1. 电机2.凸轮3.柱塞]4.泵腔56.吸排单向阀7.密封环8.弹簧
一般来说双柱塞流量更平稳脉动小，但构造复杂价格也比较高，高效液相色谱采用不锈钢或钛合金材料与高效液相色谱相比离子色谱的泵体则采用全塑系统从而对酸碱盐有抗污染的性能并保证了对金属离子测定的准确性
1.单柱塞泵
单柱塞泵结构如图2.2所示这种泵的压力和流量波动大采取一些必要的措施如增加阻尼器对凸轮形状作特别设计以及利用先进的电子技术也可获得满意的结果早期的离子色谱和一些简易型离子色谱仪常采用单柱塞泵系统
2.双柱塞泵
双柱塞泵即两个泵头并联使用凸轮相差180使压力和流量波动减少因此这种双柱塞泵可以不加阻尼器直接进入分离系统可以进行低压梯度淋洗如今大多数高档离子色谱仪均已经采用双柱塞泵
目前最新型的微孔型离子色谱仪由于其采用的色谱柱为2mm内径为常规的4mm内径的色谱柱横截面的14因此在线速度不变的条件下其流速为常规色谱的14因此它采用的泵的流速为0.012.50 mlmin其主要特点是柱塞比较小但结构与常规的离子色谱仪相似由于流速的减小可以大大减少溶剂的用量如以同样的量进样灵敏度可以增大到原来的4倍

三.梯度淋洗装置
梯度淋洗和气相色谱中的程序升温相似给色谱分离带来很大的方便但离子色谱电导检测器是一种总体性质的检测器因此梯度淋洗一般只在含氢氧根离子的淋洗液中采用抑制电导检测时才能实现采用梯度淋洗技术可以提高分离度缩短分析时间降低检测限它对于复杂混合物特别是保留强度差异很大的混合物的分离是极为重要的手段另外新型抑制器通过脱气使淋洗液中CO2去除碳酸盐的淋洗液背景电导很低使灵敏度大大增加也可以实现碳酸盐的梯度淋洗离子色谱梯度淋洗可分为低压梯度和高压梯度两种现分别介绍如下
1.低压梯度
图2.3是一种目前离子色谱较为广泛采用的低压梯度装置可进行四元梯度它通过电磁比例阀的开关频率由控制器控制再改变控制器程序即可得一任意混合浓度。

1.淋洗液槽2.(隔板)接头3.真空室4.比例阀5.起动阀6.泵头7.压力传感器

2.高压梯度
它是由两台高压输液泵梯度程序控制器混合器等部件所组成两台泵分别将两种淋洗液输入混合器经充分混合后进入色谱分离系统它又称为泵后高压混合形式
梯度淋洗的溶剂混合器必须具备容积小无死区清洗方便混合效率高等性能能获得重复的滞后时间短的梯度淋洗效果
目前美国Dionex公司最新的淋洗液发生器EG40只要加入纯水就能自动生成淋洗液它可以通过控制电流达到淋洗液梯度的目的
2.2 离子色谱的进样系统
离子色谱的进样主要分为3种类型即气动手动和自动进样方式
一.手动进样阀
手动进样采用六通阀其工作原理与HPLC相同但其进样量比HPLC要大一般为50L它的结构如图2.4所示。其定量管接在阀外一般用于进样体积较大时的情况样品首先以低压状态充满定量管当阀沿顺时针方向旋至另一位置时即将贮存于定量管中固定体积的样品送入分离系统。

二.气动进样阀
气动阀采用一定氦气或氮气气压作动力通过两路四通加载定量管后进行取样和进样它有效地减少了手动进样因动作不同所带来的误差其结构如图2.5所示

图2.5气动进样阀装置图
1.气路接头2.密封圈3.活塞4.活塞密封圈5.三通阀芯6.阀体7.孔面8.压力螺栓

三.自动进样
自动进样器是在色谱工作站控制下自动进行取样进样清洗等一系列操作操作者只须将样品按顺序装入贮样机中圆盘式自动进样的工作步骤如下
(1)电机带动贮样盘旋转待分析样品置于取样针正下方
(2)电机正转丝杆带动滑块向下移把取样针插入样品塑料盖滑块继续下移将瓶盖推入瓶内在瓶盖挤压下样品经管道流入进样阀定量管完成取样动作
(3)进样阀切换完成进样
(4)电机反转丝杆带动滑块上移取样针恢复原位
自动进样可以达到很宽的样品进样量范围的目的
2.3 离子色谱的分离系统
离子色谱是一种分离分析方法因此分离系统是离子色谱的核心和基础而离子色谱柱是离子色谱仪的心脏要求它柱效高选择性好分析速度快等离子色谱是一种液固色谱为高效液相色谱的一种但柱填料和分离机理有其自身特点离子色谱柱的研究也是离子色谱领域的一个热点课题离子色谱柱填料的粒度一般在525m之间比高效液相色谱的柱填料略大因此其压力比高效液相色谱的要小一般为单分散而且呈球状

一.高分子聚合物填料
离子色谱中使用得最广泛的填料是聚苯乙烯二乙烯苯共聚物其中阳离子交换柱一般采用磺酸或羧酸功能基阴离子交换柱填料则采用季胺功能基或叔胺功能基离子排斥柱填料主要为全磺化的聚苯乙烯二乙烯苯共聚物这类离子交换树脂可在pH014范围内使用如果采用高交联度的材料来改进还可兼容有机溶剂以抗有机污染一般来说离子交换型色谱柱的交换容量均很低
二.硅胶型离子色谱填料
该填料采用多孔二氧化硅柱填料制得是用于阴离子交换色谱法的典型薄壳型填料它是用含季胺功能基的甲基丙烯十醇酯涂渍在二氧化硅微球上制备的阳离子交换树脂是用低相对分子质量的磺化氟碳聚合物涂渍在二氧化硅微粒上制备的这类填料的pH值使用范围为48一般用于单柱型离子色谱柱中
三.色谱柱结构
一般分析柱内径为4mm长度为100250mm,柱子两头采用紧固螺丝高档仪器特别是阳离子色谱柱一般采用聚四氟乙烯材料以防止金属对测定的干扰随着离子色谱的发展细内径柱受到人们的重视2mm柱不仅可以使溶剂消耗量减少而且对于同样的进样量灵敏度可以提高4倍

2.4 离子色谱的抑制系统
对于抑制型(双柱型)离子色谱系统抑制系统是极其重要的一个部分也是离子色谱有别于高效液相色谱的最重要特点抑制器的发展经历了多个发展时期而目前商品化的离子色谱仪亦分别采用不同的抑制手段及相关研究成果
一.树脂填充抑制柱
该抑制系统采用高交换容量的阳离子树脂填充柱(阴离子抑制)通过硫酸将树脂转化为氢型它抑制容量不高需要定期再生而且死体积比较大对弱酸根离子由于离子排斥的作用往往无法准确定量
这类抑制器目前已经基本不用但美国Alttech公司将这类抑制器加以改进使填充柱需要再生时会变色并采用电化学法再生大大改进了传统的方法提高了抑制器的性能
阳离子抑制的情况与此正好相反它采用高交换容量的阴离子树脂作填充柱
二.纤维抑制器
这种抑制系统采用阳离子交换的中空纤维作为抑制器外通硫酸作为再生液可连续对淋洗液进行再生这种抑制器的死体积比较大抑制容量也不高
三.微膜抑制器
这种抑制系统采用阳离子交换平板薄膜中间通过淋洗液而外两侧通硫酸再生液这种抑制器的交换容量比较高死体积很小可进行梯度淋洗

四.电解抑制器
这种抑制系统采用阳离子交换平板薄膜通过电解产生的H+对淋洗液进行再生早期的这类抑制器是由我国厦门大学田昭武发明并投入了生产但它需要定期加入硫酸来补充H+美国Dionex公司对这类抑制器进行了改进使之成为自再生只要用淋洗液自循环或去离子水电解就可能实现再生抑制容量可以通过改变电流的大小加以控制而且死体积很小美国Alttech公司采用填充柱抑制器通过合适的电解进行再生同样具有方便高效的功能其最新的DS Plus型抑制器在化学抑制和电化学再生的基础上再进行了二氧化碳的排除可以有效降低背景电导值以实现不同碳酸盐的梯度淋洗

2.5 离子色谱的检测系统
电导检测是离子色谱检测方式中最常用的一种由于电导池中的等效电容的影响施加到电导池上的电压和电流之间的关系是非线性的这给测量电导值带来很大困难另外流动相中本底电导值很高从较大的背景值中准确测量待测组分的信号也是电导检测中的重要问题目前采用较多的方法有双极脉冲化学抑制型电导检测五电极检测和模拟信号交流锁相放大等技术
一.双极脉冲电导检测
采用可变频率双极脉冲化学抑制型电导检测方式以美国Dionex公司为代表该检测方式有效地抑制了电导池等效电容和流动相本底电导的影响测定灵敏度高线性范围宽稳定性好
它采用8085芯片作为中心处理器(CPU)通过处理机输入输出部件(PIO)对其他单元进行控制由CPU时钟分频触发后产生双极脉冲经整形后送至电导池电导池返回的信号在第二个脉冲后被采样并转换为一个直流信号此信号与温度测定信号交替送入电压频率变换器数字信号送至CPU在进行补偿时CPU将这个信号处理后通过DA(补偿)转换器送回放大电路对原信号进行补偿直至比较输出呈OK状态信号的输出也是通过VF变频电路送至CPUCPU对其处理后通过DA(输出)变频电路经驱动器输出至数据处理器
二.五电极电导检测
采用五电极电导测量技术能有效地消除双电层电容和电解效应的影响其结构特点是在流路上设置4个电极在电路设计中维持两测量电极间电压恒定不受负载电阻电极间电阻和双电层电容变化的影响因此两测量电极间的电流变化可从负载电阻两端取出信号进行放大和显示第五电极为屏蔽电极它有助于提高测量的稳定性五电极式电导检测器有效地消除了极化和电解效应的影响在高背景电导下仍能获得极低的噪声水平适合作非化学抑制型电导检测器
此外离子色谱还可以采用紫外可见光荧光安培等高效液相色谱常用的检测器其原理与常规的高效液相色谱检测相似检测的原理和应用将在第四章详细讨论