离子色谱和液相色谱之间的互为升级问题的探讨

恐龙

2014/01/29

私聊

离子色谱（IC）

离子色谱和液相色谱之间的互为升级问题的探讨

前几日看了离子色谱论坛的一个原创，关于离子色谱和液相色谱互为升级的问题，对其结论很不赞同，为了避免和纠正其错误观点，本人从十几年来液相色谱和离子色谱互为升级的问题进行详细的探讨。

前言:液相色谱和离子色谱之间的关系

色谱是目前最常用的分析仪器之一，尤其对于有机和无机化合物的定量分析，色谱是最有效、最通用的解决方法。液相色谱和气相色谱是最重要的二个分支。在液相色谱中，从广义上讲，离子色谱和凝胶色谱属于液相色谱下的一个分支，从狭义上讲离子色谱和凝胶色谱独立于液相色谱，其中离子色谱是仅次于液相和气相的第三大色谱。这里列出了离子色谱和液相色谱之间的一些本质性的差异，也就能明白离子色谱独立于液相色谱的原因。其中抑制型离子色谱的抑制器是二者最显著的区别。

类型	首要分离类型	首选检测器	主要泵类型	首选流动相	特殊要求
液相色谱	反相	紫外（DAD)	金属/二元或四元	甲醇/乙睛/水
离子色谱	离子交换	电导	Peek/单泵	强酸、强碱	抑制器

1 液相色谱是否可以改装成离子色谱：

首先明确说明，液相色谱是很容易改装成离子色谱的，而不是不可以改装或者不合算。

1975年H.small首次实现离子色谱的时候，是采用金属泵，只不过采用抑制柱的方式，实现了阴离子的分析。后来为了更好的分析阴阳离子，才采用peek泵。

液相色谱泵都为金属泵，也有钛泵（专用于生物分析，全peek流路），离子色谱大多采用peek泵，但也有用金属泵的，很多人不太明白其原因。

由于目前离子色谱和液相色谱仪器价格之间的巨大差异，很多人希望在现在的液相色谱基础上实现简单离子色谱的分析，或者兼容一些离子色谱。这是非常容易的。

岛津大家都知道，各种分析仪器很全，液相色谱用户也非常多，但岛津有离子色谱不见得很多人知道，不过其采用同液相色谱同售的方式，国内有不少的岛津用户是HPLC+IC的。是在同一台仪器上实现的，只不过另外需要一个电导检测器（岛津有自己的peek泵）。抑制器可采用Merck也可采用戴安也可用国产的。

英国的一个厂家以及德国的一个厂家，也在国内销售HPLC+IC的模式，当然也有单独的IC用PEEK泵。如果是非抑制的离子色谱方式，在HPLC上更容易实现。

因此液相色谱改成离子色谱使用，对于金属泵要考虑淋洗液的影响，非抑制模式没问题，抑制模式可用于阴离子分析的碳酸盐体系，OH体系慎用，不可用于抑制模式的阳离子分析，但可用于非抑制模式的阳离子色谱分析。只有在特殊的条件下可用于抑制模式的阳离子分析。

下面列举我们实验室的一些改装实例。

目前我们实验室拥有7台戴安离子色谱，三台戴安液相色谱，以及2台agilent液相色谱。包括高、中、低不同离子色谱部件，按照需要进行各种组合。

1 组装国产离子色谱

时间：2005-2006年。

购买国产U3281单泵，自制电导检测器和抑制器，国产自制离子色谱柱，国产软件，国产peek进样阀，实现碳酸盐体系的阴离子分析，同戴安仪器相比，灵敏度相差一个数量级。可用于常量分析。

2 DX 320 戴安离子色谱

时间：2007-现在

仪器配置：IC25A、RFC-30、LC20、U3281泵

发现IC25A的泵有点问题，声音很响，因为采用淋洗液发生器，泵其实走的是水，因此即使是NaOH体系也没问题。用国产泵代替进口泵，同时将进口泵的流量改为最小，拆掉泵头，空转。优点成本低，不需要加压，不容易出气泡，纯水对泵的损伤小，但每运行6-12个月需要对泵进行一次有机相清洗，防止单向阀出现问题。

鉴于只用泵提供纯水，因此也可以用于淋洗液发生器的阳离子色谱系统（我没有做过这方面的验证，只是从理论上探讨），为了防止金属离子溶出，建议在系统流路上另外加装一个CTC柱，防止可能金属离子溶出对抑制器的伤害。

这里有人认为如果有一个RFC-30，自己有一个其它厂家的电导检测器，就可以任意使用RFC-30的优点。请不要抱有这种幻想，厂家早已在仪器上做了手脚。可在任意非戴安厂家的仪器上使用等度方式，但一般不可用梯度模式，除非你本身有TTL控制，或者特制一个TTL的控制器。

3 Agilent +IC25A 离子色谱

时间：2013.11-

仪器配置：Agilent 1100（包括四元泵、紫外检测器、脱气机，7725i手动进样阀），IC25A（电导泵一体机）

为了研究的需要（配置不同浓度的碳酸盐体系），利用Agilent 1100是四元梯度泵，将Agilent和戴安二个不同仪器厂家的硬件整合在一起，通过戴安的变色龙软件进行控制，首次实现了一个界面同时运行混合厂家的仪器。

需要注意的是，并不是所有的戴安变色龙软件都支持，变色龙软件分成class1，2，3.，大部分的用户都是class1的等级，除了绑定的一些其它厂家外，是无法控制流行的其它厂家仪器。同时控制agilent和dionex chass的等级为2.，通过面板模块可自己设计个性化的面版。

7725i是通用的金属HPLC用的进样阀，虽然可以用在普通的IC上，但最好用peek阀，一般型号为9725。或者把转子改为peek。

以后也可能把LC10接到这个系统中。

4 U3000的 HPLC-IC二维液相离子系统

时间：2012.6-

仪器配置：U3000双三元泵，四元泵；双自动进样器；双柱温箱（其中一个带2个切换阀），DAD、紫外、示差检测器。Dionex CD25A 电导检测器。

为了研究的目的，设计了一个阀切换，并一维HPLC系统，二维离子色谱系统。由于空间关系，以及其它离子色谱仪无法挪位，同时利用其HPLC阀切换系统。考虑将其中一台改成离子色谱，尤其利用其自动进样系统。

在前一段时间的使用过程中，发现进样阀出现问题，转子损坏严重，而一般转子的pH不超过10，因此，在弄清U3000自动进样器进样阀系统的特点后，果断采取措施，用MHP9900-000更换原来仪器上的MHP7900-000，也就是将进样阀改成peek系统。另一台自动进样器不变，柱温箱中直接连HPLC的阀仍为原来的PD7900，而将另一个六通进样阀的PD7900改为PD9960,就是改成peek的十通阀。其改成IC自动进样器相关连接管路，尽可能全部改成peek。CD25A电导检测器绑定到U3000的四元梯度泵上（但无法绑定到双三元泵上）。这样将U3000的一个系统改成了完全能进行碳酸盐系统的离子色谱/液相色谱系统。充分发挥了其自动进样器的作用。

在早期我们也曾用国产U3281单泵连接在仪器上，用碳酸盐体系，NaOH体系，硫酸体系。从实验的结果看，碳酸盐体系完全没问题，但不能连接NaOH体系，因为在高浓度的NaOH条件下，泵的压力传感器损坏。低浓度的MSA对泵无大的影响，但较高浓度的硫酸可能有问题，不敢过于极端试验。因此在进口的戴安泵上，用低浓度的NaOH可以运行（不超过10mmol），运行后马上清洗不得过夜，但没有进行极端的破坏性尝试。

从我们实际运行的实例看，HPLC系统可以改成离子色谱系统，但是有一定的限制，其中一些改用虽然短时间可行，但长期运行不当将对仪器造成较大的伤害，在使用过程中必须采用特别的运行方式。

总的来说，金属泵可以用于非抑制以及碳酸盐的抑制型离子色谱，低浓度NaOH短时间运行可行，长时间运行没有考察。金属泵可用于非抑制的阳离子分析，但绝对不能在抑制型的阳离子色谱系统使用。作为特例，如果使用淋洗液发生器，金属泵可以使用。

对于阀，7725i对于阴离子问题不大，但作为长期使用，建议采用9725peek阀，或者其它等效的peek阀。对于抑制型的阳离子，必须用peek阀。

对于电导检测器，除了戴安以外都是五电极，抑制型和非抑制型都可使用。而戴安的电导检测器为二电极型，只能用于抑制型的离子色谱分析。

关于紫外（DAD)检测器，专用的离子色谱检测器都是peek池，而不是金属池，普通的HPLC紫外检测器的检测器对强酸和强碱的耐受程度有限。

对于抑制器，一般额外增加一个抑制器电源来进行抑制电流的控制。

关于色谱柱的限制这里就不提了。