離子色譜（IC）是一種高效液相色譜技術，專門用于分離和檢測溶液中離子型物質（無機/有機陰離子、陽離子、極性分子等），主要突出功能有離子分離、高靈敏度檢測、多組分同時分析、自動化與高通量。是基于離子交換原理，利用固定相（離子交換樹脂）與流動相的相互作用，實現不同離子的高效分離。可區分同種元素的不同價態（如Cr(III)與Cr(VI)、Fe²?與Fe³?）及形態（如亞硝酸鹽與硝酸鹽）。

主要由輸液系統、進樣系統、分離系統、檢測系統和數據處理系統組成。配備電導檢測器、紫外檢測器或質譜聯用（IC-MS），檢測限可達ppb（μg/L）甚至更低。單次進樣可同時測定多種離子（如F?、Cl?、NO??、NO??、SO?²?等）。支持自動化樣品前處理和連續分析，適用于大批量樣本檢測。

基本原理  

大多數電離物質在溶液中會發生電離，產生電導，通過對電導的檢測，就可以對他的電離程度進行分析。由于在稀溶液中大多數電離物質都會電離，因此可以通過測定電導值來檢測被測物質的含量。所以，離子色譜通用檢測器主要以電導檢測器為基礎。    

離子色譜分離原理是基于離子色譜柱（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離子之間進行的可逆交換和分析物溶質對交換劑親和力的差別而被分離。適用于親水性陰、陽離子的分離。例如檢驗亞硝酸鹽，樣品溶液進樣之后，首先亞硝酸根離子與分析柱的離子交換位置之間直接進行離子交換（即被保留在柱上），然后被淋洗液中的OH-基置換并從柱上被洗脫。對樹脂親和力弱的分析物離子先于對樹脂親和力強的分析物離子依次被洗脫，如F-，Cl-，然后是亞硝酸根離子，硝酸根離子，這就是離子色譜分離過程。

關鍵問題是不僅被測離子具有導電性，而且一般淋洗液本身也是一種電離物質，具有很強的電離度。所以，在離子色譜柱后端，加入相反電荷的離子交換樹脂填料，如陰離子色譜柱后加入氫型的陽離子交換樹脂，陽離子色譜柱后加入氫氧根型的陰離子交換樹脂填料，由分離柱流出的攜帶待測離子的洗脫液，在這里發生兩個簡單但十分重要的化學反應：一個是將淋洗液轉變為低電導組分，以降低來自淋洗液的背景電導；另一是將樣品離子轉變成其相應的酸或堿，以增加其電導。這種在分離柱和檢測器之間能降低背景電導值而提高檢測靈敏度的裝置，成為抑制柱（抑制器）。          

抑制器主要起兩個作用:

1).降低淋洗液的背景電導，

2).增加被測離子的電導率值，改善信噪比。    

1.樣品要求為PH中性附近水溶液

2. 溶液樣品為簡單離子水溶液（不能含有任何有機物），需要溶液樣品10-15ml，待測離子濃度控制在ppm范圍較好，測試單上請注明濃度范圍

3. 樣品量請至少滿足10mL；液體樣品離子濃度請盡量控制在ppm級別；

前處理方法  

特殊樣品處理技術

1.去除高濃度基質干擾

基體消除柱（Matrix Elimination Cartridge）：在線或離線去除樣品中高濃度Cl?、SO?²?等干擾離子。    

閥切換技術：將干擾離子導向廢液，僅目標離子進入分析柱。

2.痕量離子富集

濃縮柱（Preconcentration Column）：對超低濃度樣品（如環境水樣），通過濃縮柱富集目標離子。

3.衍生化（針對特定離子）

溴化物/碘化物檢測：加入氯胺T氧化為BrO??/IO??后分析，提升靈敏度。

前處理注意事項

1.污染控制：

使用高純度試劑（HPLC級）和離子專用容器（如PFA材質）。

避免接觸金屬器械（尤其是陽離子分析）。

2.穩定性保障：

樣品采集后盡快處理，或冷藏保存（4℃）。

易氧化離子（如Fe²?、S²?）需充氮氣密封避光保存。

3.方法驗證：

通過加標回收率（80-120%）驗證前處理有效性。

復雜基質樣品需進行空白實驗和干擾排查。

示例流程（以土壤中NO??分析為例）

1.取樣：采集表層土壤，避光保存。

2.浸提：稱取5 g土壤與50 mL超純水混合，振蕩30分鐘。

3.離心：4000 rpm離心10分鐘，取上清液。

4.過濾：過0.45 μm濾膜，去除膠體顆粒。    

5.稀釋：根據預估濃度稀釋10-100倍。

6.進樣：注入離子色譜儀，陰離子交換柱分離，電導檢測器定量。

試劑

1.試劑與試劑水:優級純試劑;試劑水和試劑的純度影響方法檢測限，建議使用高

純水器，用新制備的水配制低含量標準溶液。

2.淋洗液:建議使用在線淋洗液發生器。

3.標準貯備液

離子色譜儀

1.分析柱:根據要求選擇

2.淋洗液:最好為淋洗液發生器，也可采用高純水配制。

3.樣品定量環:1mL,2mL,25uL,50uL

特殊器皿

1.容量瓶:聚丙烯材質，各種規格

2.樣品瓶:聚丙烯或高密度聚乙烯材質

干擾

進行微克/升級或更低濃度的分析時，污染是嚴重的問題，在測試的所有環節(采

樣、存儲和分析)都必須非常小心，避免污染。

與其它色譜法一樣，當樣品中某組分濃度非常高時，譜圖中會對應產生很大峰，掩蓋其它物質的峰并造成干擾，這種干擾通常可根據其它陰離子濃度，適當稀釋樣品而減小。對于用濃縮柱進樣時，某些高濃度的強保留陰離子會起淋洗液的作用，可將弱保    留被測陰離子洗脫下來，這種情況下適宜用大容積樣品定量環直接進樣。

（六）測試方法           

離子色譜是分離離子型成份的所有色譜方法的統稱。

包括:離子對色譜、離子交換色譜、離子排斥色譜。待測成份和流動相通常是極性和/或離子型的，其中離子交換色譜是離子色譜中最重要的分離方式。

①高效離子交換色譜。樣品中的離子與樹脂功能基上的平衡離子爭奪樹脂的離子交換位置。由于不同離子對固定相的親和力不同，它們在色譜柱中通過多次交換和平衡過程實現分離。這種技術使用的是低容量的離子交換樹脂填充的柱子，主要用于分離親水性的陰離子和陽離子。

陽離子和陰離子與固定相形成弱離子鍵。

C:固定相=極性(例如:R-SO^-3)-流動相=極性(例如:HNO3 水溶液)

A:固定相=極性(例如:R-NR3⁺)-流動相=極性(例如:Na2CO3 水溶液)

②離子排斥色譜。它的分離過程主要基于Donnan排斥、空間排阻和吸附3種機理。在這種技術中，樣品中的離子由于Donnan排斥效應不能進入樹脂微孔，而非離子型的組分則可以進入。這些組分因受到不同的作用力而被有效分離。這種技術使用的是高容量的離子交換樹脂填充的柱子，主要用于有機酸、無機弱酸和醇類的分離。

H⁺離子型固定相表面形成非極性Donan膜。只有非極性和非離解的分子可以進入該膜。離解的離子受到固定相Donnan膜的排斥。依據分子的離解常數不同進行分離。

③離子對色譜。離子對色譜分離過程先向流動相中加入表面活性離子，使其直接吸附在流動相界面。被測離子則通過與這層吸附的表面活性層的相互作用力的差異而實現分離。這種技術通常使用不含離子交換基團的多孔樹脂填充的柱子，主要用于疏水性離子的分離。通過加入親脂性對離子，陽離子和陰離子與非離子分子反應。分離生成的非極性分子在反相模式中得以分離。    

固定相=非極性(例如:C18)-流動相=極性(例如:乙腈或甲醇/水)

定量分析方法用于確定目標離子的濃度，常用方法包括：

1. 外標法（External Standard Method）

原理：通過標準曲線（濃度-峰面積/峰高）計算樣品中目標離子濃度。

步驟：配制一系列濃度梯度的標準溶液，進樣分析，繪制標準曲線。測定樣品中目標離子的峰面積，代入標準曲線計算濃度。

優點：操作簡單，適用于大批量樣品分析。

局限性：對儀器穩定性要求高，需定期校正標準曲線。

2. 內標法（Internal Standard Method）    

原理：在樣品和標準溶液中加入已知濃度的內標物（與目標離子性質相似），通過內標物峰面積校正系統誤差。

步驟：選擇合適的內標物（如Br?用于陰離子分析）。樣品和標準溶液中均加入相同濃度的內標物。以目標物與內標物的峰面積比值繪制標準曲線，計算樣品濃度。

優點：減少進樣量波動、基質效應等干擾，提高準確性。

局限性：需選擇化學性質穩定的內標物，可能增加前處理復雜度。

3. 標準加入法（Standard Addition for Quantification）

原理：在樣品中逐步加入已知濃度的目標離子，通過線性回歸外推原始濃度。

步驟：將樣品分為多份，分別加入不同量的標準品。測定各份的峰面積，繪制峰面積-加標量曲線。曲線在x軸截距的絕對值即為樣品中目標離子的原始濃度。

優點：適用于復雜基質（如高鹽、高有機物樣品），消除基質干擾。    

局限性：操作繁瑣，消耗樣品量大。

4. 直接峰高/峰面積法

原理：在低濃度范圍內，峰高或峰面積與濃度呈線性關系，直接通過單點校準定量。

適用場景：快速篩查或粗略定量，需確保儀器響應穩定。 

案例1：飲用水中硝酸鹽（NO??）定量

方法：外標法（標準曲線法）。

步驟：配制NO??標準溶液（0.1、0.5、1.0、2.0 mg/L）。繪制峰面積-濃度標準曲線（R²=0.999）。水樣過濾后直接進樣，測得峰面積為1500 μS·min，對應濃度0.8 mg/L。

案例2：血清中Na?和K?分析    

方法：內標法（Li?為內標）。

步驟：血清樣品經超濾去除蛋白質。加入Li?內標溶液，進樣分析。計算Na?/Li?和K?/Li?的峰面積比值，通過標準曲線定量。

具體應用案例  

離子色譜法測定鋰電池電解液中鋰鹽的種類

電解液作為鋰電池的重要組成部分，其中鋰鹽的性質和含量決定了電解液的基本電化學性能（如充放電效率，使用壽命，電池的儲存量等）。目前，鋰電池電解液的鋰鹽種類主要有以下幾種：四氟硼酸鋰（LiBF4），六氟磷酸鋰（LiPF6），二草酸硼酸鋰（LiBOB），雙（三氟甲基磺酰）亞胺鋰（LiTFSI），雙氟磺酰亞胺鋰（LiFSI）。本研究建立了一種離子色譜電導檢測鋰電池電解液中5 種鋰鹽及其含量的方法。樣品經稀釋，過0.22μm 尼龍濾膜后，進樣25 μL，采用IonPac AG22（4×50 mm）+ IonPacAS22（4×250 mm）色譜柱進行分離，柱溫35 ℃，以碳酸鹽-乙腈體系（70:30，v/v）為淋洗液等度洗脫，流速為1.0 mL/min。在最佳實驗條件下，5 種目標離子分離效果好，具有良好的線性關系（r >0.9996），保留時間和峰面積的相對標準偏差分別低于0.64%和0.94%（n=7）。檢出限范圍在0.068~ 0.29 mg/L（信噪比S/N=3）。樣品加標回收率在91.49% ~ 108.99%之間。用于鋰電池電解液中鋰鹽種類的檢測，具有操作方便，靈敏度高，重現性好等優點。    

離子色譜儀在食品包裝飲用水檢測中的應用

包裝飲用水是指密封在符合食品安全標準和相關規定的包裝容器中，可供人們直接飲用的水。臭氧作為一種低毒性消毒劑，在水處理中被廣泛使用。然而，溴酸鹽是臭氧消毒時可能產生的一種副產物，對人體有潛在的致癌作用。因此，為了保障人們的身體健康，對水質進行有效的檢測是必要的。    

離子色譜法是檢測溴酸鹽的方法，其主要優勢有以下幾個方面。①通過使用AS19 陰離子分析柱（4 mm×250 mm）、ADRS600 抑制器和氫氧化鉀淋洗液，可以實現溴酸鹽的高效分離。②在包裝飲用水中，氯離子可以與溴酸鹽在同一次進樣中實現分離，這意味著一次進樣就可以實現同時分離多種離子。③采用離子色譜儀通常可以在20 min 左右完成氟化物、氯化物、硝酸鹽氮和硫酸鹽等常規項目的分析。④通過配制標準溶液并選擇合適的濃度，可以制備出用于多個參數的混合使用液。利用這些標準溶液繪制標準曲線，進而對水質樣品進行定量分析。由此可見，采用離子色譜法進行水質檢測不僅方法簡便，而且效率高，其在水質檢測領域起到非常重要的作用。此外，離子色譜儀也適用于陽離子的檢測，如鈉離子、鉀離子、鈣離子等，通過檢測水中不同離子的含量，可以對特殊人群的身體狀況進行有效調節。例如，對鈉含量的檢測對于高血壓患者膳食管理至關重要。

離子色譜儀在食品添加劑檢測中的應用

食品添加劑是指為改善食品的品質、色澤、香氣、味道，以及出于防腐和加工工藝的需要而添加到食品中的化學合成或天然物質。食品添加劑種類繁多，包括防腐劑、甜味劑、增白劑等。實驗室常用的防腐劑和護色劑有亞硝酸鈉和硝酸鈉。在細菌作用下，硝酸鹽可以被還原成亞硝酸鹽。然而，亞硝酸鹽過量容易與人體攝入的其他食品中的次級胺反應，生成致癌的亞硝胺，這對人體健康是不利的。因此，必須嚴格控制這些添加劑的含量。    

在檢測鹵肉制品時，使用離子色譜儀是一種有效的方法。SIU等使用加熱的去離子水提取經過勻漿的樣品，再經過離心和過濾，就可以直接進樣。采用AS11 的分析柱和氫氧化鈉作為淋洗液，配合紫外檢測器，即可實現良好的分離效果。這種方法操作簡單，能夠滿足實驗要求。常用的阿斯巴甜、甜蜜素、安賽蜜和糖精鈉等甜味劑，適當使用可以增強食欲和改善食品口感，過量使用容易損傷神經系統和肝腎功能，導致肝腎功能減退，甚至可能引起大腦病變，從而危害人體健康。目前，針對不同的甜味劑的檢測，有不同的國家標準方法，包括液相色譜技術和氣相色譜技術等，但通常一個標準方法只能檢測一種甜味劑。相比之下，離子色譜法可以實現對阿斯巴甜、甜蜜素、安賽蜜和糖精鈉的同時分離。通過使用氫氧化鉀作為淋洗液，并采用梯度淋洗技術，該方法展現出較高的電導響應。此外，它在準確度、精密度方面都可以達到要求，并具有較好的重現性。增白劑主要包括溴酸鹽和亞硫酸鹽。其中，溴酸鉀是一種已知的致癌物質，過量攝入可能會損害人的神經系統和腎臟，因此已被禁止使用。目前，國家現行標準方法采用離子色譜法來檢測小麥粉中的溴酸鹽，該方法可以實現溴酸鹽的有效分離和檢測。亞硫酸鹽作為增白劑也在食品領域得到廣泛應用，但由于它對人體健康的潛在風險，對其殘留量有嚴格的限制。在檢測亞硫酸鹽時，通常需要先將樣品進行酸處理，然后通過水蒸氣蒸餾，將亞硫酸鹽氧化成硫酸根離子。再利用離子色譜儀檢測出硫酸根離子的含量，并乘以適當的系數來計算亞硫酸鹽的含量。

離子色譜儀在食品營養成分檢測中的應用

離子色譜儀可以用于分析食品中的營養成分，包括維生素、氨基酸、有機酸等。這對于評估食品的營養價值和確保成分標簽的準確性至關重要。維生素是人體必需的營養素，由于人體不能自行合成或合成量不足，盡管需要量小，但必須通過

食物定期攝取。維生素對機體的新陳代謝、生長、發育和健康起著至關重要的作用。對于水溶性維生素B 族而言，常用的檢測方法是高效液相色譜法，但傳統的國標方法通常只能檢測一種維生素。相比之下，離子對色譜法可以快速分離水溶性維生素，使得食品工業中的維生素分離和檢測過程變得更加簡便。氨基酸是維持機體運轉的一種非常重要的營養成分。因此，對食品原料和成品中的氨基酸含量進行檢測是非常必要的，這有助于滿足食品工業和消費者的需求。目前常用的檢測方法是高效液相色譜法，但這種方法通常需要進行柱前或柱后的衍生處理，流動相的配制過程復雜，且樣品前處理步驟煩瑣。相比之下，離子色譜儀結合脈沖安培檢測器可以直接測定氨基酸含量，無須進行衍生處理，淋洗液的配制也相對簡單，且這種方法還可以對食品中氨基酸的質量進行準確的評估。有機酸是健康生活中不可少的一種營養成分，果實中的有機酸具有增加食欲，促進消化，抑制細菌和促進新陳代謝的作用。有機酸的檢測可以通過離子交換原理或離子排斥原理來實現分離。例如，以氫氧化鉀為淋洗液，在梯度淋洗條件下，配合抑制型電導檢測器，可以同時檢測水果汁中的多種有機酸，如乳酸蘋果酸、檸檬酸等，通常都能得到較好的分離效果。而采用離子排斥原理進行分離，可以有效避免無機陰離子的干擾，對于含有高濃度無機陰離子的樣品，這種方法簡化了前處理步驟。    

離子色譜儀在食品農藥和獸藥殘留檢測中的應用

為了提高農作物的產量，人們會在作物生長期間使用各種有機化學物質和農藥。雖然這些化學物質和農藥在很大程度上能促進農作物的生長，并提高產量，但它們也可能在農作物上留下殘留物，對人體健康構成潛在威脅。離子色譜儀在農藥殘留分析中扮演著重要角色，它主要用于檢測水果、蔬菜、谷物等農產品中的農藥殘留，包括有機磷、有機氯、有機氮等類型的農藥，且適用于大批量樣品的分析。離子色譜儀所需的樣品前處理步驟較少，這有助于簡化操作流程和縮短分析時間，從而在一定程度上提高了實驗室的工作效率。對食品中的獸藥殘留進行檢測主要針對動物源食品。其身體的可食用部位可能會殘留藥物或藥物的代謝物。人們食用含有獸藥殘留的動物源食品可能會影響身體健康并導致疾病。離子色譜-質譜聯用技術是檢測氨基糖苷類獸藥殘留的有效方法之一。且離子色譜儀在分離極性強、易電離的動物獸殘方面具有明顯優勢，特別是當配備抑制器時，其脫鹽能力可以更好地與質譜兼容。而離子色譜儀在獸藥殘留檢測中廣泛應用，也可為保障食品安全提供更可靠的數據支持。    

1.為什么樣品不能含有有機物？

有機物會堵柱子。

2.對于固體樣品是否可以前處理？

前處理方法比較復雜，且可能花費較多時間，暫時做不了。

3.主要哪些影響因素可能會導致測試誤差？

樣品電導率最好在300uS/cm以下，太高就需要稀釋后測試，可能會導致一定誤差。樣品需為水溶液（pH值盡量為中性），固體樣品請聯系工作人員；樣品需為簡單離子水溶液，成分過于復雜將導致不同離子峰重疊，無法準確定量離子濃度；樣品量10-15ml，待測離子濃度控制在ppm范圍較好，預約時候請注明濃度范圍；    

4.可測試離子種類：

陽離子：NH4+、Li+，Na+，K+，Mg2+，Ca2+；

陰離子：Br-、F-、Cl-、SO42-、NO3-、NO2-、PO43-、甲，乙，丙，丁酸根、亞硫酸根、磷酸根（比色法）、碳酸根（滴定法）、碳酸氫根（滴定法）；

5.IC什么情況需要消解？

答：IC須保證上樣前目標物以離子形式存在于水溶液中，否則會需要消解。此外，有機物也會堵塞、污染色譜柱。

6.IC能測碳酸根嗎？

答：碳酸根在水溶液中不穩定，存在碳酸氫根的干擾，一般不用IC測試。

7.IC計算離子濃度是用峰高還是峰面積？

答：一般會先測一系列標樣，分別用峰高、峰面積線性擬合，取相關度較高的那個。

8.樣品量較少怎么辦？

答：可以稀釋，但稀釋后需確保離子濃度不低于儀器檢出限（ppm級別）。

9.儀器的檢出限是多少？

一般根據樣品來說，正常在25ppm。

10.電導率有要求嗎？

樣品電導率最好在300uS/cm以下，太高就需要稀釋后測試，可能會導致一定誤差。

11.離子色譜可以定量嗎？    

在一定條件下，色譜峰高或峰面積與離子濃度成正比，這是離子色譜分析的定量依據。

離子的檢測方法多種多樣，包括分光光度法、電化學法、容量法、比色法和離子交換色譜法等。其中，分光光度法、電化學法、容量法和比色法等技術已經相當成熟，但仍存在一定局限性，如檢測精度低、工作效率低，通常一次只能檢測一種離子。近年來，離子色譜技術得到了快速發展，成為一種不可少的分析技術。主要原因在于離子色譜法具有優異的分離性能，是一種用于分離和測定常見陰離子和陽離子的高效技術。通過選擇合適的分離柱和淋洗液，該技術可同時測定多種組分，大幅提高了分析效率。例如，利用電導檢測器和陰離子分離柱可以測定F-、Cl-、SO32-、SO42- 和NO3-等陰離子；而陽離子分離柱則適用于測定K+、Na+、Ca2+ 和Mg2+等陽離子。此外，利用電化學檢測器也可用于測定I-、S2-、CN-及某些有機化合物。

離子色譜法操作簡便，無須復雜的前處理步驟。一旦設置好分離條件，即可開始分析，非常適合實驗室中的常規分析工作。它具有高靈敏度和高精度，能夠檢測出極低濃度的離子化合物，通常可達微克甚至納克級別。此外，離子色譜法還具有較好的重現性和準確性，在多個領域得到了廣泛應用。