离子色谱法基本常用术语的定义与HPLC是相同的，仍然用柱色谱理论的形式形象地描述色谱峰的迁移和扩展。离子色谱依据分离方式的不同主要分为高效离子交换色谱(HPIC)、离子排斥色谱(HPIEC)和离子对色谱（MPIC)三种，这三
种的分离机理主要都是离子交换。这三种离子色谱分离柱的柱填料的交换树脂骨架都是采用苯乙烯-二乙烯基苯的共聚物，但每种方式中交换树脂的离子交换容量和功能各不相同。HPIC使用低容量的离子交换树脂，基于离子交换的分离机理；HPIEC使用高容量的离子交换树脂，基于离子排斥的分离机理；MPIC使用不含离子交换基团的多孔树脂，其交换机理主要是离子之间的吸附和离子对的形成。

一.离子交换色谱

1．基本原理

离子交换色谱主要用来分离亲水性阴、阳离子。它的分离机理是基于流动相中的溶质离子与离子交换树脂上带有相同电荷的可离解的离子之间进行的可逆性交换，由于离子交换树脂上不同的离子对交换剂具有不同的吸附选择性而逐渐被分离。

离子交换模式最典型的形式就是固定相上用于交换的反离子（或称平衡离子）与样品溶液中的待测离子之间直接进行离子交换。如为了测定分析水中是否含有F^-,Cl^-,SO₄^2-，选用NaOH作为淋洗液。首先使用NaOH淋洗液平衡阴离子交
换分离柱，即阴离子交换分离柱上的阴离子被OH-置换，再打开进样阀进行进样，这时高压泵推动淋洗液，携带样品水进入分离柱。样品水中含有的F^-,Cl^-,SO₄^2-阴离子将柱上的OH^-置换下来，然后淋洗液中的OH^-又将分离柱上的F^-,Cl^-,SO₄^2-从柱上洗脱下来，如此反复进行，对固定相上阴离子交换树脂亲和力较弱的阴离子（如Cl^-）较容易洗脱下来，其通过柱子的时间就短，而对固定相上阴离子交换树脂亲和力强的离子（如SO₄^2-）较难洗脱下来，通过柱子的时间就长，这样就使样品水中的F^-,Cl^-、SO₄^2-阴离子得到分离。洗脱液经过分离柱后，先经过抑制器再进入电导池进行电导检测。在非抑制型离子色谱中，洗脱液是不经过抑制器而直接进入电导池的。

离子交换色谱的离子交换树脂固定相具有能够固定电荷的功能基。一般离子交换树脂固定相的功能基在阴离子交换色谱中是季铵阳离子，在阳离子交换色谱中是羧酸根阴离子和磷酸根阴离子。流动相（洗脱液）在离子交换柱中进行离子交换时不断提供平衡离子（淋洗液中的淋洗离子），这种平衡离子与固定相离子交换位置具有相同电荷的离子进行交换，以库仑力与固定相离子交换位置具有相反电荷的离子结合，并保持电荷平衡。平衡离子（淋洗离子）在进样之后与样品中相同电荷的离子对固定相上的电荷位置进行竞争。当样品离子竞争到固定相上的离子交换位置时，样品离子与固定相电荷之间以库仑力相结合，则暂时被固定相保留。同时被保留的样品离子又会被平衡离子（淋洗离子）所置换，并从柱子中洗脱下来。固定相电荷与样品中不同离子之间的库仑结合力不同，则被固定相保留的样品离子的程度也不同。
例如，使用NaOH作为淋洗液进入阴离子交换分离柱时，OH^-以库仑力全部与树脂上带正电荷的季铵离子（树脂功能基）相结合。样品进样之后，其中的Cl和SO₄^2-等阴离子在分离柱中与之前和季铵离子结合的淋洗液阴离子OH^-发生离子交换而达到动态平衡，当然这种平衡是可逆性的，如式（8-1)、式（8-2)所示。

Cl^-和SO₄^2-与季铵阳离子之间的作用力不同，即在固定相上的保留程度不同，导致不同阴离子相互分离。

2．影响保留的因素

(1)淋洗液流速和分离柱长度

与HPLC相似，van Deernter曲线表明，理论塔板高度仅在非常低的流速时才会有影响。因此，可由增加流速来改变保留时间而并不明显地降低分离效率。流速和保留时间之间存在一种反比的关系，但是流速的增加受分离柱最大操作压力的限制。另外，用降低流速来改善分离效率的办法在有限范围内是可能的，因为淋洗液的pH、离子强度不受流速改变的影响，待测离子的洗脱顺序也不受流速的影响。

分离柱的长度影响理论塔板数（即柱效）。若两支分离柱串联，分离效率将会增加，这样可以使具有相似保留特性的离子之间得到较好的分离，同时保留时间也增加。分离柱的长度也影响柱子的交换容量，当样品中被测离子的浓度远小于其他离子的浓度时，可用长分离柱来增加柱容量。

(2)与固定相有关的因素

抑制型离子色谱中，固定相的改变决定着离子的选择性。主要包含两个方面的原因：第一，在离子色谱中主要是由离子交换树脂与带电荷的溶质离子之间的相互作用来决定待测离子的洗脱顺序；第二，必须选择适当的抑制型电导检测器与洗脱液相匹配。抑制型离子色谱中固定相的选择性主要由三个因素决定：树脂的组成、离子交换位置的类型和离子交换位置的结构。

(3)与流动相有关的因素

抑制型离子色谱在固定相确定之后，为了更好地控制和提高离子交换的选择性，流动相的选择也是非常重要的。淋洗液的选择与所用的检测器有关，直接电导检测和抑制型电导检测所用的淋洗液不仅在浓度和pH上不同，而且在类型上也存在着很大的差异。选择流动相主要考虑的因素有淋洗液的离子组成、离子浓度和pH、非离子型淋洗液温度及其改进剂。

（4）温度

HPLC中，保留时间是随温度的增加而减小，保留时间改变的范围仅为10%～15%。离子色谱中，温度对保留时间的影响较HPLC中明显，因为温度对电解质的影响大于对非电解质的影响。离子色谱中离子的保留分为吸热和放热两种过程。离子交换过程为放热时，保留时间随温度的增加而减小；离子交换过程为吸热时，保留时间随温度的增加而增加。即随温度的增加，某些离子的保留时间可能增加，而另一些离子的保留时间可能会减小。因此，可由改变柱温来改变选择性。

二.离子排斥色谱

离子排斥色谱具有较大的分离柱（(9mm×250mm)，柱中填充高容量的经总体磺化过且粒度均匀的阳离子交换树脂。离子排斥色谱法的特点是固定相上（离子交换树脂）离解功能基的电荷与被分离的离子化合物相同。负电荷离子（即弱酸阴离子）是在磺酸根／羧酸根阴离子功能基化的阳离子交换树脂上被分离。一个关键的因素是酸性介质的未离解型和其离解型阴离子之间存在离解平衡。这种平衡取决于被测有机酸pK。值及流动相的质子活泼性和电离常数。有机酸的离解越强，它们被固定相的排斥（称Donnan排斥）越强。未离解的有机酸可通过Donnan膜与固定相反应，但是相对流动相分子的流速而言，这种溶质被延迟。

离子排斥色谱的保留机理主要包括：Donnan排斥、疏水性（反向）的相互作用（吸附）；极性相互作用（氢键，正相）；π-π电子相互作用。分离时几种机理可能同时发生，每种保留机理对整个过程的影响取决于被分离弱酸的分子结构和固定相的性质。

离子排斥色谱可用于糖类、醇类、醛类和氨基酸等有机物的分离，其最主要的用途是分离无机弱酸和有机酸。离子排斥和与离子交换色谱结合（HPIEC-HPIC)，一次进样可将大量的强酸阴离子和弱酸阴离子分开。主要的检测方式是电导检测和紫外光度检测。电导检测与抑制器的结合，在选择性和灵敏度方面均优于其他的检测方法，如紫外检测器和折光指数检测器等。

三.离子对色谱

离子对色谱（有时还称作流动相离子色谱）的柱填料是具有比表面积大、交联度高的无离子交换功能基的中性聚苯乙烯大孔树脂，可用于分离的物质主要包括阴阳离子表面活性剂、大分子的脂肪羧酸、季铵化合物、芳香硫酸盐、烷基磺酸盐和芳香磺酸盐、可溶性的维生素、硫的各种含氧化合物、金属氰化物络合物、酚类和烷醇胺等。离子对色谱所使用的检测器有电导检测器和紫外吸光光度检测器，其中用于检测季铵化合物、脂肪羧酸和磺酸盐的检测器是化学抑制型电导检测器。

典型分离柱（IonPac NSl）的填料是乙基乙烯基苯交联55%（体积分数）二乙烯基苯的聚合物（DVB-EVB)，无离子交换功能基，在pH为0～14时稳定，允许流动相中含有酸碱和有机溶剂。选择适当的离子对试剂，中性的DVB-EVB固定相
可用于阴离子和阳离子的分离。

固定相和流动相是影响离子交换选择性的两种因素，固定相在通常情况下是主要的影响因素，但对于离子对分离法的选择性来说则流动相是主要因素。流动相主要包含有机溶剂和离子对试剂两种成分，可以根据分离要求的不同来选择适当的有机溶剂和离子对试剂的浓度及其类型。离子对试剂是一种较大的离子型分子，所带的电荷与被测离子相反。它通常有两个区，一个是与固定相作用的疏水区，另一个是与被分析离子作用的亲水性电荷区。

目前离子对色谱的保留机理还未完全弄清楚，仅处于理论假设阶段。现在提出的能够阐述离子对色谱保留机理的理论（或模式）主要有离子对形成理论、离子相互作用理论和动态离子交换理论。

四.其他分离方式的离子色谱

离子色谱除以上三种主要类型外，还有其他不同分离方式的离子色谱。近几年来普遍采用反相液相色谱（RPLC)来分离极性和离子型化合物，还采用在化学键合的十八烷基固定相上用离子抑制方式对长链脂肪酸进行分离；以化学键合的氨丙基作为固定相，用磷酸缓冲溶液作为洗脱液对食品样品中的NO₃^-和Br^-进行分离。