,离子色谱技术的应用时常被抑制器影响，如果很长时间未启动抑制器，会导致微膜脱水破裂，进而出现抑制器漏液现象，对其抑制作用的发挥产生影响。

5 离子色谱技术在未来的发展

在水环境监测与水污染治理过程中离子色谱技术发挥着重要作用，备受相关工作人员的认可，且被广泛应用。要使离子色谱技术的应用效果得到强化，应从两个方面进行研究。其一，加强对离子色谱技术的重视程度，对IC 检测理论进行完善，创造更加有利的检测环境，促使检测成本得到有效降低；其二，重视信息技术的应用，特别是在离子色谱技术中合理应用大数据技术，通过数据挖掘进一步提升离子色谱技术的检测程度，深入分析与研究历史数据，对水环境中阴离子的来源进行相关检测。工作人员还可以利用数据清洗技术获得离子色谱技术相关数据，重新进行数据分析工作[7]。

6 结论

如今，我国水环境监测工作正在逐步发展，由于我国水环境监测工作开展的时间较短，因此，在实际监测工作中部分问题较为突出，这就需要工作人员对各种检测技术进行深入研究与探索。工作人员应加强对离子色谱技术以及其他检测技术的综合分析与应用，在实践中积累丰富的经验，并不断总结和反思，进一步确保水环境监测方式更具合理性、有效性，从而有效治理水污染问题，实现对水中各种离子数量的有效监控，为水环境污染治理与预防提供重要的数据信息支持，确保其监测状态保持最佳。