離子色譜法與傳統(tǒng)方法測定水體中陰離子的比較

陳艦 吳亞榕

(東莞理工學(xué)院 化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，廣東東莞 523808)

1 離子色譜法概述

離子色譜是高效液相色譜的一種，故又稱高效離子色譜 (HPIC)或現(xiàn)代離子色譜，其區(qū)別傳統(tǒng)離子交換色譜柱色譜主要是樹脂具有很高的交聯(lián)度和較低的交換容量，進樣體積很小，用柱塞泵輸送淋洗液通常對淋出液進行在線自動連續(xù)電導(dǎo)檢測。離子色譜法是高效液相色譜法中分離分析溶液中離子組分的方法。離子色譜中使用的固定相是離子交換樹脂。離子交換樹脂上分布有固定的帶電荷的基團和能游動的配位離子。當(dāng)樣品加入離子交換色譜后，如果用適當(dāng)?shù)娜芤合疵?，樣品離子即與樹脂上能游動的離子進行交換，并且連續(xù)進行可逆交換吸附和解吸，最后達到吸附平衡。食品制造行業(yè)、制藥業(yè)、紡織業(yè)等行業(yè)都有著離子色譜的應(yīng)用?，F(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展更為離子色譜的應(yīng)用提供了良好的發(fā)展空間，越來越簡便的操作、更加精準(zhǔn)的監(jiān)測結(jié)果都為離子色譜的應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。

1.1 研究意義

離子色譜是高效液相色譜的一種，故又稱高效離子色譜 (HPIC)或現(xiàn)代離子色譜，其有別于傳統(tǒng)離子交換色譜柱色譜的主要是樹脂具有很高的交聯(lián)度和較低的交換容量，進樣體積很小，用柱塞泵輸送淋洗液通常對淋出液進行在線自動連續(xù)電導(dǎo)檢測。離子色譜法是高效液相色譜法中分離分析溶液中離子組分的方法。

傳統(tǒng)的化學(xué)方法測定水中陰離子存在準(zhǔn)備工作繁瑣、靈敏度差等缺點，通過對離子色譜法的學(xué)習(xí)與掌握，通過實驗數(shù)據(jù)的分析和討論驗證離子色譜具有選擇性好、靈敏度高，準(zhǔn)確性高，穩(wěn)定性好，檢測限低等優(yōu)點。

食品制造行業(yè)、制藥業(yè)、紡織業(yè)等行業(yè)都有著離子色譜的應(yīng)用。現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展更為離子色譜的應(yīng)用提供了良好的發(fā)展空間，越來越簡便的操作、更加精準(zhǔn)的監(jiān)測結(jié)果都為離子色譜的應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。

2 實驗過程

2.1 主要儀器和試劑

ICS900-RFC30-AS-DV離子色譜儀配有陰離子色譜柱AG19/AS194 mm、抑制器ASRS 300、電導(dǎo)檢測器、串聯(lián)泵、淋洗液等;超聲波清洗器;PHS-2型酸度計;氟離子選擇;飽和甘汞電極;電磁攪拌器;容量瓶1000 mL，100 mL;吸量管10 mL;721型分光光度計;烘箱;離心機。

試劑:氯化鈉，化學(xué)純;氟化鈉，化學(xué)純;硫酸鈉，化學(xué)純;硝酸鈉，化學(xué)純;二磺酸酚溶液;乙二胺四乙酸二鈉(EDTA);KOH;AgNO3;超純水;國家標(biāo)準(zhǔn)溶液1000 μg/mL的F－、Cl－、NO－3;環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)溶液500 mg/L的SO2－4。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制以及測定

陰離子混合標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制:將氟化鈉、氯化鈉、硝酸鈉、硫酸鈉放入烘箱中，在溫度為105℃下干燥2 h，用電子天平稱取氟化鈉、氯化鈉、硝酸鈉、硫酸鈉各0.1000 g，分別溶于1 L的容量瓶中制得0.1 mg/mL的標(biāo)準(zhǔn)儲備液，然后再分別吸取F－、Cl－、NO－3、SO2－4標(biāo)準(zhǔn)儲備液按表1配制五點混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，用超純水定容。

表1 F－、Cl－、NO－3、SO2－4離子的標(biāo)準(zhǔn)曲線濃度mg·L－1

以質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，峰面積為縱坐標(biāo)分別繪制各離子的標(biāo)準(zhǔn)曲線如圖1所示。

圖1 F－、Cl－、離子的標(biāo)準(zhǔn)曲線

F－、Cl－、陰離子的線性方程、相關(guān)系數(shù)見表2。由表2可知，峰面積與質(zhì)量濃度之間的線性關(guān)系良好，相關(guān)系數(shù)均大于0.9970。

表2 4種陰離子的線性方程、相關(guān)系數(shù)

圖2 陰離子混合標(biāo)準(zhǔn)溶液5次平行進樣疊加色譜圖

2.3 離子色譜儀測定水體中陰離子

對處理過的水樣平行進樣五次，計算標(biāo)準(zhǔn)偏差 (SD)和相對標(biāo)準(zhǔn)偏差 (RSD)，結(jié)果見表3，可見離子色譜測陰離子的精密度很好。

表3 平行進樣五次，計算標(biāo)準(zhǔn)偏差 (SD)和相對標(biāo)準(zhǔn)偏差 (RSD)

對濃度分別為1.00 mg/L、5.00 mg/L、2.00 mg/L、5.00 mg/L的F－、Cl－、標(biāo)準(zhǔn)溶液連續(xù)進樣測定九次，測得其相對標(biāo)準(zhǔn)偏差見表4。

表4 不同濃度測得標(biāo)準(zhǔn)偏差

2.4 常規(guī)方法測定水中陰離子

常規(guī)的化學(xué)方法有:電極法、滴定法、分光光度法、沉淀法等;本論文采用電位法測定F－濃度，即配制成不同濃度的F－標(biāo)準(zhǔn)溶液，測定工作電池的電動勢，并在同樣條件下測得試液的EX，由E-lgCF－曲線差的未知試液中的F濃度;采用標(biāo)準(zhǔn)加入法測定Cl濃度，即先測得電機在未知試液中的電位值E1，然后加入小體積欲測組分的標(biāo)準(zhǔn)溶液，混合均勻后再測試液中的電位E2，根據(jù)兩次測量的增量△E，按cx=c△(10△E/S－1)－1計算欲測組分的濃度cx;采用分光光度法測，即配制不同濃度的NO－3標(biāo)準(zhǔn)溶液，測其在最大吸光度下的波長，做出濃度與吸光度的標(biāo)準(zhǔn)曲線，測出待測水樣的吸光度，在標(biāo)準(zhǔn)曲線上找到對應(yīng)濃度;采用沉淀法測濃度，即取待測水樣過濾后加入BaCl2(aq)，生成BaCO3、BaSO4白色沉淀，再加入HCl溶液，BaCO3溶解，用離心機離心后烘干稱量得BaSO4重量。將常規(guī)化學(xué)法測得的4種陰離子的數(shù)據(jù)和離子色譜儀測得的結(jié)果對比見表5，由表5可知，離子色譜法測定相關(guān)性指標(biāo)良好，與常規(guī)方法測定各離子的結(jié)果基本一致，無顯著性差異，完全可以達到測定要求。

表5 離子色譜法與常規(guī)方法測定各離子的結(jié)果比較

2.5 離子色譜測定中的影響因素

離子濃度對測定結(jié)果的影響，如果水樣的總離子強度較大，被測定離子濃度與標(biāo)準(zhǔn)濃度相差較大，會影響測定結(jié)果的準(zhǔn)確性，應(yīng)適當(dāng)加大樣品稀釋倍數(shù)，稀釋時，最好用淋洗液進行稀釋，以減小水負峰對測定結(jié)果的影響。標(biāo)準(zhǔn)曲線和樣品等實驗的測定應(yīng)在相同條件下進行。如果水樣渾濁，需用0145 μm孔徑濾膜過濾后進行測定，以免使儀器流路及色譜柱發(fā)生堵塞。

3 結(jié)果與討論

傳統(tǒng)方法測定水中陰離子的操作繁瑣、耗時長、藥品儀器多，而離子色譜儀可以一臺儀器同時測定樣品中的多種陰離子、連續(xù)測定多個樣品，并且結(jié)果與傳統(tǒng)方法的基本一致?？梢婋x子色譜法測定湖水中的氟離子、氯離子、硝酸鹽和硫酸鹽，方法簡便、快捷、準(zhǔn)確性好、緊密度高，有一定的實用性。

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