技術應用
一、離子色譜法
離子色譜法(IC)是利用離子交換原理,連續(xù)對共存的多種陰離子或陽離子進行分離、定性和定量的方法。其一般分為陰陽離子不同體系，而其中陽離子大多使用甲烷磺酸體系，陰離子使用氫氧根體系或者碳酸根體系。每種體系所要用到的相關部件也有所不同。
圖1. HR LIC-510離子色譜儀
離子色譜主要流路由四大系統(tǒng)組成，分別為輸液系統(tǒng)（色譜泵（PEEK材質(zhì)））、進樣系統(tǒng)（六通進樣閥（自動進樣器））、分離系統(tǒng)（保護柱+色譜柱）、檢測系統(tǒng)（抑制器+檢測器）
圖2.從左到右依次為色譜泵、六通閥、色譜柱、抑制器
二、色譜泵
1. 色譜泵即高壓輸液泵，其主要作用為將流動相以穩(wěn)定的流速（或壓力）輸送至分析體系
2. 色譜泵中主要耗材：高壓密封圈、低壓密封圈、柱塞桿
圖3.柱塞桿與密封圈
3. 組成部分：
1) 排氣閥：
主要作用為排除流路中的氣泡。其主要損壞位置為旋鈕內(nèi)部的密封圈。儀器初次使用或更換淋洗液時，管路中的氣泡容易進入泵內(nèi)，造成系統(tǒng)壓力和流量的不穩(wěn)定
已進入泵內(nèi)的氣泡可以通過啟動排氣閥排除。
2) 柱塞桿：
主要作用為其***的密封性能確保了液體在傳輸過程中保持穩(wěn)定。
其使用時間過長后會產(chǎn)生磨損，磨損后密封性下降會導致泵泄露。
3) 密封圈：
主要作用為密封泵流路。泵密封圈變形后，在高壓下會產(chǎn)生泄漏。泵漏液時，系統(tǒng)壓力不穩(wěn)定，儀器無法工作，為延長密封圈的使用壽命，在使用了濃度較高的堿以后，要用去離子水清洗泵頭部分，以防產(chǎn)生沉淀物。
4) 泵后沖洗部分
主要作用為給予泵維護清洗的作用。泵后沖洗主要為了沖洗低壓密封圈以及柱塞桿，使其不會因使用堿后產(chǎn)生沉淀物。
4. 故障排查:
當泵壓顯示異常時，首先觀察管路是否有泄漏。若有泄露則重新接好觀察；若無泄露，則將泵與泵后流路斷開，連接一段背壓管（3-5MPa）或者連接一根壓力正常的色譜柱，正常開啟泵，設置常用流量（比如1.0mL/min），此時泵會有兩種狀態(tài)：
1) 泵壓顯示為背壓管壓力或者色譜柱壓力，則為泵后某段流路或部件出現(xiàn)問題此時應將各流路部件單獨接于泵后，通過看某個部件壓力異常來判斷哪一段流路或某個部件壓力異常。
2) 泵壓顯示與背壓管壓力或者色譜柱壓力有出入或者不穩(wěn)定，則為泵出現(xiàn)問題，可尋求工程師協(xié)助判斷具體問題。
三、進樣閥
六通進樣閥的工作原理：當閥狀態(tài)為裝載(Load)狀態(tài)時，樣品經(jīng)微量進樣針從進樣孔注射進定量環(huán)，定量環(huán)充滿后，多余樣品從放空孔排出；當閥狀態(tài)為進樣(Inject)狀態(tài)時，閥與液相流路接通，由泵輸送的流動相沖洗定量環(huán)，推動樣品進入液相分析柱進行分析。
圖4.六通閥裝載狀態(tài)
圖5.六通閥進樣狀態(tài)
四、色譜柱
離子色譜通過陰陽離子交換柱對樣品中的離子進行分離，樣品中的離子在流動相（水溶液）中與固定相（離子交換樹脂）發(fā)生作用，由于不同離子的相互作用力不同，從而在固定相中滯留時間不同，實現(xiàn)分離。
圖6. HR AC-P24離子色譜柱
離子色譜柱常見問題如下：
一、 柱壓升高
原因分析：柱壓升高可能是由于柱子內(nèi)部堵塞、進樣器或管路污染、流動相不合適等原因引起的。
解決方案：
1. 定期對色譜柱進行清洗，以去除柱子內(nèi)部的污染物。
2. 檢查進樣器和管路是否清潔，如有污染應及時清洗。
3. 嘗試更換流動相，使用合適的溶劑和添加劑。
二、 分離度降低
問題描述：分離度降低意味著不同離子在色譜柱上的分離效果變差，可能導致分析結果不準確。
解決方案：
1. 檢查色譜柱是否過期或損壞，如有必要更換新的色譜柱。
2. 優(yōu)化色譜條件，如調(diào)整流速、溫度等，以改善分離效果。
3. 嘗試使用不同類型的色譜柱，根據(jù)樣品特性選擇合適的柱子。
圖7.分離度下降譜圖對比
三、死體積增大現(xiàn)象
現(xiàn)象描述：死體積增大可能導致峰形變寬、分辨率降低。
解決方案：
1. 檢查柱子連接處是否緊固，確保無泄露。
2. 清洗進樣器和管路，減少死體積的影響。
3. 更換具有較小死體積的柱子或組件。
圖8.死體積增大譜圖對比
四、保留時間不穩(wěn)定
問題分析：保留時間不穩(wěn)定可能由流速變化、溫度變化或柱子性能下降等原因導致。
解決策略：
1. 定期檢查并校準流速和溫度控制器，確保它們穩(wěn)定運行。
2. 密切關注色譜柱的使用情況，如有必要進行再生或更換。
3. 優(yōu)化樣品預處理和進樣方法，減少因樣品問題導致的保留時間波動。
圖9. 保留時間不穩(wěn)定對比
五、柱子污染與清洗
污染識別：柱子污染通常表現(xiàn)為分離度下降、基線噪聲增大等。
清洗方法：
1. 使用適當?shù)娜軇ㄈ绺邼舛鹊挠袡C溶劑或無機酸/堿）進行反向沖洗。
2. 采用超聲波清洗技術或高壓清洗來去除頑固的污染物。
3. 注意清洗過程中避免對柱子造成物理損傷。
針對色譜柱而言，其選型以及維護顯得尤為重要，選擇對的色譜柱、良好的維護習慣才是使用色譜柱正常使用的長久之策。
一、柱子選擇與類型
選擇依據(jù)：根據(jù)樣品的性質(zhì)和分析目的選擇合適的色譜柱。
類型介紹：
1. 陰離子交換柱：適用于陰離子的分析。
2. 陽離子交換柱：適用于陽離子的分析。
二、柱子故障預防
預防措施：
1. 定期對色譜柱進行維護和檢查，確保其處于良好狀態(tài)。
2. 使用高質(zhì)量的流動相和樣品，避免引入污染物。
3. 遵守操作規(guī)范，避免過度使用或不當操作導致的柱子損壞。
三、柱子維護方法
維護措施：
1. 使用后及時清洗柱子，避免殘留物對柱子性能的影響。
2. 存放柱子時保持干燥、避光，避免長期暴露在空氣中。
3. 定期對柱子進行再生處理，恢復其分離性能。
綜上所述，針對離子色譜柱的各種問題，我們需要從多個方面進行分析和解決。通過合理的維護和使用方法，可以延長色譜柱的使用壽命并提高分析結果的準確性和可靠性。
五、抑制器
離子色譜抑制器作為離子色譜系統(tǒng)中的重要組成部分，其主要功能是降低背景電導，提高檢測靈敏度。然而，在實際使用過程中，離子色譜抑制器可能會遇到一些問題，如壓力異常、消耗過快、干擾分析、峰面積減小等。
圖10. HR AS-10（上）HR CS-9（下）
常見問題及解決方案：
1. 壓力異常
現(xiàn)象描述：離子色譜抑制器進出口壓力不穩(wěn)定，或壓力過高/過低。
原因分析：
l 抑制器內(nèi)部堵塞或泄漏；
l 抑制器與色譜柱連接處密封不良；
解決方案：
l 檢查抑制器內(nèi)部是否堵塞或泄漏，如有問題及時清理或更換；
l 確保抑制器與色譜柱連接處密封良好，無滲漏；
2. 消耗過快
現(xiàn)象描述：離子色譜抑制器使用壽命縮短，消耗品更換頻繁。
原因分析：
l 樣品濃度過高或雜質(zhì)過多；
l 抑制器使用的淋洗液濃度不適當；
l 抑制器工作環(huán)境惡劣（如溫度過高、濕度過大）。
解決方案：
l 稀釋樣品或進行前處理，降低樣品濃度和雜質(zhì)含量；
l 調(diào)整抑制器使用的淋洗液濃度，保持適當?shù)乃岫群碗x子強度；
l 改善抑制器工作環(huán)境，保持穩(wěn)定的溫度和濕度。
3. 干擾分析
現(xiàn)象描述：離子色譜抑制器在使用過程中出現(xiàn)非目標離子干擾，影響分析結果。
原因分析：
l 抑制器抑制效果不佳；
l 樣品中存在與目標離子相似的干擾離子；
l 抑制器與色譜柱不匹配。
解決方案：
l 檢查抑制器性能，如有問題及時更換或維修；
l 對樣品進行前處理，去除干擾離子；
l 選擇與目標離子兼容的色譜柱和抑制器。
4. 峰面積減小
現(xiàn)象描述：離子色譜抑制器在使用過程中，目標離子的峰面積逐漸減小。
原因分析：
l 抑制器與色譜柱連接處松動或泄漏；
l 色譜柱性能下降或污染。
解決方案：
l 檢查抑制器與色譜柱連接處是否松動或泄漏，確保密封良好；
l 更換色譜柱或對色譜柱進行清洗和再生。
離子色譜抑制器作為離子色譜系統(tǒng)中的關鍵組件，對保證分析結果的準確性具有重要作用。
六、儀器與維護
為了確保離子色譜系統(tǒng)的正常運行，必須進行定期維護。
一、日常維護
1、儀器檢查：每天開機前，檢查儀器各部件是否正常，確保無泄漏、松動等現(xiàn)象。
2、管道清洗：定期使用去離子水沖洗管道，防止沉積物堵塞管道。
3、泵清洗：定期清洗泵頭，防止泵頭堵塞影響流量穩(wěn)定性。
4、檢測器清洗：定期清洗檢測器，確保檢測器靈敏度。
二、周期性維護
1、柱子更換：根據(jù)柱子使用情況，定期更換新柱，保證分離效果。
2、抑制器更換：定期維護抑制器，若出現(xiàn)抑制器相關異常，可更換抑制器保證分析結果。
三、注意事項
1、維護過程中要注意保護好儀器各部件，避免損壞。
2、維護后要對系統(tǒng)進行***檢查，確保正常運行。
3、對于出現(xiàn)的問題要及時處理，避免影響分析結果。
總之，離子色譜的維護是保證其正常運行的關鍵環(huán)節(jié)。只有做好日常維護和周期性維護工作，才能確保離子色譜系統(tǒng)的穩(wěn)定性和準確性，為我們的分析工作提供有力支持。
