曾家洪，楊光明 ，胡雙修*

(1.三峽大學(xué)生物與制藥學(xué)院，湖北宜昌 443002；2.重慶西南師范大學(xué)出版社有限公司,重慶 400715)

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低壓離子色譜綜述

曾家洪1，楊光明2，胡雙修1*

(1.三峽大學(xué)生物與制藥學(xué)院，湖北宜昌 443002；2.重慶西南師范大學(xué)出版社有限公司,重慶 400715)

低壓離子色譜儀器簡單、易使用和維護(hù)，分析準(zhǔn)確率、精密度、靈敏度、檢測限及速度都可與離子色譜相媲美。介紹了低壓離子色譜的誕生、工作流程、色譜柱的型號(hào)及適用分離離子、洗脫條件、檢測器以及在環(huán)境樣品分析、石油化工工業(yè)分析、皮革工業(yè)分析、稀土樣品分析、食品分析、生化樣品分析中的應(yīng)用。

低壓離子色譜；綜述;應(yīng)用

四川大學(xué)張新申[1]教授于1985年首創(chuàng)低壓離子色譜理論 (Low power Ion chromatography，簡稱LPIC)，獨(dú)創(chuàng)性地用常壓蠕動(dòng)泵代替高壓泵，儀器結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)降低70%，成功研發(fā)出一系列LPIC色譜柱[2]，可在1.96×105～2.94×105Pa的常壓下進(jìn)行快速、高效分離，解決了高壓操作中常出現(xiàn)的色譜柱泄漏、堵塞等問題。LPIC儀器簡單、易使用、便維護(hù)，其分析準(zhǔn)確率、精密度、靈敏度、檢測限及檢測速度都可與離子色譜相媲美[3]。西南大學(xué)周光明教授科研團(tuán)隊(duì)嘗試將LPIC與化學(xué)發(fā)光分析聯(lián)用檢測過渡金屬離子和堿土金屬離子，檢測限提高2～3個(gè)數(shù)量級(jí)，顯著提高靈敏度。LPIC在環(huán)境樣品分析、石油化工工業(yè)分析、皮革工業(yè)分析、稀土樣品分析、食品分析、生化樣品分析中應(yīng)用廣泛。LPIC非常適宜自動(dòng)進(jìn)樣，可進(jìn)行自動(dòng)化和智能化升級(jí)改造，其應(yīng)用前景非常廣闊，特別是在環(huán)境在線監(jiān)測和工業(yè)質(zhì)量控制分析中的應(yīng)用潛力十分巨大。

1 低壓離子色譜概況

低壓離子色譜流程圖見圖1。主流路為1→2→3、4→5→8→9。輔助流路為7→6→5，在需要衍生反應(yīng)后檢測條件下配置輔助流路。

2 低壓離子色譜色譜柱的型號(hào)及適用分離離子

低壓離子色譜色譜柱的型號(hào)及適用分離離子見表1。

表1 低壓離子色譜色譜柱的型號(hào)及適用分離離子

3 低壓離子色譜洗脫條件

低壓離子色譜洗脫條件見表2。

4 低壓離子色譜檢測器

低壓離子色譜檢測器見表3。

5 低壓離子色譜的應(yīng)用

5.1 低壓離子色譜在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用LPIC與IC一樣，可在線、準(zhǔn)確、快速、靈敏地檢測地表水、礦泉水、自來水中Li+、K+、Na+、NH4+、Ca2+、Mg2+等陽離子[4-7]和SO42-、NO3-、Cl-、F-等陰離子[8-13]。張新申等[14-15]采用LPIC柱后與鉻天菁衍生反應(yīng)、分光光度法檢測自來水及酸雨試樣中的鋁離子，檢測限明顯低于IC比色檢測。

表2 低壓離子色譜洗脫條件

表3 低壓離子色譜檢測器

注：C.電導(dǎo)信號(hào)檢測器；O.光信號(hào)檢測器。

周光明等[16]率先將LPIC與化學(xué)發(fā)光分析聯(lián)用，以草酸和檸檬酸混合液為流動(dòng)相，Luminol-H2O2化學(xué)發(fā)光檢測，在線檢測Cu2+、Cu2+、Cr3+、Fe2+、Mn2+5種過渡金屬離子。測定的線性范圍分別為:Co2+0.001～0.1 mg/L、Cu2+0.1～6 mg/L、Mn2+0.06～4 mg/L、Fe2+0. 03～5 mg/L、Cr3+0. 025～1 mg/L；檢測限分別為Co2+0.85 μg/L、Cu2+85 μg/L、Mn2+42 μg/L、Fe2+21 μg/L、Cr3+20 μg/L。張磊等[17]利用LPIC與化學(xué)發(fā)光分析聯(lián)用，以Na2CO3溶液為流動(dòng)相，Luminol-H2O2化學(xué)發(fā)光檢測，檢測硝酸根離子，線性范圍為0.18～10.00 mg/L,檢測限為0.12 mg/L。游水英等[18]利用LPIC與化學(xué)發(fā)光分析聯(lián)用，以碳酸鈉溶液作為流動(dòng)相，Luminol-H2O2化學(xué)發(fā)光檢測，在線檢測NO3-和S2-2種陰離子。NO3-檢測范圍為5.0×10-8～1.0×10-6mg/L,S2-檢測范圍為1.0×10-8～6.0×10-7mg/L,NO3-檢測限為3.0×10-9mg/L，S2-檢測限為1.4×10-9mg/L。

胡雙修等[19]將LPIC與化學(xué)發(fā)光分析聯(lián)用，以0.09 mol/L KCl、0.01 mol/L HCl混合液作流動(dòng)相，魯米諾化學(xué)發(fā)光檢測Mn2+，Mn2+的線性范圍為1.0×10-9～4.0×10-8g/L，檢測限為1.0×10-9g/L。測定嘉陵江水中的Mn2+，平均回收率為108%。用無機(jī)溶液流動(dòng)相取代有機(jī)絡(luò)合酸流動(dòng)相，檢測限提高2個(gè)數(shù)量級(jí)以上，流動(dòng)相保質(zhì)期從7 d延長至一年以上。王照麗等[20]用螯合樹脂濃縮柱預(yù)富集、低壓離子色譜與分光光度法聯(lián)用測定海水中痕量的鉛。平行測定(n=8)210 μg/L Pb2+溶液，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.19%。將該法應(yīng)用于不同鹽度海水中鉛的測定，獲得滿意結(jié)果，標(biāo)準(zhǔn)加標(biāo)回收率在94%～101%之間。該法可以適用于Ⅰ～Ⅳ類海水[20]。

孫冬梅等[21]用低壓離子色譜與分光光度法聯(lián)用，同步測定Zn2+、Pn2+、Cu2+、Ni2+、Fe2+和Mn2+6種重金屬離子，以檸檬酸、草酸混合液為流動(dòng)相，將6種金屬離子高效分離，柱后采用1-(2-吡啶偶氮)-2-萘酚(PAN)進(jìn)行衍生反應(yīng)，560 nm波長檢測，6種離子的檢出限分別為0.070、0.125、0.006、0.012、0.005、0.020 mg/L。該法適用于環(huán)境水樣的測定，結(jié)果與原子吸收法所測值吻合。

楊育杰等[22]將低壓離子色譜與鉬黃法聯(lián)用，建立水體中磷酸鹽、硅酸鹽同時(shí)測定的新方法。在優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)條件下，磷酸鹽(以P計(jì))和硅酸鹽(以Si計(jì))分別在0.2～6和0.056～4.2 mg/L，呈良好線性，檢出限分別為0.02和0.006 mg/L，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為2.27%和0.32%，加標(biāo)回收率分別為93.3%～101.0%和93.0%～107.1%。

趙歡歡等[23]將低壓離子色譜與銻鉬藍(lán)離子締合物分光光度法聯(lián)用，選用低壓陰離子交換色譜柱(LPAECcolumn)，以1.4 mol/L Na2CO3、0.2 mol/L NaHCO3混合溶液為流動(dòng)相，建立同時(shí)測定水體中磷酸鹽和砷酸鹽新方法。磷酸鹽以P計(jì)，砷酸鹽以As計(jì)。磷酸鹽檢測范圍為5～200 μg/L，砷酸鹽檢測范圍為5～200 μg/L，磷酸鹽檢出限為1.54 μg/L,砷酸鹽檢出限為3.26 μg/L。采用該法對環(huán)境水樣磷酸鹽和砷酸鹽進(jìn)行分析，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為 2.14%和3.32%,加標(biāo)回收率分別為97.89%～102.5%和100.52%～106.79%。

5.2 低壓離子色譜在石化工業(yè)分析中的應(yīng)用采用IC，分析油田水樣中的Li+、Na+、NH4+、K+、Mg2+、Ca2+、Sr2+、Ba2+、F-、Cl-、Br-、SO42-等離子。由于油田水的礦化度很高，NaCl含量為10-5～10-6g/ml，干擾很大。但是，張新申科研團(tuán)隊(duì)用LPIC取代IC，結(jié)果令人滿意[24-25]。

5.3 低壓離子色譜在皮革工業(yè)分析中的應(yīng)用張新申科研團(tuán)隊(duì)用LPIC配置分光光度計(jì)，可快速測定制革鞣液中Cr3+、Al3+、Zr3+、Ca2+、CrO42-、Cl-、SO42-等含量。該法快速、準(zhǔn)確，并且采樣少，檢測限為1.0×10-9～1.0×10-8g/ml。該方法還可測定皮革鞣液中甲酸、乙酸、丁二酸和檸檬酸等有機(jī)酸的含量[26-32]。丁克毅等[33]將低壓離子色譜與柱后與鉻天青衍生反應(yīng)、分光光度法檢測，檢測鋁鞣工藝溶液中的檸檬酸鹽(Cit)蒙囿的鋁(Ⅲ)配合物組分，探討其中各組分的結(jié)構(gòu)及有機(jī)酸根參與配位的方式。

5.4 低壓離子色譜在稀土樣品分析中的應(yīng)用李勇強(qiáng)[34]用LPIC配置電導(dǎo)檢測器，不需要梯度洗脫，分析鑭、鈰、鐠、釹、銪等十多種常見稀土元素，檢測限可達(dá)1.51×10-6mol/L。趙仕林等[35]用LPIC測定稀土硫酸介質(zhì)中氟的含量。針對稀土溶液樣品的復(fù)雜基體,提出用KOH沉淀( 掩蔽劑HY C6H8O7·H2O)的樣品預(yù)處理方法,消除許多陰、陽離子的干擾，選擇適宜的LPIC分析條件,消除SO42-等陰離子干擾。

5.5 低壓離子色譜在食品分析中的應(yīng)用吳永康等[36]利用LPIC配置電導(dǎo)檢測器，測定醬油中谷氨酸含量，樣品稀釋后以1.0 mmol/L HNO3溶液作流動(dòng)相，流速1.0 ml/min，進(jìn)樣量20 μl，檢測限為0.73 μg/ml。

胡雙修等[37]研究表明，當(dāng)Luminol-H2O2-Ni2+混合溶液的化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度降至基值后，加入堿土金屬離子，其發(fā)光再次顯著增強(qiáng)?；诖?，建立Ca2+離子的LPIC-Cl分離分析新方法。該方法的線性范圍為8.0×10-8～6.4×10-6g/ml，相關(guān)系數(shù)(r)為0.999 8，檢出限為 5.4×10-8g/ml，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.33% (n=11)。測定牛奶中的Ca2+離子，與原子吸收分光光度法對照，二者結(jié)果吻合。該發(fā)現(xiàn)極大地豐富了LPIC的使用范圍，還可為拓展化學(xué)發(fā)光理論提供新的科學(xué)試驗(yàn)依據(jù)。

5.6 低壓離子色譜在生化樣品分析中的應(yīng)用楊眉[38]用LPIC配置電導(dǎo)檢測器，不需要梯度洗脫，能同時(shí)檢測13種氨基酸，檢測限達(dá)1.0×10-6g/ml。

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Review on Low Pressure Ion Chromatography

ZENG Jia-hong1, YANG Guang-ming2, HU Shuang-xiu1*

(1. College of Biology and Pharmacy, Three Gorges University, Yichang, Hubei 443002; 2. Southwest Normal University Press, Chongqing 400715)

The low pressure ion chromatography and chromatography technology with post-column detection were reviewed.The low pressure ion chromatography was accurate, sensitive, stable, quick and simple in structure and maintenance as good as high pressure ion chromatography. The low pressure ion chromatography has been successfully applied to detection of environment, petroleum, leather, thulium, foodstuff and biochemistry with satisfactory results and therefore good results were obtained.

Low Pressure Ion Chromatography; Review；Application

湖北省教育廳項(xiàng)目(B2013171)；宜昌市科學(xué)技術(shù)局項(xiàng)目(A13-302a-13)；三峽大學(xué)高等教育教研項(xiàng)目(1453)。

曾家洪(1994-)，男，湖北宜昌人，本科生，專業(yè)：化學(xué)生物學(xué)。*通訊作者，工程師，碩士，從事環(huán)境科學(xué)教學(xué)和科研。

2014-12-03

S 121

A

0517-6611(2015)02-006-03