本研究由相關研究文獻得知離子層析儀之操作在離子滯留時間明顯 受流洗液流速(mL/min)、電壓強度(mA)、水樣分析體積(μL)及流洗液濃度 (KOH, mM)影響，為比較各操作參數對離子層析儀在滯留時間或離子間 滯留時間差值之效應絕對值大小，本計劃首先以部份因素法進行相關實 驗，之後再以中心組合法尋求在重要參數之最敏感之操作條件，進而求 取儀器在最佳操作條件之方法偵測極限值。
(一) 部分因素法
圖 9 代表流洗液流速、電壓強度、水樣分析體積及流洗液濃度等 4 種影響因子對各分析陰離子物種滯留時間差值(△ T)之效應絕對值大小之 影響，其中△ T1=T甲酸根 –T乙酸根；△ T2=T亞硝酸根 -T氯；△ T3=T硝酸根 - T溴與
△ T4=T磷酸根 - T硫酸根。結果顯示參數對△ T 之影響效應絕對值大小順序在 甲酸根與乙酸根離子及硝酸根與溴離子，均為流洗液流速＞流洗液濃度
＞水樣分析體積＞電壓強度，其中流洗液流速與濃度均與△ T 呈現負相 關，表示流洗液流速與濃度大者對甲酸根與乙酸根離子及硝酸根與溴離 子之分離效果並不佳；在亞硝酸根與氯離子部分，則是流洗液濃度＞流 洗液流速＞水樣分析體積＞電壓強度，但有趣地的是流洗液流速與濃度 均與△ T 呈現正相關，表示流洗液流速與濃度大時對甲酸根與乙酸根離子 及硝酸根與溴離子之分離效果會變好，此現象與甲酸根與乙酸根離子及 硝酸根與溴離子呈相反的趨勢；至於硫酸根與磷酸根離子，則是流洗液 流速＞水樣分析體積＞流洗液濃度＞電壓強度，其中水樣分析體積與流 洗液濃度之效應絕對值接近，且流洗液流速與濃度均與△ T 呈現正相關，
此現象與則與亞硝酸根與氯離子之結果相同。上述各參數對陰離子物種 滯留時間差值(△ T)之效應絕對值影響之差異性顯然有其差異性，故在複 合標準品時，在進行陰離子標準品之定性及定量，應注意其受各參數之 影響，以決定較適之條件進行有效分離標準品，達成定量未知樣品之濃 度。
Pa r e to C h a r t o f Sta n d a r d iz e d Effe c ts ; Va r ia b le : ΔT 1 2 **( 4 - 1 ) d e s ig n ; MS R e s id u a l=.0 1 4 3 2 0 5
D V: ΔT 1
.2 6 8 8 5 4 9 .8 1 2 4 7 3 6
- 3 .7 3 1 4 7
- 5 .4 3 3 2 3
p =.0 5 Effe c t Es tima te ( Ab s o lu te Va lu e ) ( 2 )電壓強度
( 3 )sample Loop ( 4 ) KO H C o n c .
( 1 )流速
Pa r e to C h a r t o f Sta n d a r d iz e d Effe c ts ; Va r ia b le : ΔT 2 2 **( 4 - 1 ) d e s ig n ; MS R e s id u a l=.0 0 0 3 4 1 1
D V: ΔT 2
.3 6 3 7 0 7 1 - .3 6 3 7 0 7
.7 8 4 8 4 1 7 1 .2 8 2 5 4 6
p =.0 5 Effe c t Es tima te ( Ab s o lu te Va lu e )
( 2 )電壓強度 ( 3 )sample Loop ( 1 )流速 ( 4 ) KO H C o n c .
Pa r e to C h a r t o f Sta n d a r d iz e d Effe c ts ; Va r ia b le : ΔT 3 2 **( 4 - 1 ) d e s ig n ; MS R e s id u a l=.0 0 0 0 6 1 8
D V: ΔT 3
- .9 4 4 5 1 6 - .9 4 4 5 1 6 - 1 .7 5 4 1
- 1 0 .7 4 9 5
p =.0 5
Effe c t Es tima te ( Ab s o lu te Va lu e ) ( 2 )電壓強度
( 3 )sample Loop ( 4 ) KO H C o n c .
( 1 )流速
Pa r e to C h a r t o f Sta n d a r d iz e d Effe c ts ; Va r ia b le : ΔT 4 2 **( 4 - 1 ) d e s ig n ; MS R e s id u a l=.0 2 9 5 0 0 5
D V: ΔT 4
.0 1 4 4 0 9 2 .0 8 4 3 9 6 5 - .0 9 6 7 4 7
1 .6 4 4 7 0 3
p =.0 5 Effe c t Es tima te ( Ab s o lu te Va lu e )
( 2 )電壓強度 ( 4 ) KO H C o n c . ( 3 )sample Loop
( 1 )流速
圖 9 四種參數對各離子影響效應絕對值△ T 之比較(△ T1=T甲酸根 –T乙酸
根；△ T2=T亞硝酸根 -T氯；△ T3=T硝酸根 - T 溴與△ T4=T磷酸根 - T 硫酸根)
(二) 中心組合法
由部分因素法發現，各接近陰離子之滯留時間差值，主要受流洗液 濃度與流速影響，為求取兩參數間之最敏感之操作條件，本研究擬進一 步利用應答曲面法中的中心組合法設計，找出因素與目標值的函數關 係，並藉由函數的等高線圖找出最佳值的位置。其方法步驟是最初選擇 的實驗條件，可能遠離最佳點，此局部的曲面(Local Surface)可以用一階 模式 y＝β＋ΣβiXi 描述，然後再由此一階模式找出一最大斜率的方向，使 得實驗進行的方向能很快的到達最佳操作條件，然後在最佳操作條件，
經由中心組合法找出一完整的二階模式曲面來描述系統的變化，再配合 典型分析(Canonical Analysis)，來觀察各因素的變化對曲面的影響情形及 找出真正的最佳值。而實驗所得之數據再以 Surfer 軟體繪製 3D 曲面圖繪 出，其結果如圖 10。圖 10A、B、C 與 D 分別代表四對陰離子，△ T1=T
△ T3 △ T4
△ T1 △ T2
甲酸根 –T乙酸根；△ T2=T亞硝酸根 -T 氯；△ T3=T硝酸根 - T溴與△ T4=T磷酸根 - T 硫酸根， 之分析結果，圖形中波峰的地方代表參數操作之最佳條件，在△ T1 有一 處波峰出現在流速 0.5~0.65 mL/min 與流洗液濃度 39.4~47.5 mM 間，△ T2 則有三處波峰，流速皆在 1.175 mL/min 而流洗液濃度分別為 35、47.5 與 60 mM，△T3 有二處波峰出現在流洗液流速(mL/min)，流洗液濃度(mM) 其值為(0.83,41.25)與(1.175,49.7)，△T4 波峰則出現在流速 1.35 mL/min, 流洗液濃度 51.9 mM 的位置。
0.65 1
1.35
39.4 47.5 51.9
流洗液濃度
(mM) 流速(mL/min)
△T 0.19 0.91
0.6
5 1
1.35
39.4 47.5 51.9
流洗液濃度
(mM) 流速(mL/min)
△T 0.36 0.81
0.65 1
1.35
39.4 47.5 51.9
流洗液濃度
(mM) 流速(mL/min)
△T 0.2 0.24
0.65 1
1.35
39.4 47.5 51.9
流洗液濃度
(mM) 流速(mL/min)
△T 0.3 0.9
圖 10 流洗液濃度與流速對不同陰離子滯留時間差值影響之曲面圖(A：甲 酸根 –乙酸根；B：亞硝酸根 -氯；C：硝酸根 - 溴；D=磷酸根 - 硫酸 根)
(三) 方法偵測極限
由於硝酸根與溴離子之滯留時間差異值明顯較其它陰離子為低，故 在進行多種混合陰離子進行分離時，在操作條件之選擇主要以考量該配 對陰離子之條件進行方法偵測極限之決定 (圖 10C)。由於圖 10C 中有兩 處明顯波峰，但實驗條件之則選擇較高波峰處，其對應之流洗流速為 0.83
A 甲酸根 –乙酸 根
B 亞硝酸根 -氯
C 硝酸根 - 溴 D 磷酸根 - 硫酸根
mL/min，流洗液濃度為 41.25 mM，利用此分析最佳條件進行本研究之方 法偵測極限試驗，實驗所得之變異數值(SA2、SB2)、F 值與方法偵測極限值，
則整理如表 6，各陰離子之 MDL 值均低於 10 μg/L，其中亞硝酸根與溴 離子之 MDL 值濃度明顯低於其它陰離子，其值分別為 4.63 μg/L 與 3.95 μg/L，而硝酸根則為 5.29 μg/L，至於乙酸根離子= 5.91 μg/L、甲酸根離 子=5.65 μg/L、氯離子=6.47 μg/L、硫酸根離子= 5.56 μg/L、磷酸根離子
=7.01 μg/L。
表 6 各分析陰離子之變異數值(SA2、SB2)、F 值與 MDL 值
Acetate Formate Chloride Nitrite Bromide Nitrate Sulfate Phosphate SA2 6.78 6.53 8.33 3.60 3.15 5.31 6.93 48.08 SB2 2.92 2.34 3.32 2.36 1.19 2.48 6.75 45.62 F=SA2/SB2 2.32 2.78 2.51 1.53 2.64 2.15 2.39 1.05 MDL(μg/L) 5.91 5.65 6.47 4.63 3.95 5.29 5.56 7.01