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离子色谱淋洗液配制必须使用高纯化学试剂。外来离子污染将显著影响峰分离度与电导率检测结果，进而导致定量结果误差。
化学试剂溶解、稀释必须使用超纯水（I级）。
淋洗液对离子色谱意味着什么？
2025年6月4日
文章
zh_CN
本文将聚焦淋洗液选择和制备的重要性，探讨其在离子色谱中的作用，包括淋洗液常用类型、针对具体应用该如何选择以及配制淋洗液时的注意事项。
在离子交换色谱（亦称离子色谱/IC）中，选择合适的淋洗液与正确选择色谱柱同等关键。 两者必须协同作用，方能实现最佳分离效果。色谱领域常提及的「依赖三角」，很好地说明了待测物物、固定相与淋洗液三者间的依存关系。本文将聚焦该三角中的淋洗液环节，探讨其在离子色谱中的作用，包括淋洗液常用类型、针对具体应用该如何选择以及配制淋洗液时的注意事项。
「依赖三角」理论
图1具体呈现了该模型在离子色谱体系中的具体体现。三个核心要素——待测物、固定相与淋洗液——在分离过程中发挥关键作用且相互制约。任一组分的变动都将影响其余要素。三者间平衡若被破坏，可能导致峰分离度降低、待测物保留时间偏移，进而影响整体分析方法效能。
理解这一三角关系对建立有效的离子色谱方法具有基础性意义。它为解决具体分析需求提供了清晰的故障排查框架和分离策略优化路径。掌握淋洗液特性对待测物分离的影响规律尤为关键，这有助于充分发挥淋洗液特性优势，提升其在离子色谱分析中的性能。
图1.
离子色谱中的「依赖三角」示意图（改编自 [1]).
图2.
阴离子分析系统流路示意图
在色谱体系中，淋洗液（即流动相）是携带待测物通过分离柱（固定相）的液体（图2）。淋洗液在进入高压泵前需经脱气装置处理，流经进样阀（图示为六通进样阀）后泵入色谱柱。待测物经色谱柱分离后被检测器测定。
离子色谱中的抑制系统位于色谱柱与检测器之间，用于消除淋洗液的电导干扰，降低背景噪声，从而提高目标峰的信噪比。
淋洗液通过与色谱柱的相互作用实现对待测物的分离，其成分通常为酸、碱或盐类。具体组成取决于目标离子的电荷性质：
- 阴离子分析：常用碳酸钠/碳酸氢钠混合溶液、氢氧化钠或氢氧化钾作为淋洗液
- 阳离子分析：多采用低浓度硝酸、硫酸或甲基磺酸溶液
相较于选择色谱柱和检测系统的自由度，调整淋洗液参数是优化待测物分离效果最直接的途径。
淋洗液离子化学活性与浓度
配制淋洗液的化学试剂既要避免与固定相发生副反应，也必须保持化学稳定性，防止分析过程中出现干扰或降解[5]。因此需要掌握固定相的特性参数。厂商通常会在说明书中标注标准操作条件和使用限制——例如适用的pH范围或有机改性剂添加要求。
延伸阅读
了解更多离子色谱柱选择与待测物分离优化的方法：
在离子色谱（IC）中，淋洗液浓度的增加通常会导致保留时间缩短，待测物分离加快，但会引起背景电导率升高。
对于过载的待测物峰（高基质浓度），当淋洗液对固定相的保留能力弱于过载待测物时（即淋洗液浓度较高），会导致峰拖尾（图3）；而当淋洗液保留能力强于过载待测物时（即淋洗液浓度较低），则会引起峰前延（图4）。
以海水中的氯离子峰为例：
- 发生峰前延时，过载的氯离子峰会前移，与洗脱时间早于它的有机酸及痕量卤素氧化物重叠；
- 发生峰拖尾时，该峰会后移，与亚硝酸根和溴离子重叠 [6]。
图3.
不同浓度氢氧化钠淋洗液对过载溴离子峰（浓度0.1、1、10、100、300及500 mmol/L）峰形（前延或拖尾）的影响
图4.
不同浓度碳酸盐/碳酸氢盐淋洗液对过载溴离子峰（浓度0.1、1、10、100、300及500 mmol/L）峰形（前延或拖尾）的影响
图5.
淋洗液pH对常见阴离子保留时间的影响 （色谱柱：Metrosep A Supp 19 - 150/4.0；淋洗液：标准碳酸盐体系；阴离子：1.氟离子，2.氯离子，3.亚硝酸盐，4.溴离子，5.硝酸盐，6.磷酸盐，7.硫酸盐） [10].
淋洗液pH值改变会引起待测物解离平衡移动，进而改变其保留时间（图5）。
极端pH会引起固定相降解或变性，尤其硅胶基质色谱柱对pH较为敏感s [7,9]，所以需控制淋洗液pH的范围。
此外，电导与紫外等检测方法对pH变化敏感。固定pH值可降低基线噪声并提升检测灵敏度[8]。
建议先分离一价离子，再分离多价离子。若通过增强淋洗液强度或调节pH在多价离子中插入一价离子，将面临较高风险。这种分离（和分离度）易受色谱柱老化和批次差异影响。
温度变化会影响解离常数，进而改变待测物保留时间（尤其对酸碱类物质）。柱温箱可为色谱柱提供稳定的温度条件，提高检测结果稳定性。
碳酸盐体系中待测物的分离在高温下具有V型效应：一价阴离子洗脱提前，多价阴离子洗脱延后（图6），而氢氧根体系中待测物的分离则呈斜V型效应：所有离子洗脱延后，多价阴离子则更为显著（图7）
图6.
温度对常见阴离子保留时间的V型效应（碳酸盐体系） （色谱柱：Metrosep A Supp 19 - 150/4.0；淋洗液：标准碳酸盐体系；阴离子：1.氟离子，2.氯离子，3.亚硝酸盐，4.溴离子，5.硝酸盐，6.磷酸盐，7.硫酸盐） [10].
图7.
温度对常见阴离子保留时间的斜V型效应（氢氧根体系） （色谱柱：Metrosep A Supp 19 - 150/4.0；淋洗液：30 mmol/L氢氧根体系；阴离子：1.氟离子，2.氯离子，3.亚硝酸盐，4.溴离子，5.硝酸盐，6.硫酸盐）
图8.
有机改性剂（甲醇）对常见阴离子保留时间的影响 （色谱柱：Metrosep A Supp 19 - 150/4.0；淋洗液：碳酸盐体系；阴离子：1.氟离子，2.氯离子，3.亚硝酸盐，4.溴离子，5.硝酸盐，6.硫酸盐，7.磷酸盐[10].
在水性淋洗液中添加有机溶剂（如甲醇、丙酮或乙腈）对不可极化离子（如氟离子、氯离子、钠离子、钙离子等）的保留时间影响甚微。而可极化离子与弱亲水性离子（如碘离子、硫氰酸盐、有机铵阳离子等）使用有机改性剂后通常提前洗脱。
此外，当离子色谱仪与质谱联用时，有机改性剂常被用于提升电喷雾离子源内的电离效率。
离子色谱中，向淋洗液添加络合剂可调控阳离子保留时间[3,11]。络合剂作为配体与待测阳离子（中心金属离子）形成配合物。配体对中心金属离子的选择性越强，对保留时间的影响越大。理想情况下，其他阳离子的保留时间变化非常微小。
常用络合剂包括冠醚和二羧酸类（如草酸、吡啶二羧酸、酒石酸）
18-冠醚-6
在离子色谱中，添加18-冠醚-6（1,4,7,10,13,16-六氧杂环十八烷）至淋洗液，可显著改善Na⁺、NH₄⁺与K⁺的分离效果。该方案特别适用于高钾基质天然水样中痕量NH₄⁺的精准测定。
向淋洗液添加18-冠醚-6后，K⁺保留时间显著延长（表1数据）。该现象源于K⁺-18-冠醚-6复合物的生成（结构见图10），其体积显著增大。由于空间位阻效应，钾离子保留时间延长，从而扩大与NH₄⁺的分离间距。即使在高钾浓度下，铵离子检测仍不受干扰。
图9.
添加18-冠醚-6（橙色曲线）至淋洗液对常见阳离子保留行为的影响对比色谱图 （阳离子：1.锂离子，2.钠离子，3.铵离子，4.钾离子，5.钙离子，6.镁离子） [3,11].
出峰顺序 |
阳离子 |
保留时间（min） |
保留时间（min，18-冠醚-6） |
1 |
锂 |
4.31 |
4.25 |
2 |
钠 |
5.60 |
5.61 |
3 |
铵 |
6.28 |
6.42 |
4 |
钾 |
8.46 |
10.39 |
5 |
钙 |
17.47 |
17.00 |
6 |
镁 |
20.78 |
20.00 |
图10.
18-冠醚-6与钾离子的复合结构 钾离子精.准嵌入冠醚空腔中心，冠醚氧原子通过孤对电子与钾离子形成配位键。
二羧酸
二羧酸能与多种二价阳离子形成络合物，此类络合物通常携带的电荷量比原阳离子低。因此，当淋洗液中添加二羧酸时，多价阳离子在固定相上的保留作用减弱，洗脱时间提前。洗脱提前的程度受阳离子与络合剂络合常数的影响。
图11展示了吡啶二羧酸（亦称吡啶-2,6-二羧酸，简称PDC或DPA）作为淋洗液改性剂时对镁、钙、锌的分离的影响。相较于钙或镁，过渡金属锌与吡啶二羧酸形成的络合物更稳定，故即使低浓度改性剂也显著改变其保留：在色谱图b中锌已先于锂洗脱；在色谱图c中则完全络合并随进样峰共洗脱。钙与吡啶二羧酸的络合较弱，但其络合强度仍高于镁。色谱图b中镁钙分离度降低，而色谱图c中钙已先于镁洗脱。碱金属与钙镁同时分析时，吡啶二羧酸可缩短分析时间。
图11.
不同浓度吡啶二羧酸改性剂添加对阳离子分离的影响色谱图：1.钠离子，2.钾离子，3.镁离子，4.锌离子，5.钙离子；改性剂浓度：a) 0 mol/L，b) 0.1 mmol/L，c) 0.7 mmol/L） [11].
出峰顺序 |
阳离子 |
保留时间（min） |
保留时间（min，18-冠醚-6） |
|
1 |
钠 |
6.79 |
5.39 |
|
2 |
钾 |
10.42 |
8.08 |
|
3 |
镁 |
33.05 |
19.05 |
|
4 |
锌 |
38.24 |
- |
|
5 |
钙 |
44.48 |
16.08 |
对于NaOH、KOH或LiOH等氢氧根淋洗液，瑞士万通948淋洗液发生器可通过电解法，利用氢氧根浓缩液连续制备高纯度淋洗液。
图12.
948淋洗液发生器制备的淋洗液对常见阴离子200次连续进样的叠加结果 （氟离子、氯离子、亚硝酸盐、溴离子、硝酸盐、硫酸盐、磷酸盐）
自动化淋洗液制备系统具有以下优势
- 无手工操作，减少人为失误
- 具有更好的重复性和耐用性
- 基线更低、更稳定，提高仪器性能
总结
淋洗液是离子色谱依赖三角中的重要部分，其制备步骤、所用试剂等因素都十分重要。选择合适的淋洗液组分并采用正确的制备步骤对于离子色谱的测定来说至关重要。
了解更多离子色谱相关知识，欢迎您下载以下资料查看。
[1] Kromidas, S. The HPLC Expert; Wiley-VCH: Weinheim, 2016.
[2] Haddad, P. R.; Jackson, P. E. Ion Chromatography; Journal of Chromatography Library; Elsevier: Amsterdam, 1990.
[3] Schäfer, H.; Läubli, M. Monograph: Ion Chromatography; Metrohm AG: Herisau, Switzerland, 2023. https://www.metrohm.com/en/products/8/1085/81085077.html
[4] Liu, Y.; Kaiser, E.; Avdalovic, N. Determination of Trace-Level Anions in High-Purity Water Samples by Ion Chromatography with an Automated On-Line Eluent Generation System. Microchemical Journal 1999, 62 (1), 164–173. DOI:10.1006/mchj.1999.1699
[5] Zou, J.; Motomizu, S.; Fukutomi, H. Reversed-Phase Ion-Interaction Chromatography of Inorganic Anions with Tetraalkylammonium Ions and Divalent Organic Anions Using Indirect Photometric Detection. Analyst 1991, 116 (12), 1399–1405. DOI:10.1039/AN9911601399
[6] Wahab, M. F.; Anderson, J. K.; Abdelrady, M.; et al. A. Peak Distortion Effects in Analytical Ion Chromatography. Anal. Chem. 2014, 86 (1), 559–566. DOI:10.1021/ac402624a
[7] Martin, D. Column Chromatography; IntechOpen, 2013.
[8] Motomizu, S.; Oshima, M.; Hironaka, T. Ion-Exchange Chromatographic Determination of Anions by Indirect Photometric Detection: Comparison of Eluent Ions with Respect to Sensitivity Enhancement. Analyst 1991, 116 (7), 695–700. DOI:10.1039/AN9911600695
[9] Acikara, Ö. B. Ion-Exchange Chromatography and Its Applications. From the Edited Volume Column Chromatography, Edited by Dean F. Martin and Barbara B. Martin, InterOpen 2013. DOI:10.5772/55744
[10] Metrohm AG. Column Manual A Supp 19 (6.01034.4x0); 8.107.8013EN / 2023-03-08; Metrohm AG: Herisau, Switzerland, 2023.
[11] Kolb, M.; Seubert, A.; Schäfer, H.; Läubli, M. (Editor). Monograph: Practical Ion Chromatography, 3rd ed.; Metrohm AG: Herisau, Switzerland, 2020. https://www.metrohm.com/en/products/8/1085/81085069.html
专著：《离子色谱》
《离子色谱》专著第二版已全面修订更新，深入探讨了离子色谱技术的理论基础与实际应用，并包含对相关原理、检测方法及分离柱类型的详细阐述。
