離子色譜法同時(shí)測(cè)定水中四種陰離子的方法研究

馮 博

離子色譜法同時(shí)測(cè)定水中四種陰離子的方法研究

馮 博

（遼寧省水文水資源勘測(cè)局鞍山分局，遼寧 鞍山 114001）

文章著重介紹了目前最新的離子色譜法在水質(zhì)分析中同時(shí)測(cè)定四種陰離子的應(yīng)用情況，并對(duì)其測(cè)定結(jié)果進(jìn)行分析和探討。

離子色譜法；水質(zhì)分析；陰離子

在常規(guī)水質(zhì)檢測(cè)中，氟化物、氯化物、硝酸鹽和硫酸鹽等項(xiàng)目通常采用化學(xué)法，操作復(fù)雜，工作量大，檢測(cè)結(jié)果常受干擾因素影響，使用的試劑又多具有污染性，難回收處理，容易對(duì)檢測(cè)人員和環(huán)境造成危害。

離子色譜法(IC)是依據(jù)物質(zhì)在離子交換柱上遷移的差異而分離物質(zhì)[1]，分離的原理是基于離子交換樹(shù)脂上可離解的離子與流動(dòng)相中具有相同電荷的溶質(zhì)離子之間進(jìn)行的可逆交換和分析物溶質(zhì)對(duì)交換劑親和力的差別而被分離的一種方法。與化學(xué)分析法相比較，不但客服了以上問(wèn)題，且具有快速、簡(jiǎn)單、選擇性好、精密度高、準(zhǔn)確度好以及可以同時(shí)測(cè)定多組等優(yōu)點(diǎn)。用離子色譜法對(duì)常規(guī)地表水中的陰離子F-、Cl-、NO2-、SO42-四種離子進(jìn)行分析測(cè)定，能夠獲得準(zhǔn)確可靠的定性和定量結(jié)果。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)原理

Dionex ICS-90A離子色譜儀（ICS-90A）使用抑制的電導(dǎo)率檢測(cè)進(jìn)行等度離子分析?；窘M成部分包括：高壓輸送泵，進(jìn)樣閥，分離柱，化學(xué)抑制器和電導(dǎo)池。在測(cè)樣之前，ICS-90A須使用標(biāo)準(zhǔn)樣本進(jìn)行校正，將樣品的數(shù)據(jù)用電導(dǎo)檢測(cè)器測(cè)量被轉(zhuǎn)換為相應(yīng)酸型的陰離子，與標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，根據(jù)保留時(shí)間定性，峰高或峰面積定量[2]。自動(dòng)運(yùn)行色譜分析軟件的計(jì)算機(jī)將色譜中的每個(gè)峰轉(zhuǎn)換成樣品濃度，并將結(jié)果列表打印輸出。

1.2 儀器和試劑

1.2.1 儀器

Dionex ICS-90A離子色譜儀配以 DS5 電導(dǎo)檢測(cè)器、MMS III 抑制器、分離柱和防護(hù)柱、裝有Chromeleon色譜儀管理系統(tǒng)的電腦。

1.2.2 試劑

（1）碳酸氫鈉和碳酸鈉，均為優(yōu)級(jí)純(GR) 。

（2）氟化物、氯化物、硝酸鹽、硫酸鹽標(biāo)準(zhǔn)溶液，濃度均為1000mg/L。

（3）實(shí)驗(yàn)用水均為電導(dǎo)率小于0.5μscm的二次去離子水。

1.2.3 淋洗液

分別稱(chēng)取0.477g碳酸鈉和0.0672g碳酸氫鈉（在105℃烘干2h，于干燥器中放至室溫），溶解于水，移入1000mL容量瓶中，用水稀釋到標(biāo)線、搖勻，此時(shí)碳酸鈉濃度為0.0045mol/L；碳酸氫鈉濃度為0.0008mol/L。

1.3 色譜條件

分離柱、DS5電導(dǎo)檢測(cè)器、MMSTMIII抑制器、壓力傳感器、泵。

進(jìn)樣量：1.0mL；

淋洗液流速：1.5mL/min。

1.4 實(shí)驗(yàn)分析過(guò)程

1.4.1 樣品預(yù)處理

防止系統(tǒng)堵塞，首先濾去樣品中的顆粒物，用注射器吸取1.0ml 水樣，采用0.22μm 微孔濾膜過(guò)濾頭過(guò)濾后進(jìn)樣。若待測(cè)水樣濃度較高時(shí)，應(yīng)預(yù)先稀釋。

1.4.2 制作標(biāo)準(zhǔn)曲線

混合標(biāo)準(zhǔn)使用液：分別從氟、氯、硝酸、硫酸四種陰離子標(biāo)準(zhǔn)溶液中吸取0.20mL、10.00mL、2.00mL、10.00mL于100mL容量瓶中，加入10.00mL淋洗貯備液，用純水稀釋到標(biāo)線，配制得混合標(biāo)準(zhǔn)使用液V，四種陰離子的質(zhì)量濃度分別為2.00 mg/L、100 mg/L、20.0 mg/L、100 mg/L。再通過(guò)逐級(jí)稀釋分別配得混合標(biāo)準(zhǔn)使用液I、混合標(biāo)準(zhǔn)使用液Ⅱ、混合標(biāo)準(zhǔn)使用液III、混合標(biāo)準(zhǔn)使用液IV（見(jiàn)表1）。

標(biāo)準(zhǔn)溶液和標(biāo)準(zhǔn)使用液均應(yīng)放入聚乙烯塑料瓶中，在冰箱中保存，使用前取出，靜置至室溫使用。

表1 標(biāo)準(zhǔn)系列各離子的質(zhì)量濃度(mg/L)

1.4.3 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)及考核樣品的測(cè)定

待測(cè)樣品采用已知真實(shí)值的氟、氯、硝酸、硫酸四種陰離子標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（水利部水環(huán)境監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)研究所研制，批號(hào)為130104），以下簡(jiǎn)稱(chēng)“盲樣”。待測(cè)考核樣品為遼寧省水環(huán)境監(jiān)測(cè)中心提供的氟、氯、硝酸、硫酸四種陰離子標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（水利部水環(huán)境監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)研究所研制），以下簡(jiǎn)稱(chēng)“考核樣”。

用手動(dòng)進(jìn)樣器注入1.0mL待測(cè)樣品，在最佳的實(shí)驗(yàn)條件下，25min內(nèi)完成1個(gè)待測(cè)樣品中 4種水溶性陰離子的分離與測(cè)定過(guò)程（見(jiàn)表2）。

表2 樣品分析結(jié)果原始記錄表(mg/L)

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線

以下為測(cè)得四種陰離子工作曲線圖（見(jiàn)圖1）及線性方程、相關(guān)系數(shù)（見(jiàn)表3）。

圖1 工作曲線原始記錄

表3 線性方程相關(guān)系數(shù)

通過(guò)測(cè)定混合標(biāo)準(zhǔn)使用液的結(jié)果(見(jiàn)表3)可以看出，峰面積與質(zhì)量濃度之間的線性關(guān)系良好，相關(guān)性良好（r＞0.999）。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)樣品的測(cè)定

在選定的實(shí)驗(yàn)條件下，4種陰離子標(biāo)樣色譜圖如圖2（出峰順序從左往右分別為：F-、Cl-、所示，各陰離子之間分離完全，無(wú)互相干擾。

2.3 精確度和準(zhǔn)確度

2.3.1 精確度實(shí)驗(yàn)

將待測(cè)考核樣重復(fù)進(jìn)樣5次，通過(guò)樣品量計(jì)算得出的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）結(jié)果來(lái)考察本方法的精確度，考核樣測(cè)定原始數(shù)據(jù)見(jiàn)表2，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表4。

由計(jì)算結(jié)果可知，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差值均小于0.4%，實(shí)驗(yàn)測(cè)定具有良好的精密度。

圖2 四種陰離子混合標(biāo)準(zhǔn)色譜圖

表4 相對(duì)偏差與相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差結(jié)果

2.3.2 準(zhǔn)確度實(shí)驗(yàn)

將待測(cè)盲樣進(jìn)樣3次，通過(guò)樣品量計(jì)算得出絕對(duì)誤差(E)和 相對(duì)誤差(E﹪)來(lái)考察本方法的準(zhǔn)確度，盲樣測(cè)定原始數(shù)據(jù)見(jiàn)表2，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 絕對(duì)誤差與相對(duì)誤差結(jié)果

通過(guò)實(shí)驗(yàn)可知，盲樣測(cè)定結(jié)果完全符合，且絕對(duì)誤差均小于0.4，相對(duì)誤差均小于1.5%，實(shí)驗(yàn)測(cè)定具有良好的準(zhǔn)確度。

3 注意事項(xiàng)

(1)對(duì)于不穩(wěn)定的物質(zhì)，最好臨用前現(xiàn)配。

(2)整個(gè)系統(tǒng)不要進(jìn)氣泡，否則會(huì)影響分離效果。

(3) 應(yīng)該在與繪制校準(zhǔn)曲線相同的色譜條件下測(cè)定樣品的保留時(shí)間和峰高(或峰面積)。

(4) 要求樣品必須是水溶性的，非水溶性的樣品必須進(jìn)行前處理才能進(jìn)樣。對(duì)于混濁水溶液需離心分離，取上清液分析或通過(guò)濾膜除去顆粒狀雜質(zhì)。

4 結(jié) 論

用離子色譜法可同時(shí)一次性分離測(cè)定水樣中多種離子，花費(fèi)的時(shí)間也不多，大大提高了工作效率，保證了測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性。 我國(guó)生活飲用水中F-、Cl-、NO3-、SO42-離子的限量指標(biāo)分別為1.0mg/L、250.0mg/L、10.0mg/L和250.0mg/L。通過(guò)用離子色譜法對(duì)鞍山市某地兩個(gè)樣品進(jìn)行了測(cè)定，以上4種陰離子含量均未超標(biāo)。因而離子色譜法是目前水中多種陰離子同時(shí)測(cè)定的首選方法，在水分析領(lǐng)域有廣闊的前景。

[1] 單春玲.離子色譜法在水質(zhì)分析中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè),2011(16).

[2] 劉欣,郭斌.ICS-900型離子色譜儀測(cè)定水樣中的8種陰離子[J].遼寧化工,2010,(9).

[3] 李玉蘭.單柱離子色譜法同時(shí)測(cè)定地面水中陰離子.中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè),1998,(4):57-59.

[4] 郭巖.離子色譜法測(cè)定礦泉水中F-、Cl-、NO、S離子[J].汕頭科技,2001,(2):62-63.

[5] 錢(qián)立群,劉寧英,陳春蘭,等.飲用水中5種陰離子的離子色譜測(cè)定法.環(huán)境與健康雜志[J].2006,(5):78-81.

10.3969/j.issn.1008-1305.2014.03.001

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1008-1305（2014）03-0001-03

馮 博（1980年-），女，碩士，工程師。