英藍技術

英藍技術原是全自動線上前處理技術，例如其目的一開始就是“直接分析‘骯髒’樣品”。後來隨著這項技術不斷發展和深入，很多功能已經超出了線上前處理的範疇，

基本介紹

• 中文名：英藍技術
• 原名：全自動線上前處理技術
• 目的：直接分析‘骯髒’樣品
• 相關套用：英藍超濾，英藍滲析，英藍稀釋

定義

例如發展到後來出現的英藍加標、英藍校正等技術等。此外，即使是樣品的線上前處理方面，該技術也並非是自動進樣器+樣品+一次性濾膜這樣簡單，而是形成了一套特點鮮明的技術體系，和傳統意義上的線上前處理技術有很大的區別。如今，英藍技術已經成為現在離子色譜必備的核心技術，成為科研和各行業檢測的重要工具。

英藍技術

主要內容

英藍技術發展到今天，在行業中廣泛套用的包括以下的10項技術：

-英藍超濾

-英藍滲析

-英藍稀釋

-英藍萃取

-英藍基體消除

-英藍陽離子消除

-英藍預濃縮

-英藍加標

-英藍校正

-英藍基體中和

必要性

1、樣品前處理的挑戰

離子色譜分析最大的挑戰之一是樣品前處理。如果分析樣品總是呈理想狀態，即完全清亮的、不含任何肉眼看不到的微小顆粒、酸鹼性都不強、不含乳狀體或溶膠、不含過渡金屬離子、不含有機物、被分析離子含量在最佳濃度範圍 （100 ppm – 50ppb 之間），等， 那么離子色譜儀都可以毫不費力氣出具準確的分析報告。

另一個方面是，假如需要將分析的樣品變成理想的樣品，必須考慮手工進行這一過程所消耗的時間：常見的一些樣品（例如牛奶、蔬菜汁）常常包含十幾個前處理的步驟才能進樣。還必須考慮樣品的數量：如果有上百個樣品需要這樣做，除了要保持足夠的耐心，還須承擔可能的操作失誤、污染等風險。

2、手工勞動的極限的挑戰

離子色譜的自動化功能越來越強，但是也存在極限，例如檢測的低限的限制，以及我們所能配製的溶液濃度的限制。例如，在實驗室中，手動配置ppb級的標準溶液是極其困難的。採用大體積進樣等方式來模擬是另一種解決方法，但是事實上，英藍技術可以更好的完成這些手工勞動的極限任務，並且它絲毫不像大體積進樣那樣影響峰形等實驗結果。

技術的通用性

除了離子色譜外，英藍技術可以和其他各種儀器搭配使用，例如各種液相色譜儀、分析儀等。

技術簡介

英藍技術之一：英藍超濾

1，英藍超濾的套用

離子色譜所分析的樣品要求非常嚴格， 樣品中要求不得含有顆粒物，因為這些顆粒將堵塞並最終損壞分離柱。若分析樣品含有難以去除的細小的顆粒時，採用英藍超濾是最佳的選擇。在處理飲料、地表水、廢水、消解液的過程中，採用英藍超濾技術可有效保護分離柱，並可將干擾減至零。

2，英藍超濾和普通的線上過濾的區別

現在也有一些自動進樣器集成了過濾的功能，做法非常簡單，在每個樣品管上面套上一個一次性的濾膜，或者在取樣針上面套上一個一次性的濾膜，這種做法的確也實現了過濾的功能，但是實際效用平平，原因在於，這種方法繁瑣且效果存疑。我們不僅需要為每個樣品準備濾膜，而且還要考慮到濾膜的質量。實際上，除了個別品牌的濾膜質量過關之外，大多數濾膜或多或少的都帶有陰陽離子殘留，從而影響到檢測的效果。而符合要求的濾膜價格往往驚人，當檢測的樣品數量多的情況下，並不是所有的實驗室都能夠承受。

3，英藍超濾有什麼獨特之處？

英藍超濾的獨特之處在於，在機器人樣品處理器上面，集成有專門的超濾模組，這種超濾的模組設計非常特別，內部的濾膜是管道形狀的，而且以螺旋狀排列，樣品從螺旋狀的管道中流過的時候，只有部分樣品通過濾膜完成超濾，此時，超濾的方向和樣品液體的流向是垂直的，整個液體保持了80%的流動性。在這種平行流向的超濾過程中，濾膜表面的殘留物不斷被帶走，因此濾膜沒有堵塞或破裂的危險。

不僅如此，機器人樣品處理器還能自動完成整個超濾單元的清洗，並用下一樣品潤洗，交叉污染的可能性極低，因此超濾單元中的濾膜可完成40-400次的超濾過程再行更換，平均每次超濾的成本只需約0.2元。機器人樣品處理器可完成整個超濾、進樣的過程。此外，還徹底杜絕了一般一次性濾膜帶來的外源污染和不穩定性，而無需再去逐一測試自己所購買的濾膜是否有殘留等未知問題。

4，英藍超濾的套用實例：

英藍超濾技術適合負載較低的樣品直接進樣分析，如飲用水、地表水、工藝水、廢水、提取物、消化液和稀釋果汁等樣品。

附圖為英藍超濾直接進樣分析果汁中的陰離子的譜圖。採用NaHCO3/Na2CO3淋洗液系統，濃度：1.7/1.8 mmol/L，樣品稀釋100倍後直接放在自動進樣器上進樣檢測陰離子。事實上，如果英藍超濾和英藍稀釋聯用，甚至連樣品稀釋的步驟也可以自動完成。

附圖採用A Supp 4-250分離柱，可精確定量Cl–NO3–HPO42–SO42–，（圖1，2號峰為不能分離的有機酸，需專門的有機酸柱分離）對於工業廢水、城市污水的檢測，採用英藍超濾也是非常快捷、精確的技術。

英藍超濾實例

英藍技術之二：英藍滲析

英藍滲析和英藍超濾相比，分析物質的基體更加複雜，例如：以下這些物質，如果按照常規的方法要直接進樣分析，幾乎是不可能的：

環境：高負載廢水，高負載污水，土壤和過濾提取液，固體廢物提取液

工業：電解槽液，發酵液，藥物分解液

農業: 牛奶，飲料，食品提取液，植物提取液

醫學: 血液/血清/血漿，尿，組織提取物，細胞外液

在普通的手工前處理中，通常極少用到滲析，原因是操作非常麻煩，我們需要準備半透膜、滲析槽等各種設備，操作過程中還容易引入外源的污染，而且操作的時間、滲析等待的時間很長，逐個處理費時費力，所以在以前的方法中普遍採用了其他的前處理的方式。

例如，我們如果要進樣牛奶這樣的樣品，常見的前處理的步驟包括：

1，稀釋

2，超聲溶解

3，加3%醋酸

4，過濾

5，過C18固相萃取柱

6，離心

7，進樣

而採用英藍滲析技術，前處理步驟為：

1，稀釋

2，進樣

採用英藍稀釋+英藍滲析技術：

1，進樣

2，……（無需其他步驟）

-英藍滲析的套用

英藍滲析使得測定一些非常難於直接檢測的樣品變得可能，例如，國標GBT 20188-2006採用離子色譜法作為小麥粉溴酸鹽的檢測方法。那么，麵粉這樣的樣品怎么進入離子色譜檢驗呢？推而廣之，如果我們要檢測油條、麵條這樣的樣品，就更加困難。和牛奶的處理方法相似，只要通過超聲破碎+離心+英藍滲析的方式，就可以完美的解決這些非常棘手的問題。

-英藍滲析的優點

英藍滲析實際上是將滲析的模組集成到了機器人樣品處理器上，整個滲析時間只需要 6至 10 min，離心過的樣品體積只需10 mL，滲析率超過 96 %，而且無需預濃縮或過濾。將手工勞動節省了90%以上。

另外難能可貴的是，英藍滲析技術可以做到邊檢測邊滲析，亦即，當上一個樣品正在檢測的時間裡，機器已經在開始滲析下一個樣品準備進樣。從整個實驗的流程看來，由於沒有額外等待的時間，所以大大提高了實驗的效率。

-英藍滲析的實現方式

英藍滲析採用了半透膜的原理，將生物大分子、長鏈有機物等物質阻擋在半透膜外，而小分子、無機陰陽離子等則可穿過半透膜被接收液所富集。在滲析過程結束之後，整個滲析單元可被自動清洗和潤洗，完全排除了人為的手動操作所帶來的污染或干擾。滲析單元和機器人樣品處理器集成在一起，可以完全做到自動化操作。

（1）滲析池淋洗：滲析池中有一張多孔薄膜，只有一定大小的離子才能通過這層薄膜，薄膜將樣品和接收液分開。

英藍滲析

（2）滲析：開啟樣品製備閥門。樣品溶液連續通過滲析池，同時接收液在密閉的循環通道中保持靜止。在此情況下，被測離子會穿過滲析膜擴散，擴散動力來自滲析膜兩邊的濃度差。由於樣品溶液不斷流入，樣品溶液中的離子濃度和接收液中的離子濃度最終達到平衡，即兩邊等濃度。此平衡點通常10 到11min 後達到足夠準確的要求。

（3）轉移：滲析後，接收液的一部分被轉移至定量環中

（4）進樣：一旦純淨的樣品充滿定量環，儀器便自動注射樣品並開始色譜分析。通常以超純水作為陰離子測定的接收液，以稀硝酸作為陽離子測定的接收液。

-英藍滲析的套用實例

附圖中是英藍滲析測量小麥粉中的溴酸鹽的加標實例，樣品經超音波處理後，離心，直接放置在機器人樣品處理器上進樣分析，未被滲析去除的小分子已經不能影響溴酸根的定量。該方法已經驗證並在多家國內權威檢測機構套用。

分離柱：Metrosep A Supp 7-250

滲析實例

淋洗液：3.6mM Na2CO3 超純水溶液

流速：0.7ml/min

進樣量：100μL

英藍技術之三：英藍稀釋

1、英藍稀釋的作用

在樣品濃度過高時，我們可以將樣品稀釋之後再通過超濾單元或者滲析單元，實際上，稀釋的這個步驟也可以交給英藍技術來完成。

另一個方面，對於實測的數據變化過大的樣品，我們也很難組織實驗，例如，對於一批樣品來說，其待測離子的濃度差相差巨大，數據點很可能並不落在標準曲線之上。如果通過人為的判斷，然後再對每個樣品進行不同倍數的稀釋，會面臨大量的人工勞動和值守判斷，自動進樣器將毫無用武之地。

此外，如果是手工做稀釋的話，經常需要用到容量瓶，而容量瓶的徹底清洗是非常困難的，稍有不慎就會造成污染，很多方案利用自動進樣器上的蠕動泵來實現稀釋，即向每個樣品位加入一定量的溶劑；或者在自動進樣器與色譜儀之間加入一個緩衝的單元，利用蠕動泵向緩衝單元中分別加入樣品和溶劑，從而達到稀釋的目的。這種通過蠕動泵完成的稀釋常常精度不夠，而且需要在一個自動進樣器上集成多個蠕動泵並分別控制，管路複雜且難於清洗，因此限制了其套用的範圍。

英藍稀釋採用了完全不同的方法，英藍稀釋的加液過程並不是通過蠕動泵完成的，而是通過專門的Dosino加液單元來完成。Dosino加液單元可以看做是一個固定式、多通道、連續流、無交叉污染的精密配液器，其精度可以達到移液量的萬分之一，正是有了Dosino的幫助，使得稀釋的過程可以完全做到精確、無誤。

2、英藍稀釋的操作過程：

（1）Dosino加液單元分別將樣品和溶劑按照比例加入到英藍稀釋單元中

（2）英藍稀釋單元對樣品和溶劑進行充分的攪拌混合

（3）進樣測量

（4）測量的同時進行邏輯判斷，根據信號是否落在標準曲線的範圍內判斷理想的稀釋的倍數並自動確定是否進行二次稀釋或進樣測量

（5）自動排空英藍稀釋單元並清洗

3、英藍稀釋套用實例

脫硫廢水經英藍稀釋後檢測

淋洗液：NaHCO3/Na2CO3: 1.0/3.2 mM

自動稀釋100倍檢測，20μl進樣

1 Cl 1896 ppm

英藍稀釋實例

2 NO3 362 ppm

3 SO4 1341 ppm

英藍技術之四：英藍基體消除

在日常分析離子的實驗中，常見的基體（或溶劑）是水，這對於一般的離子色譜來說都很容易處理。但是對於某些特殊的情況，需要檢測有機相中的無機離子含量，例如汽油中的無機離子。此時必須對樣品做相應的處理，將基體去除，否則基體將對色譜柱、管路等部件造成損壞；基體的干擾也往往使得需要的離子無法正常出峰。

常見的手工基體消除技術為手工萃取後過C18柱處理，通過C18柱對基體的吸附作用，去除部分有機物。但是這種方法很難實現自動化，處理容量小；另一方面，C18柱的再生非常困難，一般的基體在C18柱上吸附力較強，很難完全洗脫。有的時候為了再生C18柱，在洗脫劑中加入氯仿，雖然能一時洗淨，但是C18柱也會因此很快損壞。對於經常測量有機基體中的離子的使用者，傳統的方法無疑是費時且費錢的選擇。

英藍基體消除技術將基體消除的功能集成到軟體控制的自動化設備上，使得整個基體消除的過程完全自動化。另一方面，基體消除柱可反覆沖洗使用，大大降低了實驗消耗的成本。

1、英藍基體消除的步驟：

（1）樣品從機器人樣品處理器上被轉移到基體消除柱上，所有的待測離子被保留在柱上，而基體部分則不被保留，直接進入廢液池

（2）轉移液將基體消除柱上的待測離子沖洗下來，轉移至進定量環進樣分析

（3）機器人樣品處理器開始處理下一個樣品

2、基體消除柱

基體消除柱根據保留離子的不同分為陰離子專用和陽離子專用，還針對不同的進樣體積設計，常用的基體消除柱包括：

（1）Metrosep A PCC 1 （陰離子）/ Metrosep C PCC 1（陽離子）

死體積較小，確保了極佳的峰形

（2）Metrosep A PCC 1 HC（陰離子）/ Metrosep C PCC 1 HC （陽離子）

高容量版本，主要用於進樣體積大，離子含量低的實驗

（3）此外還有VHC （Very High Capacity）超大容量版本用於預濃縮樣品基體離子濃度較高的情況，如自來水中的陰離子分析，拜耳液體中的陰離子分析等。

基體消除實例

3、英藍基體消除實例

有機溶劑（輕油）中的陰離子檢測

如圖所示，藍色圖為不經過基體消除進樣的譜圖，由於基體的干擾，F-,Cl-,Ac-都被掩蔽，其他的離子檢測誤差也很大

紅色圖為經過基體消除後的譜圖，基線平穩，各離子都能準確出峰，並可全自動連續進樣分析。

英藍技術之五：英藍基體中和

在很多情況下，所採集到的樣品在酸鹼度上存在差異，從而使得檢測者需要花很多時間來將其pH值調整到標準狀態。常規實驗中很難在短時間內完成調pH值這種繁瑣枯燥的勞動。而當需要測量苛性鈉、氨水、硼酸等基體中的離子時，就會面臨這個問題。

1、英藍基體中和的用途：

英藍基體中和技術是一種完全線上，無需人工干預的中和處理技術。由於採用了離子交換的方法來中和基體，實驗的平行性可得到很好的保障。即使基體是強酸、強鹼，也可做到使用機器人樣品處理器連續直接進樣分析。

2、英藍基體中和模組的構造

英藍基體中和模組由3 個並聯的中和倉構成，處理酸性基體樣品時，中和倉里是飽和Li+或Na+，可將基體中的H+交換為Li+或Na+，提高樣品pH，處理鹼性基體樣品時，中和倉里是飽和H+，與樣品基體中的OH中和，並生成H2O，降低樣品pH。

採用3 個並聯中和倉的目的在於，三個中和倉輪流工作，每處理一個樣品輪換一個中和倉。基體中和過程中，3箇中和倉中的一個在工作，第二個在再生，第三個在沖洗，保證中和倉容量與樣品處理與的連續性；中和倉的再生液分別為LiOH/NaOH和HClO4。

3、英藍基體中和的套用實例

測量30%NaOH溶液中的陰離子

如圖所示，藍色圖為不經過基體中和直接進樣的譜圖，由於存在高濃度NaOH干擾，除了出現一個極大的負峰之外，有用的信號幾乎全部被掩蔽。

基體中和實例

紅色圖為經過英藍基體中和後進樣的譜圖，基線平穩，各離子都能準確出峰，並可全自動連續進樣分析。

英藍技術之六：英藍萃取

在很多情況下，為了測量大量非極性基體，或者高負載非極性基體中的微量無機離子基體時，可以考慮採用液-液萃取的前處理方式，如重油、生物柴油等。實際使用中，常常將英藍萃取模組加在英藍滲析之前，從而有效提高進入滲析池的離子濃度。

1、英藍萃取的工作方式

（1）通過Dosino移液單元將樣品從機器人樣品處理器上準確轉移到萃取池中，同時將萃取液從固定容器中轉移到萃取池中。

（2）萃取池中的攪拌轉子將樣品和萃取液充分混合，並靜止分層。萃取時間可由MagIC Net魔術師軟體精確控制。

（3）將萃取後的無機相轉移到英藍滲析單元

（4）滲析後進樣分析

（5）分析的同時，英藍萃取和英藍滲析模組開始處理下一個樣品

2、英藍萃取和英藍滲析聯用實例：

生物柴油中的鹼金屬和鹼土金屬的檢測

萃取實例

萃取液：稀硝酸

分析方法：英藍萃取和英藍滲析模組處理後直接進樣分析

分離柱：C2 – 150， 淋洗液：2 mM HNO3 +10%丙酮，流速1.0 mL/min

英藍技術之七：英藍預濃縮

離子色譜的直接檢測下限通常為低ppb級（0.1ppb~10ppb），英藍預濃縮技術使得檢測更低的離子濃度成為可能！從機器人樣品處理器進入色譜柱前，待測離子通過預濃縮柱被富集。通過控制樣品體積或富集時間，可精確控制濃縮的程度，從而大大擴展了離子色譜的套用範圍。和大體積進樣相比，英藍預濃縮可有效避免巨大的進樣峰干擾，並獲得優異的峰形和分析結果。

相比大體積進樣技術，使用英藍預濃縮技術還能有效減少進樣的體積，可有效保護色譜柱，延長色譜柱的使用壽命。

目前，英藍預濃縮技術已經廣泛套用於超純水的質量監控，陰陽離子的檢測下限可達ppt級。英藍預濃縮模組的很多組件可與英藍基體消除模組共用，因此配合英藍基體消除技術，還可分析多種複雜基體中的痕量離子，例如乙醇胺、嗎啡啉、氨水等基體中的陰離子檢測也均可達到ppt級。

英藍預濃縮實例：

核反應堆壓力供水中陰離子的檢測

35ml樣品， 0.4 ppm氨水/ 6.0 ppm ETA處理後放置在機器人樣品處理器上，過英藍預濃縮單元進樣分析，淋洗液採用3.6mM Na2CO3。

（單位：ppb）

英藍預濃縮實例

1 F0.33

2 乙醇酸 2.23

3 乙酸 1.64

4 甲酸 6.47

5 Cl 0.66

6 NO3 0.02

7 PO4 0.08

8 SO4 0.51

英藍技術之八：英藍校正

英藍校正技術用到了英藍預濃縮的原理，在測量超低濃度的未知樣品時，經常需要使用英藍預濃縮技術，但是要配製如此低濃度的標準溶液時就非常困難，實際上，ppt級的標準溶液幾乎無法配製。在這種情況下，可以配製較高濃度的標準溶液，並注入預濃縮柱，通過控制注入的體積，可使得預濃縮柱內的離子濃度達到預濃縮稀溶液同樣的水平，從而不必再配製低濃度的標準溶液。

這樣，只需配製一個濃度的標準溶液，並將其按某個體積的1倍，2倍或多倍注入預濃縮柱後檢測，即可獲得多個相應的校正點。由於不存在任何人工的配液過程，因此將污染的可能性降至最低。在測量ppt級痕量離子的實驗中，標準曲線的製作達到了完全自動化。

實例：ppt級的標準曲線製作

英藍校正實例

英藍技術之九：英藍陽離子消除

當樣品中的陽離子濃度過高，或存在過渡金屬干擾時（如電鍍液樣品），可採用英藍陽離子消除技術將其線上置換為H+離子或Li+離子（避免酸化樣品）。當陽離子與弱酸根配對存在時，採用英藍技術處理尤其重要。

英藍技術之十：英藍加標

對於痕量物質的檢測，傳統的手動加標方式很容易給樣品帶來污染，使得分析結果大打折扣。同樣，對於非水相的基體，如汽油、柴油、重油等樣品，由於標樣無法有效混溶、加標尤其困難。因此，英藍加標技術主要同英藍預濃縮聯用（檢測痕量離子，標樣濃度很低，容易污染），或者同英藍基體消除技術聯用（有機相難於加標）。

英藍加標的實現方式是，樣品和標樣分別被定量，按照先後順序進入預濃縮柱或基體消除柱並被保留下來，共同被淋洗液洗脫，然後進入分析系統。整個過程避免了用手動的方式加標、混合，可以達到非常理想的平行性能。

以檢測汽油中的陰離子為例，需要用到英藍基體消除技術，而普通的NaCl標樣是無法溶於汽油的，有報導利用NaCl微溶於乙醇的原理製作乙醇-NaCl的標樣進行分析，或採用TBA-鹽乙醇溶液加標，但是實際效果並不理想，由於NaCl在乙醇中的溶解度隨溫度等外界因素的變化很大，所以帶來了較大的不穩定性，此外，由於不能保證乙醇-NaCl均勻分布在汽油中，標樣的峰經常出現變形、拖尾等情況，回收率也不甚理想。

而使用英藍基體消除+英藍加標技術，可直接實現汽油樣品加入無機陰離子的標樣，峰形對稱，回收率高，結果令人滿意。