離子色譜法測定水環(huán)境中高濃度Na+存在下的痕量NH4+

賈 闖 陳葵陽 沈錦芳

(中國石油化工股份有限公司鎮(zhèn)海煉化分公司質量技術中心，寧波 315207)

NH4+是煉廠水環(huán)境中的一項重要指標，尤其是氨廠的水環(huán)境中往往由于漏氨使氨含量增加。氨消耗了水中的氯，使pH值下降，氯離子增加，加劇設備的腐蝕；另一方面，由于氯被消耗而起不到殺菌作用，使循環(huán)水中的菌藻得以迅速滋生，菌膠團得不到抑制最終造成粘泥增加，粘附在設備上，造成管道堵塞，垢下腐蝕，水冷器換熱效率下降而危害生產。

傳統(tǒng)煉廠水環(huán)境中NH4+分析采用納氏比色法，但納氏比色法不僅使用含汞的劇毒試劑，還易被水樣中的Ca2+、Mg2+、Fe3+等金屬離子干擾，且當水樣色度或濁度較高時，影響比色分析。一般離子色譜法只能測定低濃度Na+存在下的痕量NH4+；對于高濃度Na+存在下痕量NH4+的測定，則由于NH4+的峰面積較小，Na+峰較寬，面積較大且拖尾，導致Na+和NH4+的分離度下降。

筆者采用0.45 μm濾膜過濾處理樣品和梯度淋洗離子色譜法測定高濃度Na+存在下的痕量NH4+，結果表明，Na+和NH4+分離度高，線性關系、精密度、回收率等均較好。另外，由于該法靈敏度高，操作簡便,分離時間短，適合于煉廠水環(huán)境中高濃度Na+存在下的痕量NH4+的測定。

1 實驗部分

1.1 主要儀器與試劑

離子色譜儀：Dionex ICS-1500型，配有RFC-30淋洗液發(fā)生器，AS40自動進樣器，Chromeleon工作站，美國戴安公司；

Na+標準貯備液：1 mg/mL，稱取0.508 4 g經500 ℃灼燒1 h，并在干燥器中冷卻0.5 h的氯化鈉，置于200 mL容量瓶中，加入純水溶解后稀釋至刻度，使用時稀釋至所需濃度的標準使用液；

NH4+標準貯備液：1 mg/mL，稱取0.785 5 g經105 ℃烘干2 h的氯化銨，置于250 mL容量瓶中，加入純水溶解后稀釋至刻度，使用時稀釋至所需濃度的標準使用液；

混合陽離子標準溶液：分別吸取100.00 mLNa+標準貯備液、0.2 mLNH4+標準貯備液于1 000 mL容量瓶中，加純水至刻度，混勻，此混合陽離子標準溶液Na+的濃度為100 mg/L，NH4+的濃度為0.2 mg/L；

實驗用水為二次去離子水(電阻率為18.2 MΩ.cm)。

1.2 色譜條件

色譜柱：IonPac CS16 (250 mm×4 mm)陽離子分析柱，IonPac CS16(50 mm×4 mm)陽離子保護柱；淋洗液：采用淋洗液發(fā)生器產生的高純甲基磺酸(MSA)溶液，流速為1.2 mL/min，梯度淋洗條件見表1；溫度：40℃；進樣體積：25 μL。

表1 梯度淋洗條件

1.3 樣品處理

取一定量的樣品，使用0.45 μm濾膜對樣品進行過濾，棄去最初的5 mL,并將剩余的液體直接過濾收集在一個塑料進樣管中，進行梯度淋洗離子色譜法測定。

2 結果與討論

2.1 色譜條件的選擇和優(yōu)化

IonPac CS16分析柱用甲基磺酸作為淋洗液，用于無機陽離子Na+和NH4+的快速分離；但Na+和NH4+保留能力差別比較小，當兩個離子濃度差比較大時，Na+和NH4+分離度不佳，所以引入梯度淋洗，這樣既保證峰形和分離度，又使保留時間較長的離子如Mg2+和Ca2+在較短的時間內出峰，在表1淋洗條件下，既可以保證峰形和分辨率，又能使Na+和NH4+在最佳出峰時間出峰。

2.2 精密度試驗

準確移取10 mL 1 mg/mL鈉標準溶液和1 mL 0.01 mg/mL銨標準溶液于100 mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，此溶液鈉離子的濃度為100 mg/L，銨離子的濃度為0.1 mg/L。在1.2條件下重復進樣6次，Na+和NH4+保留時間的相對標準偏差分別為0.027%，0.088%；峰面積的相對標準偏差分別為0.122%、1.747%；峰高的相對標準偏差分別為0.328%、1.982%，由此可見，該方法的精密度較高。

2.3 工作曲線及檢出限

利用混合陽離子標準溶液配制系列混合陽離子標準工作溶液，其中Na+的濃度為5、10、25、50、100 mg/L，NH4+濃度為0.01、0.02、0.05、0.10、0.20 mg/L。然后分別進樣分析，以離子濃度對峰面積進行線性回歸，以3倍信噪比計算檢出限?；貧w方程、線性系數、檢出限見表2。第4水平混合標準工作溶液組分濃度及色譜圖見表3和圖1。由此可見，方法的線性范圍寬、檢出限低、分離度高。

表2 Na+、NH4+的線性方程及檢出限

注：Y-離子濃度；X-峰面積。

表3 第4水平混合標準樣濃度

2.4 不同濃度Na+存在下痕量NH4+的測定

為考察在該試驗條件下，不同高濃度Na+存在下的痕量NH4+的測定，Na+和NH4+不同濃度比(配制單位為mg/L)的混合標準液進行試驗，試驗結果表明，當Na+和NH4+的濃度比為100∶0.02和100∶0.01時兩種混合液的分離度較高，分離效果好，色譜圖分別見圖2和圖3。

圖1 第4水平混合標準樣色譜圖

圖2 Na+和NH4+的濃度比為 100∶0.02時色譜圖

圖3 Na+和NH4+的濃度比為 100∶0.01時色譜圖

2.5 樣品檢測與回收試驗

在選擇的實驗條件下，對4種煉廠循環(huán)冷卻水進行檢測，并取與這4種煉廠循環(huán)冷卻水濃度水平接近的標準溶液進行加標回收試驗，Na+的加標回收率為100.24%～100.80%；NH4+的加標回收率為91.30%～104.35%，試驗結果列于表4。

表4 樣品測定及回收試驗結果

3 結語

采用0.45 μm濾膜處理樣品和梯度淋洗離子色譜法測定水環(huán)境中高濃度Na+存在下的痕量NH4+，方法靈敏度高、操作簡便、分離時間短。解決了煉廠水環(huán)境中高濃度Na+存在下痕量NH4+測定的難題，為生產裝置的精細操作提供可靠依據。

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