和一般的HPLC仪器一样，现在的离子色谱仪一般也是先做成一个个单元组件，然后根据分析要求将各个所需的单元组件组合起来。最基本的组件是高压输液泵、进样器、色谱柱、检测器和数据系统（记录仪、积分仪或化学工作站）。此外，还可根据需要配置流动相在线脱气装置、梯度洗脱装置、自动进样系统、流动相抑制系统、柱后反应系统和全自动控制系统等。

图8-1是离子色谱常见的两种配置构造示意图。上图没有加载流动相抑制系统，是通常所说的非抑制型离子色谱仪；下图带有流动相抑制系统，是通常所说的抑制型离子色谱仪。离子色谱仪的基本构成及工作原理与液相色谱相同，所不同的是离子色谱仪通常配置的检测器不是紫外检测器，而是电导检测器；离子色谱仪通常所用的分离柱不是液相色谱所用的吸附型硅胶柱或分配型ODS柱，而是离子交换剂填充柱。另外，在离子色谱中，特别是在抑制型离子色谱中往往用强酸性或强碱性物质作为流动相，因此仪器的流路系统对抗酸碱的腐蚀性要求更高一些。

图8-1非抑制型（上）和抑制型（下）IC仪的构造示意图

1-流动相容器；2-流动相输液泵；3-进样器；4-色谱柱；5-电导检测器；6-工作站；7-废液瓶；8-再生液容器；9-再生液输液泵；10-抑制器

离子色谱仪的工作过程是：流动相（淋洗液）被输液泵2以一定的流速（或压力）输送入分析系统中，样品首先经过进样器3进样，被流动相带入色谱柱4中进行分离，然后已经分离的各组分随流动相依次进入检测器5进行检测分析，最后通过工作站6进行处理，得到结果。抑制型离子色谱仪则在电导检测器5和色谱柱4之间增加一个抑制系统，即将再生液用另一个高压输液泵9输送至抑制器10，再生液在这里降低了流动相的背景电导，然后再进入电导检测器5对流出液进行检测，电导检测器5再将检测信号送至数据系统进行记录、分析或保存得到结果。非抑制型离子色谱仪的结构相对简单，少了再生液容器及输送再生液的高压泵和抑制器。

1.流动相输送系统

流动相输送系统包括储存流动相的容器、动力装置（输液泵）、在线脱气装置和梯度洗脱装置等几个主要构件。为了防止有机溶剂的干扰和酸碱的腐蚀，流动相输送系统通常使用不锈钢、玻璃或聚四氟乙烯等材料。色谱柱中的填料是在高压下填充的均匀细小颗粒物质，流动相输送到这里时会产生很大的阻力，因此仪器系统在设计时为了提供流动相一定的流速还必须使柱进口压力至少达到几兆帕。通常情况下，大多数色谱柱在刚开始使用时仅需要维持数兆帕的压力就可以了，但随着使用时间的延长，柱子的压力会越来越大。因此流动相输送系统在设计时对仪器的耐压上限会提出更高要求。

2.进样器

进样器是能够准确地将样品送入色谱系统的装置，依据进样方式不同分为手动进样和自动进样两种。进样器在进样时要求尽量对色谱系统不产生流量的波动及额外的压力，因此要有良好的密封性，要求死体积小和数据重现性好。现在离子色谱仪和HPLC色谱仪的手动进样器大都使用具有操作方便、重复性好和耐高压的阀进样器。最常用的是六通阀进样器，使用定量管准确定量进样体积。常规离子法中经常使用的是10uL,20uL、和50uL体积的定量管。

3.色谱柱

色谱柱是将样品离子进行分离的重要构件，也是离子色谱仪的核心部件，要求具有性能稳定、柱容量大和柱效高的特点。柱子的结构、柱填料的特性和填充质量以及使用条件等都会影响色谱柱的性能。

分析型离子色谱柱的内径通常在4～8mm范围内。国产柱内径多为5 mm，国外柱最典型的柱内径是4.6mm，另外还有4mm和8mm内径柱。柱长通常在50～100mm，比普通液相色谱柱要短。柱管内部填充5～10um粒径的球形颗粒填料。内径为1～2mm的色谱柱通常称为半微柱。内径在lmm以下的色谱柱通常称为微型柱。在微量离子色谱中也用到内径为数十纳米的毛细管柱（包括填充型和内壁修饰型）。

色谱柱中的填料不同决定了分离机理的差异。在普通HPLC中，通常使用的是硅胶基质的柱填料，而在离子色谱中，虽然硅胶基质离子交换剂使用得越来越多，但使用最多的还是以有机聚合物为基质的离子交换树脂。离子交换树脂在广
泛的pH范围内具有良好的稳定性，即使在碱性区域也很稳定，而硅胶基质的HPLC柱填料只适宜pH在2～8范围内使用。在离子色谱中，占主导地位的是使用离子交换剂作固定相的离子交换色谱和阴离子排斥色谱。近年来，硅胶基质离子交换剂有很快的发展，因为它比有机聚合物基质离子交换树脂的色谱分离性能要好。附聚型离子交换剂、无机离子交换剂和一些特殊的离子交换剂也有很多应用。

组成色谱固定相的填料由基质和功能基团两部分构成。基质又常称作载体或担体，通常制备成数微米至数十微米粒径的球形颗粒，它具有一定的刚性，能承受一定的压力，对分离不起明显的作用，只是作为功能基团的载体。功能基团与流动相接触，产生离解，在固定相的表面形成带电荷的离子交换层，分离就是在固定相表面的离子交换层中实现的。能离解出阳离子嗽口H⁺）的功能基，可以与样品中阳离子进行交换，这样的填料称阳离子交换剂；能离解出阴离子（如Cl^-）的功能基，可以与样品中阴离子进行交换，这样的填料称阴离子交换剂。功能基团与基质之间的结合有共价键结合（如键合硅胶离子交换剂）、离子结合（如表面附聚型离子交换剂）、吸附和氢键等弱相互作用（如包覆型离子交换剂）。

作为填料基质的主要是有机聚合物和硅胶。阳离子交换剂的功能基团主要是能离解出H⁺的磺酸基、羧酸基和磷酸基；阴离子交换剂的功能基团主要是季铵基。根据功能基离解能力的大小可以将离子交换剂按酸碱性强弱分类，如磺酸基的离解很强，具有磺酸功能基的阳离子交换剂就称作强酸性阳离子交换剂。

从物理结构来看，离子色谱固定相可以分为微孔型（或凝胶型）、大孔型（全多孔型）、薄壳型和表面多孔型四种类型。

4.柱温箱

普通的液相色谱仪通常是可以不配置柱恒温箱的，而离子色谱仪通常需要配柱恒温箱，将离子色谱柱、电导池和抑制器置于恒温箱中。这是因为离子交换柱和抑制器中所进行的离子交换反应、电导池中柱流出物中的离子迁移率都对温度很敏感，有时温度对分离也会产生很大的影响。通常柱恒温箱可在20～60℃范围内恒温，在无特别需要时，一般将柱温箱设定略高于室温，如30～40℃。

5.抑制器

对于抑制型离子色谱系统，抑制系统是极其重要的一个部分，也是离子色谱有别于HPLC的最重要特点。

抑制型电导检测离子色谱使用的是强电解质流动相，如分析阴离子用Na,CO₃,NaOH，分析阳离子用稀HNO₃、稀H₂SO₄、等。这类强电解质流动相产生的背景电导较高，还有待测离子在溶液中以盐的形式存在，这都会导致检测灵敏度降低。为了提高检测灵敏度，必须将待测离子转变成更高电导率的形式，同时还要将流动相的背景电导降低。抑制器连接在分离柱和检测器之间，柱流出物从一端流入抑制器，再生液从相反的另一端流入抑制器。抑制器的接入起到以下三种作用：一、使流动相的背景电导降低；二、可以改善信噪比，提高待测离子的电导值；三、可以消除反离子峰对弱保留离子的影响。

离子色谱中化学抑制器的作用如图8-2所示。

图8-2化学抑制器的作用

(a）流程图；(b）非抑制；（C）抑制

图8-2中样品为阴离子F^-,Gl^-,SO₄^2-的混合溶液，淋洗液为NaOH。若样品经分离柱之后的洗脱液直接进入电导池，则得到图8-2(b)所示的色谱图，图中非常高的背景电导来自淋洗液NaOH，被测离子的峰很小，即信噪比不好，而且还有一个很大的峰—反离子峰（或称系统峰）（这是因为与样品中阴离子相对应的阳离子不被阴离子交换，而在固定相中却保留了死体积洗脱）在F-峰的前面。而当洗脱液通过化学抑制器之后再进入电导池，则得到图8-2(c）所示的色谱图。在抑制器中，淋洗液中的OH^-与H⁺结合生成水。样品离子在低背景的水溶液（而不是高背景的NaOH溶液）中进入电导池，被测离子的反离子（阳离子）与淋洗液中的Na⁺一同进入废液，因而消除了图8-2(b)中大的反离子峰（或称系统峰）。样品中与样品阴离子对应的阳离子转变成H⁺，由于电导检测器是检测溶液中阴离子和阳离子的电导总和，而在阳离子中，H⁺的摩尔电导最高，因此样品阴离子A^-与H⁺的摩尔电导总和也被大大提高。

6.检测器

离子色谱最常用的检测方法是光学法和电化学法。光学法最常用的检测器是荧光检测器和紫外-可见光吸收检测器，电化学法最常用的检测器是电导检测器和安培检测器。

离子色谱检测器的选择，主要依据的是被测定离子的性质、淋洗液的种类等因素。离子色谱中常用检测器的应用范围见表8-1。

表8-1离子色谱中常用检测器及其应用范围

(1)．电导检测器

将电解质置于施加了电场的电极时，溶液将导电，此时溶液中的阴离子移向阳极，阳离子移向阴极，并遵循以下关系：

式中，G为电导，是电阻的倒数（G=1/R) ;A为电极截面积，cm²;L为两极间的距离，cm; C_i、为离子浓度，mol/L; Al为离子的极限摩尔电导，cm²(Ω.mol)。公式(8-3）称为Kohlraush定律。

在稀溶液中，待测离子的检测符合Kohlraush定律，离子的电导与浓度呈正比关系。在一个足够稀的溶液中，离子的摩尔电导达到最大值，此最大值称为离子的极限摩尔电导(λi)。当溶液浓度增加后，电导与浓度之间直接的正比关系便不存在了。在离子色谱法中，当被测组分浓度低于lmmol/L时，仍符合Kohlraush定律。

使用抑制器后，一般可以使强酸、强碱的信噪比提高一个数量级以上。由于电导检测是在抑制后的中性pH条件下进行，某些弱酸、弱碱的灵敏度不如强电解质高，但与非抑制的电导检测相比，信噪比的改善还是很明显的。

化学抑制型电导检测器是一种对在溶液中以离子形态存在的组分具有较高灵敏度的通用型检测器。溶液中离子的概念包括有机和无机两部分。因此，离子色谱也可用于有机离子的测定。不论待测组分是有机物还是无机物，只要其进入检测池时以离子状态存在，首选的检测器应考虑电导检测器。

(2)．安培检测器

安培检测器可以检测到在工作电极表面电活性分子发生氧化还原反应时所产生的电流变化，它的主要构件是三种电极和恒电位器。检测机理是被测电活性物质在外加电压（Epa）的作用下，在电极表面发生氧化还原反应产生电流变化，导致检测池内同时产生电解反应。当被测电活性物质发生氧化反应时，电子将向安培池的工作电极方向移动；当被测电活性物质发生还原反应时，相反的电子将会从工作电极方向转移到被测物质方向。

安培检测器的检测池中有参比电极、工作电极和对电极三种电极。电化学反应一般在工作电极上发生，但反应的前提条件是必须在参比电极和工作电极之间提供一个适当的外加电压，也称为施加电压。另外一种电极是Ag/AgCl参比电
极，是因为Ag/AgCl的电极电位在电流中具有良好的恒定性。对电极的作用是防止大电流损坏参比电极并且可以维持电位的稳定性，对电极的材料有钛和不锈钢两种。

安培检测器常用来检测分析电导检测器难以检测甚至根本无法检测的离解度较低且pK>7的离子，具有灵敏度高、选择性好、响应范围宽（105）等优点。

(3)．光学检测器

由于选择性好、应用性广、灵敏度高等优点，紫外一可见光吸收检测器在离子色谱中的应用越来越广泛。该检测方法在离子色谱中最重要的应用是通过柱后衍生技术测量过渡金属和镧系金属。

许多无机阴离子在紫外区域无吸收，即便是个别阴离子有吸收，也多在220nm以下。因此，与HPLC法相比，紫外检测在离子色谱的检测方法中并不占据重要的地位，但对电导检测器来说却是一个非常重要的补充。由于Cl-在紫外区域无吸收，因此紫外检测器能够在高浓度C1^-存在下更灵敏准确地测定分析出样品中微量的Br^-,I^-,NO₂^-和NO₃^-。类似的样品如体液、海水、肉制品、生活污水等都可以用此法测定。

另外，在离子色谱中，荧光检测器的使用频率与电导检测器、安培检测器以及紫外-可见光吸收检测器相比要少得多。除了双氧铀根阳离子（UO₂²⁺）外，其他无机阴离子和阳离子均不能发射荧光。荧光检测器在离子色谱中的主要应用是结合柱后衍生技术测定α-氨基酸。

(4)．多种检测器的联用

通常情况下，可以利用离子色谱灵敏度高、选择性好的优点与元素选择性检测器进行联用，对某些元素进行形态分析。例如，为了检测分析亚硒酸／硒酸、亚砷酸／砷酸等，可与原子吸收法联用；检测分析Cr³⁺/Cr⁶⁺下和砷／硒等，可与等离子体发射光谱联用。

7.数据处理系统与自动控制单元

目前一些配置了积分仪或记录仪的老型号离子色谱仪在很多实验室还在使用，但近儿年新的离子色谱仪器都带有化学工作站，或者称作数据处理系统。可以通过化学工作站预先设置好分析条件和有关参数，自动采集数据并进行处理和储存，可在线显示分析过程并且最终还能自动给出分析结果。

自动控制单元将各部件与计算机连接起来，在计算机上通过色谱软件将指令传给控制单元，对整个分析实现自动控制，从而使整个分析过程全自动化。也有的色谱仪没有设计专门的控制单元，而是将每个单元分别通过控制部件与计算机相连，通过计算机分别控制仪器的各部分。