一、实验目的
进一步巩固离子色谱的基本原理及离子色谱仪的定量分析过程；了解离子色谱分析对样品的要求；掌握水样预处理的要求与常用方法；综合环境监测、分析化学、仪器分析、色谱分析等知识学习从样品制备、仪器使用、方法建立及数据处理、误差分析的样品分析全过程。
二、实验原理
离子色谱作为液相色谱的一种，进样样品须为液态，且不含颗粒物、有机物及重金属，以避免管路堵塞、色谱柱性能下降，同时尽可能地实现和标样的基体匹配。因此，绝大部分水样在上机分析前要进行预处理。通常离子色谱样品前处理应遵循以下原则：处理后的目标物必须达到色谱定量要求；尽可能减少目标组分损失；样品中不能含有机械杂质和微小颗粒物，以免堵塞管路及色谱柱；目标组分进行化学反应时其化学计量关系必须明确并且反应彻底；避免和减少无关离子和化合物的引入，防止目标组分被污染并增加分离难度。
对于水质样品的前处理，目前最常用的方法是分析物的固相萃取及样品的基体去除。分析物的固相萃取是指将分析样品的溶液通过样品前处理小柱时，分析物由于特有的结合作用被直接保留在样品前处理小柱上，而样品中的基体组分则不被保留，从而通过样品前处理小柱，随后再使用合适的洗脱剂将萃取于样品前处理小柱上的被分析物洗脱下来进行后续的分析测定，这种方法可达到分析物富集和样品基体去除的作用。样品基体去除是指利用样品中基体组分与样品前处理小柱中的固定相之间的特有结合使基体中的干扰组分保留在样品前处理小柱上，而被分析物则不被保留直接通过样品前处理小柱，从而进行后续的分析测定，这样就可消除样品基体中共存组分对测定的干扰。
离子色谱分析基本原理可参考“实验离子色谱法分析饮用水中常见阴离子”。
三、实验条件
1.仪器设备
离子色谱仪：ICS 1000。
2.试剂与样品
纯水（Millipore）；含6种常见阳离子（Li+，Na+，
，K+，Mg2+，Ca2+）标准溶液（100mL，美国o2si），其中各离子浓度分别为Li+50mg／L，Na+200mg／L，
400mg／L，K+200mg／L，Mg2+200mg／L，Ca2+1 000mg／L，地下水样品若干。
3.测试参数
以ICS 1000离子色谱仪分析地下水为例（不同仪器型号、不同性质样品应重新确定实验条件）。色谱柱：IonPac CG12，4mm 保护柱或相同产品；IonPac CS12，4mm 分析柱或相同产品；进样量20μL；抑制器：阳离子自再生电解抑制器（CSRS）或相同产品，每分钟基线漂移／噪声不大于5nS，抑制电流59mA；检测器：CD20或同类产品；淋洗液：20mmol甲烷磺酸溶液；流速：1.0mL／min。
四、实验步骤
1.系列标准溶液的配制
取6个洁净的10mL 容量瓶，分别准确移取0.01 mL，0.02 mL，0.1 mL，0.2 mL，0.4mL，1.0mL标准溶液于10mL的容量瓶中，用去离子水稀释至刻度线，摇匀备用。此系列标准混标溶液中各阳离子的浓度见表4-7。
表4-7 系列标准溶液阳离子浓度
2.样品准备
（1）样品前处理
Thermo Fisher公司的“OnGuard M”柱的填料是螯合树脂，其主要作用是在pH＞4的情况下，对复杂样品基体中的重金属离子进行吸附浓缩或去除，而允许碱金属和碱土金属离子通过。将0.45μm 的聚丙烯滤头串联在“OnGuard M”柱的柱床顶部，使用一次性全塑注射针抽取5mL样品溶液通过前述萃取柱，过滤及重金属去除一次完成，保留滤液待分析（由于“OnGuard M”富集了样品中的重金属离子，根据需求，可以使用0.5mol／L的硝酸溶液进行洗脱，进行下一步分析）。
（2）加标样品
取1mL 100mg／L的混合标准溶液至10mL 容量瓶中，用过滤后的地下水样品定容，待处理。按照样品前处理步骤，取5mL样品溶液通过前述萃取柱，保留滤液待分析。加标样品平行制备2份。
3.上机分析
（1）依次打开电脑，离子色谱仪，淋洗液发生器，自动进样器电源；
（2）打开控制软件“Chromeleon Server”（软件名称），点击“Start”（开始），实现离子色谱仪与电脑的连接；然后双击“Chromeleon”，开启浏览器页面；
（3）赶气泡：旋松启动阀，将5mL注射器插入启动阀前端小孔，点击泵设置按钮，点击“prime”（启动），待注射器快满时，点击“off”（关闭），弃掉注射器内液体，重复上述操作3次以上；旋紧启动阀，旋松废液阀，点击“prime”，2 min后，点击“off”停泵，旋紧废液阀；
（4）开泵，控制流速1.0mL／min；待泵压力≥1 000psi，打开抑制器并设置抑制电流为59mA；(www.xing528.com)
（5）监视基线，待背景电导＜2μS，且基线水平，可进样。监视基线15～30 min，待进样；
（6）点击“File”→“New”→“Program”（文件→新建→分析方法），建立分析方法。设置分析时间，淋洗液浓度及流速，抑制电流等参数，保存“Program”文件；
（7）点击“File”→“New”→“Method”（文件→新建→数据处理方法），建立数据处理方法，因此时尚未采集数据，仅建立空白“Method”保存即可；
（8）点击“File”→“New”→“Sequence（using Wizard）”（文件→新建→序列，使用向导），建立序列。设置标准溶液及未知样品个数，进样次数及进样体积等参数，调用上述“Program”及“Method”文件，保存序列文件；
（9）打开所建“Sequence”（序列）文件，点击“Start／Stop Batch”（开始／停止批处理）按钮，手动进样，依次测试标准品及未知样品；
（10）关机步骤：依次关闭抑制器及泵，然后关闭软件，切断离子色谱仪电源，最后关闭电脑。
五、实验结果与数据处理
1.原始数据记录
记录实验步骤，仪器参数，原始测试结果。
2.数据处理
采集数据完毕后，双击任一标准样品数据，再点击“QNT-Edit”，依次进行色谱峰积分、色谱峰识别、标准样品浓度等参数设置，绘制标准曲线，即可读取测定结果。
根据预处理过程的取样量及分析结果等信息，计算地下水样品中常见阳离子的含量及分析过程的加标回收率。加标回收率计算公式如下：
六、问题与讨论
1.离子色谱对样品有何要求？样品应如何进行预处理？
2.加标回收实验的目的是什么？实验如何进行？
3.根据实验内容，简述地下水样品中常见阳离子分析中样品前处理及离子色谱分析的全过程。
4.参考我国地下水水质标准，根据实验结果简单分析样品中常见阳离子的含量特点。
七、注意事项
为了获得最佳的分析结果，在使用固相萃取柱进行样品前处理时应该遵循如下原则：
1.手动方式进行样品预处理时，应该使用小于10mL 规格的注射器，以对样品前处理柱提供必要的压力。
2.为除去样品前处理柱上的微量离子性污染物并对柱填料进行预处理，应该在使用前用合适体积的去离子水或其他适当的溶剂对样品前处理柱进行冲洗。
3.对于基于吸附原理的样品前处理过程，只有当样品溶液的流速小于4.0mL／min时，前处理柱的柱床才能获得最有效的利用；而对于基于离子交换原理的样品前处理过程，只有当样品溶液的流速小于2.0mL／min时，前处理柱的柱床才能获得最有效的利用。而当处理的样品溶液的量小于柱的最大容量时，则过样速度可适当加快。
4.不管是处理样品溶液还是标准溶液，都应该将最初的流出液弃去不用。例如，将样品溶液加入5mL的注射器后，应该将最先流出的3mL 流出液弃去后，再收集下边的2mL流出液，用来进样进行离子色谱测定。
5.前处理柱必须在垂直的情况下使用，有利于样品前处理取得理想的效果。
【注释】
[1]四分法：将土样混匀并铺成正方形，画对角线，分成4份，将对角线的两个对顶三角形范围内的样品保留，剔除其余土样。如此循环操作，直至达到所需土样量。
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