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低压离子色谱与化学发光连用研究检测阴离子的 应用研究 分析化学专业硕士研究生沈祥 指导教师周光明教授 ( 摘要) 高效液相色谱f 开l c ) 具有很高的分辩能力，但受制于检测器使得其灵敏度不高，或者能够满足灵敏 度要求，但又因检测物质限制，须衍生处理，较麻烦。化学发光( c l ) 作为一种检测方法，线性范围宽， 灵敏度高，但恰恰易受其他物质干扰。将高效液相色谱与化学发光连用，可以弥补彼此不足，是现代痕 量分析检测技术中一项非常活跃的研究，己广泛应用于环境，临床检验，医药，生物化学等领域并获得 成功，具有非常广阔的前景。 离子色谱( i c ) 作为高效液相色谱的一支亦在上述领域取得了不小成就。但由于采用高压操作，对色 谱仪器部件要求较高，进而使得价格昂贵，在一定程度上限制了其鹿用；且一直缺少一种灵敏度高的检 测手段。采用特殊梓填料的低压离子色谱柱可用常见蠕动泵取代高压泵，降低了仪器成本，且避免了高 压操作下发生的堵塞，泄漏等现象。 我们试验室将低压离子色谱( l p i c ) 与化学发光连用检测阳离子获得了成功。本工作的主要内容是将 低压离子色谱与化学发光连用检测阴离子的研究，以拓宽低压离子色谱的应用范围，丰富其检测手段。 本论文主要包括如下两部分： 第一部分是综述。详细介绍了低压离子色谱的原理及应用；化学发光与流动注射技术( f n ) ，毛细管 电泳( c e ) ，微芯片( t a s ) ，微透析采样技术特别是与液相色谱连用分离检测的应用进展，并加以评述。 第二部分是研究报告。利用低压离子色谱分离化学发光检测阴离子，期冀提高检测阴离子灵敏度， 拓宽低压离子色谱检测范围，丰富检测手段，提高新的检测仪器。主要内容如下： 1 低压离子色谱分离次黄嘌呤增敏化学发光联用检测亚硫酸盐 次黄嘌呤对高锰酸钾鲁米诺s 0 3 2 体系化学发光具有增强作用。将样品中的s 0 3 2 碱提抽取后结合 l p i c c l 连用对s 0 3 2 。进行了快速分离检测。在优化试验条件下，s 0 3 2 一浓度与其化学发光强度在 5 x 1 0 一, - 4 8 x 1 0 - 6 m o l l - 1 范围内呈良好线性关系( f 0 9 9 7 7 ) ，检出限1 6 x 1 0 一t o o l l 1 ( 3 0 ) ，选定s 0 3 2 - 浓度为 5 1 0 t 0 0 1 u 1 ，5 次平行测定的r s d 为3 2 5 ，用于白糖，果脯和蜜饯中的s 0 3 2 检测分析，回收率为 9 9 - 10 6 。 2 低压离子色谱分离吐温一2 0 增敏偶合化学发光检测c r ( v t ) c “) 经低压离子色谱分离，与k f “c n ) 6 反应生成的k 3 f e ( c n ) 6 再和鲁米诺化学发光反应偶合，表 面活性剂吐温2 0 对此化学发光有很强增敏作用。优化条件下，c r ( v 1 ) 浓度与化学发光强度在 2 8 1 0 - 9 1 0 x 1 0 。6 9 m l 一1 范围内成正比( r = 0 9 9 8 2 ) ，检出限( 3 6 ) 达9 3 x 1 0 o g m l - 1 。用于江水中c “) 测定， 结果与二苯碳酰二肼光度法标准方法一致。 3 低压离子色谱柱后偶合化学发光在线检测c r ( 1 对c r ( v i ) 的化学发光检测常将其还原为c r ( a i ) 后，利用c r ( i i i ) 催化h 2 0 2 氧化鲁米诺发光。前处理较 繁琐。c r ( ) 经低压离子色谱分离，有与k n f e ( c n ) 6 在线反应生成的k 3 f e ( c n ) 6 与鲁米诺化学发光得以检 测。荧光素对此化学发光反应有增敏作用。优化条件下，c “) 浓度与化学发光强度在6 , o x l o 。9 2 8 l o 7 g m l - 1 范围内成线性( f o 9 9 6 4 ) 。选定c r ( ) 浓度为1 6 x 1 0 7 9 - m l - 1 ，5 次平行测定的r s d 为1 2 4 。检出 限2 0 x 1 0 9g - m l 。1 ( 3 0 ) ，检测灵敏度与二苯碳酰二肼光度法相当。用于江水中c “) 测定与标准方法无显 尹异。 低压离子色谱化学发光连用在线快速检测i 在酸性介质中，i 。可与k m n o _ 4 产生化学发光，h c h o 的存在，对此化学发光有增强作用。以n a n 0 3 作为淋洗液，结合低压离子色谱对i 一进行了低压离子色谱分离化学发光检测。优化条件下，i 发光强度在 2 x l o - 6 1 5 x l o a g m l 。1 浓度范围内成线性关系，检测限为6 6 x 1 0 - t g m l 。 关键词：低压离子色谱化学发光连用技术阴离子 t h e a p p l i c a t i o n o f l o w p r e s s u r ei o n c h r o m a t o g r a p h yw i t hl u m i n e s c e n c e f o ra n i o n d e t e c t i o n m a s t e ro f a n a l y t i c a lc h e m i s t r y ：s h e nx i a n g m e n t o r ：p r o f z h o ug u a n g m i n g ( a b s t r a c t ) t h o u g hw i t hh i g he f f i c i e n c yo fs e p a r a t i o n ，h i g hp e r f o r m a n c el i q u i dc h r o m a t o g r a p h y ( h p l c ) h a sal o w s e n s i t i v i t yd u et oi t sd e t e c t o r , o rn e e d sd e r i v a t i o na sp r e t r e a t m e n t c h e m i l u m i n e s c e n c e ，a sam e t h o do f d e t e c t i o n ， h a saw i d el i n e a r i t y , h i g hs e n s i t i v i t y , b u ts u f f e r sf r o mi n t e r f e r e n c e t h ec h r o m a t o g r a p h ys e p a r a t i o nw i t hc l d e t e c t i o nc a l lm a k eu pt h e i ro w nd r a w b a c k s ，a n dh a sb e e nw i d e l ya p p l i e di nt h ea r e ao fe n v i r o n m e n t , c l i n i c a l d i a g n o s i s ，p h a r m a c y , b i o c h e m i s t r ya n ds oo n i o nc h r o m a t o g r a p h y ( i c ) ，a sab r a n c ho fh p l c ，h a sa l s om a d eg r e a ts u c c e s si nt h ea b o v ea r e a s b u tt h e c h r o m a t o g r a p h i ci n s t r u m e n tw h i c hi so p e r a t e du n d e rh i g hp r e s s u r ec o n d i t i o ni st o oe x p e n s i v et oa f f o r d ，a n d l a c k so fas e n s i t i v ed e t e c t i o nm e t h o da tt h es a m et i m e t h el o w p r e s s u r ei o nc h r o m a t o g r a p h y ( l p i c ) ，w h i c hi s m a d eu pw i t hs p e c i a lp a c k i n gm a t e r i a lc a l lu s ec o m m o np e r i s t a l t i cp u m pi n s t e a do fh i g hp r e s s u r ep u m p ，t h u s r e d u c e st h ec o s to f t h ei n s t r u m e n ta n da v o i d so f j a ma n dl e a ku n d e rh i g ap r e s s u r eo p e r a t i o n t h i ss t u d ym a i n l yf o c u s e so nt h ea n i o nm e a s u r e m e n tb yl p i cs e p a r a t i o nw i t hc ld e t e c t i o nw h i c hc o n s i s t s o ff o l l o w i n gt w op a r t s ： t h ef i r s tp a r ti sar e v i e wc o n c e r n i n gt h em e c h a n i s mo fl p i ca n di t sa p p l i c a t i o n c la saw a yo fd e t e c t i o n w i t ho t h e rn o v e lm e t h o d s ，s u c ha sf i a ，c e ，p , - t a s ，e s p e c i a l l yw i t hl c t h es e c o n dp a r ti sr e s e a r c hr e p o r t s i n c l u d i n gs o m ea n i o n sd e t e r m i n e db yl p i c c la sf o l l o w s ： 1 s u l f i t ed e t e r m i n a t i o nb yl o wp r e s s u r ei o nc h r o m a t o g r a p h yw i t hc h e m i l u m i n e s c e n c es e n s i t i z e db y h y p o x a n t h i n e s u l f i t ec o n c e n t r a t i o ni sd e t e c t e db yl o wp r e s s u r ei o nc h r o m a t o g r a p h y ( l p i c ) w i t hc h e m i l u m i n e s c e n c ed u e t ot h ef a c tt h a t h y p o x a n t h i n e c a ne n h a n c et h e d e p r e s s i o n e f f e c to fs u l f i t eo nl u m i n o l i ( j v l n 0 4 c h e m i l u m i n e s c e n c er e a c t i o n t h el i n e r r a n g e o fs u l f i t ec o n c e n t r a t i o nu n d e ro p t i m a lc o n d i t i o n s i s 5 x 1 0 4 4 8 x 1 0 4m o l l _ 1 ( r = 0 9 9 7 7 ) w i 也ad e t e c t i o nl i m i to f1 6 x 1 0 8m o l l - 1 ，a n dr s di s3 2 5 b yd e t e c t i n g 5 x l o t o o l l _ lf o rf i v et i m e s t h i ss i m p l e r a p i da n ds e n s i t i v em e t h o di ss u c c e s s f u l l ya p p l i e dt os u l f i t e j i j d e t e r m i n a t i o ni nf o o ds a m p l e s 2 ，d e t e r m i n a t i o no fc r ( w 1 ) b yl o wp r e s s u r ei o nc h r o m a t o g r a p h y ( l p l c ) w i t hc o u p l e dc h e m i l u m i n e s c e n c e s e n s i t i z e db yt w e e n - 2 0 am e t h o df o rt h ed e t e r m i n a t i o no fc r ( v i ) i sd e v e l o p e d c r ( v i ) i ss e p a r a t e db yl o w p r e s s u r ei o n c h r o m a t o g r a p h y ，a n dt h e nr e a c t sw i t hk 4 f e ( c n ) 6t of o r mk 3 f e ( c n ) 0 t h ep r o d u c tr e a c t sf u r t h e rw i t hl u m i n o lt o p r o d u c ec h e m i l u m i n e s c e n c e ，w h i c h i s g r e a t l ye n h a n c e db yt w e e n - 2 0 u n d e ro p t i m u mc o n d i t i o n s ，t h e c o n c e n t r a t i o no f c r ( v i ) i sp r o p o r t i o n a l t oc h e m i l u m i n e s c e n c e i n t e n s i t y i nt h e r a n g e o f 2 8 x 1 0 - 9 1 0 x 1 0 g m l 1 ( 咖9 9 8 2 ) ，w i t h a d e t e c t i o n l i m i t o f 9 3 x l o 一1 0 9 m l 。1 ( 3 0 ) t h i s m e t h o dg a n b ea p p l i e d t o t h ed e t e r m i n a t i o no f c r ( v 1 1i nr i v e rw a t e ra n dt h er e s u l ta g r e e sw e l lw i t hs t a n d a r dm e t h o d 3 o nl i n em e a s u r e m e n to f c r ( v i ) b yl p i cw i t hp o s tc o l u m nc o u p l e dc le n h a n c e db yf l u o r e s c e i n t h eo n l i n es e p a r a t i o na n dd e t e r m i n a t i o no fc r ( v i ) b yl p i cw i t hp o s tc o l u m nc li si n v e s t i g a t e df o rt h e f i r s tt i m e a f t e rh a sb e e ne l u t e db yn a n 0 3 ，c r ( v i ) l a c t sw i t hk 4 f e ( c n ) 6t of o r mk 3 f e ( c n ) 6t h a tc a nr e a c tw i t h l u m i n o lt op r o d u c ec h e m i l u m i n e s c e n c e b yt h et w oc o u p l e dr e a c t i o n s ，c r ( v i ) i sa b l et ob em e a s u r e dw i t h s e n s i t i z a t i o nb yf l u o r e s e e i n t h el i n e a rr a n g eo fc r ( v i ) i si n6 0 x 1 0 - 2 8 x 1 0 g m l ( r - - 0 9 9 6 4 ) 。w i t ha d e t e c t i o nl i m i to f2 0 1 0 一g m l 。1 ( 3 呻，a n dr s di s1 2 4 b ym e a s u r i n g1 6 x l o g m l f o rf i v et i m e s t h i s m e t h o di sa p p l i e dt oc r ( v i ) m e a s u r e m e n ti nr i v e r ，a n da g r e e sw e l lw i t hs t a n d a r dm e t h o d 4 o nl i n er a p i dd e t e r m i n a t i o no fi b yl p i cw i t hc ld e t e c t i o n b a s e do nt h ep h e n o m e n o nt h a ti - - k m n o n h c h ow i l lr e a c tt op r o d u c es 订o n gc h e m i l u m i n e s c e n c ei na c i d m e d i u m 1 一i sd e t e r m i n e db yl p i cw i t hc l u n d e rb e s tc o n d i t i o n s ，t h el i n e a ri s2 x l o - 6 1 5 1 0 4 9 m l 。1w i t h ad e t e c t i o nl i m i to f6 6 x10 g m l 1 k e y w o r d s ：l o w - p r e s s u r e i o nc h r o m a t o g r a p h y ( l p i c ) ，c h e m i l u m i n e s c e n c e ( c l ) ，c o m b i n e d t e c h n i q u e ，a n i o n s 第一部分综述 低压离子色谱及其进展 色谱技术诞生于1 9 0 3 年，由植物学家m t s w e r 创立。但传统液相色谱分离，灵敏度低。 1 9 6 9 年高效液相色谱( h p l c ) i h 世是经典色谱的复苏和发展，同年便在世界第五届色谱进展 讨论会上引起轰动。高压技术的引入，柱填料及检测器的改进和电子技术的发展使得其越来 越成为一项强有力的微量分离技术和分析方法。 作为h p l c 分支的离子色谱( i c ) 由s m f l l 等人所创立。他们在离子交换分离柱后串连抑 制柱，利用电导检测，并于1 9 7 5 年发表了第一篇i c 论文【i 】，同年商品仪器问世。1 9 7 9 年， f r i t z 等人发明了单柱i ce “。他们采用低容量离子交换树脂作柱填料，低离子强度溶液作流 动相，从而去掉抑制柱，将电导检测器直接连接于色谱柱后。 时至今日，i c 因其快速，方便，灵敏度高，选择性好，稳定性好的特点口j 已在环境， 食品轻工，医药卫生，石化冶金，地质勘探及皮革化学分析方面发挥了巨大作用【4 ”，已成 为国家和各行业某些项目的标准分析方法【6 】。特别是阴离子分析，经典的重量法，光度法和 容量法费时冗长不够灵敏快速；i c 的诞生和发展，使得其作为阴离子标准分析方法的数量 不断增加u 1 。 一般i c 采用高压操作，工作压力高达3 4 1 0 7 p a ，且现今发展趋势是工作压力逐年增 高，而流动相又多为酸碱盐等。这就要求流动相通过的色谱部件如泵，管道，柱子及接头不 仅要耐高压，而且要耐腐蚀，导致i c 价格一直据高不下，一定程度上限制了其更进一步的 应用。人们迫切需要种既价格便宜，性能又不逊于h p l c 的新型i c 。 1低压离子色谱的诞生 1 9 8 6 年，在s m a l l 等人研究基础上，四川大学张新申教授提出了低压离子色谱( l e l c ) 的构划”，并成功研制出一系列低压离子色谱柱及多种低压离子色谱仪器【8 j 。这其中，l p i c 色谱柱起了关键作用d i ：它使得仪器工作压力在1 9 6 2 9 4 1 0 5 p a ，较常规h p i c 工作压力低 了两个数量级，故可用低压泵取代贵重的高压泵，减少了高压操作时跑，漏，堵现象；使得 仪器结构简化，操作简单，维护方便。此外，l p i c 的分析准确度，精密度，灵敏度( 检测 限达1 0 x 1 0 9 9 m l “) ，分析速度( 1 0 2 0 m i n ) 都不逊于h p i c 。其中，低压快速分析离子色谱 仪可以分析碱金属，n h 4 + 阳离子( 采用低压分离柱c i 柱) ；碱土金属阳离子( 低压c 2 柱) 无机阴离子( 低压阴柱) ；有机酸离子( 低压排斥柱) ；快速过渡金属离子色谱仪可分析c u + z n n ，p b n ，f e 2 t ，c p 等过渡金属【1 伽及稀土等阳离子( 低压c 3 柱) 。 2低压离子色谱的分离原理及特点 l p i c 的分离机理主要包括离子交换平衡，络合平衡及离子排斥效应，这与h p i c 的分 离机理基本上是一致的 9 , 1 2 1 。 在离子交换动力学中，液膜扩散和颗粒内扩散决定了反应速率。减小柱填料粒度可以减 轻颗粒内扩散，达到好的动力学性能，但这意味着工作压力的提高：表面带离子交换官能团 而内核呈惰性的表面离子交换剂也可减小颗粒内扩散，这就可以提高交换速率，获得良好动 力学性能1 3 】。大量系统试验表明，对于各种低压离子色谱柱填料而言，液膜扩散是控制交 换速率的主要因素，颗粒内扩散可以忽略不计；因而采用表面磺化内核惰性的表面离子交换 剂可使传质迅速，动力学性能优良【“l ，而且采用较粗颗粒的柱填料可以降低柱压。 溶质调整保留时间可由下式计算： t r 1 = k b 4 ( 交换剂容量) x 洗脱液 式中，= 7 一l ，即柱内体积，l 为柱长，r 是柱内半径；1 r 为调整保留时间。 由此可直观知道欲使离子快速分离可以：缩短柱长减小柱内体积；采用低交换容量的离 子交换剂。且低交换容量柱可比高交换容量柱获得更窄更尖锐的色谱峰。从而就可用低浓度 洗脱液获得快速分离。洗脱液浓度的降低，便意味着洗脱液本底电导的降低，这对提高电导 检测器的灵敏度非常有利。正是基于以上两点，l p i c 柱采用不同于一般h p i c 的短柱和超 短柱：柱填料的表面离子交换剂交换层更薄，交换容量更低，传质更快速。因此，低压柱填 料具有优良的动力学传质性能，分离过程中的谱带扩展更小，为低压快速分离高灵敏检测提 供了有利条件。l p i c 中的c 柱和低压阴柱的分离机理完全基于上述离子交换反应。 在分离碱土金属和过渡金属时，洗脱液中加入络合剂。因此除了离子交换平衡外还存在 络合平衡。改变络合剂种类，浓度和洗脱液p h 值就可改变分离离子的保留时间，容量因子， 从而改善分离度。这就是分离碱土金属的c 2 柱和分离过渡金属的c 3 ，c 4 柱的分离机理。 l p i c 分离有机酸则是基于溶剂中的氢离子和离子交换树脂上氢离子间的d o n n a n 膜平 衡的离子排斥效应。 综上所述，欲实现低压快速分离高灵敏检测须从以下着手：( 1 ) 采用低容量动力学性能 优良的表面离子交换剂以加快液膜传质；( 2 ) 采用短柱超短柱以减小柱内体积；( 3 ) 改善柱填 料渗透性，适当提高填料粒度从而降低柱压降；( 4 ) 尽可能提供检测器灵敏度和稳定性；( 5 ) 由于交换剂交换容量低，为避免柱过载，进样须稀释或减小进样量。表1 1 列出了l p i c 的 特点及与h p i c 的不同。 表1 1 h p i c 与l p i c 的比较 3 3 1 低压离子色谱的工作流程 阴离子分析 电导法分析阴离子时，如图1 1 须在分离柱后串连一抑制柱。洗脱液流经抑制柱时生 成弱电解质，降低洗脱液电导，提高灵敏度。被测阴离子因与表面离子交换剂亲和力差异产 生差速分离分别流出色谱分离柱进入抑制柱，产生相应酸，使得电导池流过的溶液电导增大， 从而产生信号响应，得以记录。如用光学法分析，可去掉抑制柱。 图1 1 低压阴离子色谱仪分析阴离子时流程图 f i g l - 1 t h ef l o wd i a g r a m o fl o wp r e s s u r ei o nc h r o m a t o g r a p h yf o ra n a l y s i so f a n i o n s 1 洗脱液( e l u e n t ) 2 低压泵( 1 0 wp r e s s u r ep u m p ) 3 注射i 阀( i n j e e t i o nv a l v e ) 4 分离柱( s e p a r a t i o n c o l u m n ) 5 抑制柱( s u p p r e s s o rc o l u m n ) 6 愀( c o n d u c t i v i t yc e l l ) 7 检测器( d e t e c t o r ) 8 计算机 ( c o m p u t e r ) 3 2 阳离子分析 阳离子分析时采用单柱法，无抑制柱。被测阳离子被洗脱液载入分离柱，交换上柱，记 录仪上出现交换峰。若被测阳离子总当量大于洗脱液h + ，交换峰向电导增大方向出现；反 之则相反。其后，各被测阳离子又被洗脱，在分离柱中差速分离，再分别流过电导池产生信 号响应，从而得以记录。图1 2 为低压阳离子色谱分析流程图。 7 图1 2 低压离子色谱仪分析阳离子时流程图 f i g l - 2 t h ef l o wd i a g r a mo fl o wp r e s s u r ei o nc h r o m a t o g r a p h yf o ra n a l y s i so fc a t i o n s 1 洗脱液( e l u e m ) 2 6 低压泵( 1 0 wp r e s s u r ep t m a p ) 3 注射阀( i n j e c t i o nv a l v e ) 4 分离柱( s e p a r a t i o n c o l u m n ) 5 混合器( m i x e r ) 7 反应试剂( r e a c t i o na g e n t ) 8 反应盘管( r e a c t i o nc o i l ) 9 流通池( f l o w c e l l ) 1 0 检测器( d e t e c t o r ) 1 1 电脑( p c ) 4低压离子色谱的柱型号及适用分离离子 前已谈过，低柱内体积为实现快速分离因素之一。l p i c 柱常采用短柱甚至超短柱( 但 有机酸柱例外，柱长达1 0 0 m m ) ，柱交换容量较常规h p i c 小得多，而粒度略大。表1 2 列 举了l p i c 各规格及适用分离对象。 表1 2l p i c 柱规格及适用分离离子 5低压离子色谱的洗脱体系 离子色谱分析中，分离柱性能除受分离柱离子交换树脂本身性能和交换容量影响外，还 取决于洗脱液种类和浓度。 电导检测阴离子时，要求洗脱液阴离子能在合理时间内洗脱检测离子，且易质子化为弱 电离酸，其对应阳离子在抑制器中能发生质子交换。符合要求的阴离子洗脱液包括氢氧化物， 硼酸盐，碳酸盐，酚盐和两性离子，其中又以钠盐居多。常见阴离子沈脱液有n a o h ，n a 2 c 0 3 ， n a h c 0 3 。n a o h 作洗脱液由于其抑制产物为水，故背景电导低，梯度洗脱时基线稳定，水 6 负峰小，可大体积进样，从而提高灵敏度和信噪比。但对交换树脂亲和力大的阴离子却力不 从心，须频繁再生抑制柱；且在高碱性环境下对树脂寿命和稳定性要求不小。n a 2 c 0 3 ， n a h c 0 3 为应用较广的洗脱液。二者都易质子化为弱电解的碳酸，改变二者浓度比例就能得 到不同选择性。碳酸盐洗脱液p h 在9 l o 间。但n a h c 0 3 作为洗脱液时会使基线波动大， 重现性差，出现鬼峰。这是因为洗脱液中h c 0 3 产生的c 0 3 所致。n a h c 0 3 中存在如下平 衡：h c 0 3 o h + c 0 2 t 。在h p i c 中，压力高，平衡左移，气泡少；而在l p i c 中，压力低使 得平衡右移，产生气泡干扰分析操作1 5 】。故在l p i c 中一般常用n a 2 c 0 3 作为洗脱液，也有 用n a n 0 3 作为洗脱液的报道。 检测阳离子时情况相反：洗脱液阳离子须在适当时间内洗脱出分析阳离子，易羟基化为 弱电离碱，对应阴离子能在抑制器中发生o h 一交换。常见阳离子洗脱液为盐酸，硝酸，硫酸 等矿物酸。由于矿几乎为唯一洗脱液阳离子【3 1 ，故在阳离子的双柱电导检测中，不可能像 阴离子检测那样通过选择洗脱离子来改变分离选择性。对单柱法电导检测阳离子而言，要采 用低浓度洗脱液以降低本底电导，减小基线噪音，获得高灵敏度。此外，还要减少进样量， 避免柱子超载以改进分离度，减少柱子污染。 此外，在金属离子检测时常加入络合剂来扩大分析金属离子范围，使色谱峰变尖锐以提 高灵敏度；但络合剂的加入又使得金属离子的检测困难。故在选择络合剂时要考虑到如下因 素3 l ： 1 选择配位体时要考虑金属离子络合物中配位体数目可变性； 2 ，配位体可以和金属离子形成阴离子或者中性络合物； 3 配位体和被分析金属离子有适当的络合形成常数，且差异要足够大； 4 如用柱后衍生显色，显色反应络合物形成常数要大，金属一显色络合物呈惰性； 5 要考虑络合剂纯度，稳定性，价格及毒性等因素。 选择洗脱液时要考虑如下几点1 7 1 ： 1 试样溶液中离子种类和浓度 2 洗脱液在抑制柱中生成物电导率( 双柱法) ；洗脱液本底电导率( 单柱法) ： 3 分离柱交换容量和抑制柱的消耗。 表卜3 【1 8 1 为常见l p i c 洗脱体系。 表1 3l p i c 洗脱体系( c ：电导检测器o ：光学检测器) 6低压离子色谱的检测器 l p i c 检测器主要包括电化学和光学检测器。电化学检测器有电导和安培检测；光学检 测器包括有紫外一可见光吸收检测，荧光检测和化学发光检测。 其中，电导检测为通用型检测器；i c 与h p l c 的融合渗透使u v - v i s 和荧光检测逐渐成 为i c 重要检测手段。由于光信号无须考虑电导影响，可去掉抑制柱用单柱检测。故在重金 属检测方面非常有用，后者在抑制柱中生成氢氧化物沉淀而使电导检测困难；化学发光检测 将在后文进行详细论述。 表卜4 列举了l p i c 常用检测器及主要应用范围。 表1 4 l p i c 所用检测器及应用 7 7 1 低压离子色谱的应用 低压离子色谱在环境检测中的应用 环境问题已日益成为焦点问题。环境检测领域是i c 最重要的应用领域；l p i c 自诞生之 日起便在环境检测中有着广泛应用。它己成功用于环境水样中l i + 、n a + 、n h 4 - 、k + 、m 9 2 + 、 c a 2 + 、c u 2 + 、z n 2 + 等阳离子 1 9 , 2 0 , 2 1 , 2 2 , 2 3 , 2 4 , 2 5 1 及f _ 、c 1 。、n 0 3 。、s 0 4 2 。等阴离子【2 6 , 2 7 , 2 8 , 2 9 , 3 0 】的检测。 所得结果与e p a 期望值及常规分析测定结果一致1 3 1 1 。因基体氯对f 。、n 0 3 。、s 0 4 2 ：电导检测 的影响可通过银型预处理柱，双路输液方式消耐3 2 】。此外，测定土壤中的这些常见阴阳离 子可以为改良土壤提供科学依据 3 3 , 3 4 , 3 5 , 3 6 】。 夏正斌等p 7 1 将l p i c 与f i a 连用，吸光光度法连续检测了水中氮的化合物。他们巧妙的 利用三通阀将载流分为两路：一路直接和显色剂显色反应，直接测定n h 4 + ；另一路流经 l p i c ，其中的n h 4 + 在碱性溶液中以非离子氨或n h 4 + 水合离子形式存在，并与树脂功能团形 成氢键，洗脱很慢，产生拉平效应，不形成谱峰。而n 0 3 和n 0 2 则因与树脂亲和力差异得 以依次流出，在经还原柱还原为n h 4 + 后与显色剂反应得以测定。成功的实现了三种化合状 态存在的氨的简便连续测定。 张新申等闭利用l p l c 分离，铬天氰为显色剂柱后衍生测定了酸雨和自来水中a 1 3 + ，检 测限低于采用试钛灵作显色剂的h p i c 3 1 。王照丽掣3 9 1 利用l p i c 分离，吡啶( 2 偶氮4 ) 雷 琐辛( p a r ) 柱后衍生显色，u v s 同时测定了水样中f e 3 + ，f e 2 + ，c u 2 + ，n i 2 十，z n 2 + ，c 0 2 + 等六种过渡金属。我们实验室【4 0 1 首次将l p i c 与化学发光连用，利用草酸作洗脱液，鲁米诺 和双氧水作发光试剂，测定了自来水和地表水中的c u 2 + ，结果与a a s 一致。利用其他柱后 衍生检测水样中过渡金属的方法亦有报道1 , 4 2 郫1 。 7 2 低压离子色谱在化工中的应用 在石化方面，用l p i c 对油田气水样中的l i + 、n a + 、n h 4 + 、k + 、m 9 2 + 、c a 2 、s r 2 + 、b a 2 + 、 f - 、c l 。、b r _ 、s 0 4 2 一等常见阴阳离子进行了测定 4 4 , 4 5 1 。出于油气田水的高矿化度，使得测定 阳离子时n a 十干扰很大；测定阴离子时c 1 一有干扰。采用l p i c 都获得了很好的分析结果m j 。 与常规方法比，具有分析速度快，灵敏度高，操作简单的特点。采用减压蒸馏处理油田水样 可避免其中的c 1 一干扰，从而快速测定其中的甲酸乙酸1 4 7 】。此外，对高含硫油田废水中的常 规阴离子检测也可取得满意结果1 4 8 j 。 三苯基膦是化工工业生产中一种重要的均相催化剂配体，其中的氯含量为产品质量的重 要指标。刘玲等用n a 2 c 0 3 作洗脱液，l p i c 双柱电导检测了三苯基膦中的痕量氯 4 9 j 。由于 烟酸难电离，以烟酸钠作洗脱液可以测定化工试样中的乙酸，氯乙酸，二氯乙酸和氯离子【5 。 在测定重水时，稀释试样并用低交换容量的阴离子柱可以消除负峰干扰【”j 。 高纯硅是重要的半导体材料，n a + 、k + 等常见杂质对产品纯度影响甚大。利用l p i c 电 导检测可以对高纯硅中的痕量n a + 、k + 快速检测。检测限达0 6 2 岭- m l ，1 3 2 9 9 m l 1 瞄“。 测定黄血盐钠中的s 0 4 2 时，由于l p i c 的低交换容量和f e ( c n ) 6 4 在树脂上的吸附使得 分析重现性差甚至无法测定。将试液通过c u 2 + 阳离子交换柱可消除f e ( c n ) 6 4 。干扰，并同时 测定黄血盐钠中的c i 一，h c o o 。和n 0 3 _ 【”】。 l p i c 与其他i c 一样在测定固体样时须进行繁琐的样品处理。将l p i c 和电谱连用，在 l m i n 内可由电谱自动完成固体样的处理并由l p i c 检测。大大节省了时间，并避免了试验溶 解中引入的杂质干扰。已成功用于合金中的c u ，a l ，z n ，c r 的检测【5 4 ，5 5 ，5 “。 7 3 低压离子色谱在轻工中的应用 苏丹红事件使食品安全成为社会民生关注焦点。我们实验室将l p i c 与化学发光连用检 测了白糖果脯中作为防腐剂的s 0 3 2 5 7 l ；蔬菜肉类中的n 0 2 1 5 8 】；对牛奶中c 2 + 的测定结果与 a a s 测得结果一致口9 】。 f _ 具防放龋齿作用。张新申等用l p i c 对八种牙膏中的f 。及其他阴离子进行了分析【6 0 1 。 利用电导检测对2 3 中茶叶中的碱金属，碱土金属和无机阴离子进行了分析检测怕”。l p i c 分离，电导检测不同品牌酱油中的谷氨酸钠与h p l c 和氨基酸分析仪测定相比成本低；分 析速度和灵敏度也比以氨基酸氮作分析指标的方法耐6 2 j 。 饲料中的钙镁对牲畜的生长繁殖作用重大，因此钙镁含量是饲料质量检测的重要指标。 但常见的高锰酸钾间接测定，e d t a 络合滴定和a a s 等方法步骤多，操作烦。l p i c 可以方 便快速的对饲料中的钙镁等矿物质进行分析”。 7 4 低压离子色谱在稀土分析中的应用 我国是稀土资源大国，全球8 0 的稀土矿都在我国。但由于稀土元素性质非常相近且 含量极少，无论是化学还是仪器方法，对稀土含量的测定都非常棘手。目前i c 对稀土的分 析多是梯度洗脱，柱后衍生显色，光学检测。l p i c 分析l a e u 和g d - l u 等常见稀土因素可 不用梯度沈脱，直接电导检测1 8 , 6 4 , 6 5 】。 f 含量对稀土纯度和最后的污染治理方面影响很大。但由于稀土溶液中的复杂基体使得 准确测定f 不容易。赵仕林等采用k o h 沉淀碱提取，h y - c 6 h 8 0 7 h 2 0 对稀土的酸溶液进行 预处理后再进行l p i c 电导检测。消除了稀土酸溶液中阴阳离子等复杂基体的干扰。较二甲 酚橙一锆退色法和氟试剂法简便快速准确 6 6 , 6 7 , 6 8 l 。利用此法还对稀土酸溶液中的s 0 4 2 进行了 同时测定【6 9 】，方法优于水蒸气蒸馏一分光光度法和盐酸溶解一比浊光度法。 7 5 低压离子色谱在生物医药分析中的应用 由于l p i c 柱填料为苯乙烯一二乙烯苯官能化而成，使得蛋白质，肽等生物大分子在此 类珠体网状结构上易吸附甚至变性。张新申等以球形离子交换羧甲基纤维素为l p i c 柱填料， 采用梯度洗脱，u v 检测，实现了对蛋白质，二肽和三肽的分离检测1 7 0 1 。氨基酸分析常在高 压下进行，须梯度洗脱，配置紫外检测。杨眉【7 l j 采用l p i c 分离，电导检测，无须梯度洗脱， 分离检测了十三种常见氨基酸，检测限达1 0 g - m l 。 张新申利用l p i c 对人血中的n a + 和k + 【7 2 】结果与药典规定方法一致。采用有机酸作流动 相，电导及光学检测器测定了人发【7 3 】和施而康片，胰岛素，葡萄糖酸锌口服液和颗粒中的 z n 及富血康糖浆中的f e 【7 4 】中等过渡金属元素。我们试验室采用草酸一柠檬酸作流动相，l p i c 分离化学发光检测，测定了过渡金属，分析v b l 2 中的c 0 2 + 和人发中的c u 2 + ，m n 2 + ，c r 3 + ， c 0 2 + 和f e 2 + 与a a s 测得值相符创7 5 1 。此外，针对有机酸对化学发光的抑制，采用h c l k c l 无机流动相成功检测了人血中的m n 2 + 【7 6 1 。 7 6低压离子色谱在刑事侦察中的应用 多数爆炸物含有硝基，铵或钾。分析保证残留物中的n h 4 + ，n 0 3 ，k + 有助于了解炸药 类型，炸药间联系从而为破案指明方向。刘明华等利用单柱电导检测了n h 4 + ，k 十，双柱抑 制电导检测了n 0 3 - 【7 7 1 o 氟乙酰胺为剧毒鼠药，g c ，g c m s 难以从氟乙酰胺中毒案件中检验出氟乙酰胺和氟乙 酸。根据氟乙酰胺不稳定，易分解为氟乙酸，进而氟化物和乙酸的特点，杨胜军等用l p i c 测定了生物检材中的f 一，并成功用于实际氟乙酰胺中毒案件的侦破1 7 “。 7 7 低压离子色谱在皮革工业中的应用 由于铬鞣液中存在多种络合物的动态平衡，因而其组成研究一直是皮革化学中的难题。 张新申采用梯度洗脱分离出了1 1 中络合物组分【7 9 1 。用阳离子l p i c 柱对铬及铝鞣液分析， 测定了其中的c r 3 + 和a l 计，方法的精密度，线性及回收率满足分析要求隅0 1 。丁克毅 s u 等用 凝胶过滤色谱对柠檬酸盐( c i o 蒙固的铝配合物溶液进行分离，l p i c 和铬天青测量其中的c i t 和a 1 3 + 。用偶氮i d i i 显色反应结合l p i c 测定c r - a i z r 鞣液中的z r ，比常规分光光度法速度 快，且节约试剂9 0 以上 8 2 1 。用l p i c 电导测定c a 2 + ，污染小，不受被测液的颜色干扰，可 以用于生