随着社会发展，对水质安全的关注日益增加。然而，传统的离子色谱分析方法在检测某些离子时需要繁琐的衍生化处理，且常规分析时间较长。这些问题促使科学家们寻求更高效、更快速的分析技术。

最新研究发现，一种名为“CE-C⁴D”的毛细管电泳技术结合了容抗耦合无接触传导率检测，具有高通量（可同时检测多种离子）、高分离效率（理论板数高达10⁵）和快速分析能力（常见无机离子分析不到5分钟）。这种紧凑型CE-C⁴D系统非常适合水质控制和现场分析。它不仅适用于常见阳离子（如Na⁺、K⁺、Li⁺、NH₄⁺、Ca²⁺等）和阴离子（如Cl⁻、SO₄²⁻、BrO₃⁻等），还可用于一些需要复杂衍生化处理才能通过离子色谱分析检测的离子（如镧系离子、Pb²⁺、Cd²⁺等）。然而，CE-C⁴D方法的一个明显局限性是其灵敏度（例如常见无机离子的0.3-1μM）通常不足以进行痕量分析（例如常见无机离子的1ppb或20nM水平）而无需预富集。为了使这项技术成为一种强大且常规的分析技术，系统应该在保持痕量分析灵敏度的同时变得紧凑。 在这项研究中，研究人员开发了一种全新的CE-C⁴D仪器版本，使用定制模块化组件，使其成为一个便捷、紧凑且高性能的系统。该系统利用直接数字合成（DDS）技术生成任意频率的可编程正弦波形进行激发，使用千伏高压电源进行毛细管电泳分离，并配备一个“有效”的差分C⁴D电池，带有低噪声电路以实现高灵敏度检测。通过测试不同浓度的Cs⁺，即使低至20nM的浓度也能被检测到，无需预富集。此外，优化后的CE-C⁴D设置被应用于分析200nM痕量浓度的混合离子，具有出色的信噪比。在典型应用中，基于3σ准则（无基线滤波）的检测限为K⁺、Cs⁺、Li⁺、Ca²⁺和Mg²⁺分别为9、10、24、5和12nM，以及Br⁻、ClO₄⁻、BrO₃⁻和SO₄²⁻分别约为7、6、6和6nM。最后，该设置还用于分析所有14种镧系离子和稀土矿物，灵敏度提高了25倍以上。

这项研究的创新点在于开发了一种紧凑、高性能的CE-C⁴D系统，使其成为一种便捷、高灵敏度的分析技术。这项技术的应用将有助于提高水质分析的效率，为水质监测和环境保护提供更好的技术支持。