离子色谱仪介绍与发展现状

1975年，Small等人用电导检测器的连续检测柱流出物获得成功，标志着离子色谱法的诞生。经过近三十年的发展，离子色谱法(IC)已经成为分析离子性物质的常用方法。我国第一代离子色谱仪于1983年6月通过了专家鉴定。离子色谱仪与一般的液相色谱仪一样，由输液系统、进样系统、分离系统和检测系统构成。本文主要介绍离子色谱仪硬件方面的现状和最新进展。

　　2输液系统

　 　离子色谱的输液系统主要包括流动相容器、脱气装置、高压输液泵和梯度洗脱装置等。IC对输液系统的一般要求是：流量稳定，耐高压性能好，耐腐蚀性强，脱气方便等。

　　2.1脱气装置

　　 流动相的脱气是离子色谱分析过程中的一个重要环节。输液泵的扰动或色谱柱前后的压力变化以及抑制过程都可能导致流动相中溶解的气体析出，形成小气泡。这些小气泡会产生很多尖锐的噪声峰，较大的气泡还可能引起输液泵流速的变化，因此对流动相要进行脱气处理。流动相脱气的方法主要有：真空泵直接脱气法，超声波震荡脱气法，惰性气体鼓泡吹扫脱气法以及在线脱气法。前3种方法的脱气效果都不错，但不足之处是一次性脱气，脱气后很难防止空气再次溶解进入流动相，而且存在流动相被污染的可能。与前3种方法相比，在线脱气法可以避免上述情况的发生。其工作原理是：将一段用多孔合成树脂膜做的输液管密封于真空容器内，当流动相流经输液管时，由于膜外侧压力减小，流动相中的氧气、二氧化碳等小分子气体就会透过树脂膜而被排除。在实际操作中，真空容器内的气压应尽可能的稳定。因为气压的波动会使脱气效果不一致，导致基线起伏。目前，比较先进的离子色谱仪都自己有在线脱气系统。

　　2.2输液泵

　 　输液泵的作用是使流动相以相对稳定的流量或压力通过流路系统。流量或压力的稳定将直接影响基线的稳定和分析结果的重现性。一般输液泵的流量可以设定在0.01~10.OmL/min之间，对于一般分析工作，0.5~2.OmL/min的流量最为常用。输液泵在较低流量时，通常要求压力能够达到3OMPa。耐高压的能力是衡量离子色谱仪性能的一个重要指标。目前，离子色谱仪的耐高压性能越来越好。

　 　输液泵主要有气动放大泵、螺旋传动注射泵、隔膜型往复泵、柱塞往复泵等。

　 　(1)气动放大泵能提供无脉动的稳定流量，很适合恒量分析。因为气动泵能迅速获得很高的出口压力并提供较大的输出流量，所以特别适合匀浆法填充色谱柱。这种泵的缺点是液缸体积大，更换流动相不方便，所以现在已不再用于分析型液相色谱仪。

　 　(2)螺旋传动注射泵能以恒定的流量输送流动相，与操作压力无关，但是在活塞复原的短时间内，没有流量输出，从而产生压力波动。另外，这种泵体积大，比较笨重，更换流动相不方便。

　 　(3)隔膜型往复泵是一种恒流泵。它的优点是活塞不直接与流动相接触，避免了活塞密封垫磨损对流动相的污染。缺点是结构比较复杂，价格较贵，有脉动，需要配置阻尼装置来消除。

　　(4)柱塞往复泵是目前使用最广泛的一种恒流泵，分为单柱塞和双柱塞两种。单柱塞往复泵脉动较大，必须配置阻尼装置；双柱塞泵有两个活塞交替伸缩，脉动比单柱塞泵小得多。双柱塞泵有活塞缸并联或串联两种模式。并联模式，两个活塞的凸轮形状完全相同，但相位相反，所产生的脉动正好互相抵消；串联模式，两个凸轮形状不同，第一个凸轮提供主要动力，第二个凸轮的作用是当第一个凸轮回收时提供补充动力。柱塞往复泵的流量由电机的转速控制。柱塞往复泵的特点是：流量控制精确，脉动较小，使用方便，故障率低，更换流动相方便。与其他几种输液泵相比，柱塞往复泵具有一定的优势，尤其是双柱塞往复泵更为常用。