離子色譜法測定夏縣溫泉水中陰離子含量

常 姣，徐愛慧，黃春玲，劉國俊

(1.山西省地震局夏縣中心地震臺，山西 夏縣 044400；

2.太原大陸裂谷動力學(xué)國家野外科學(xué)觀測研究站，山西 太原 030025)

0 引言

夏縣中心地震臺(以下簡稱夏縣臺)位于夏縣溫泉區(qū)，開展地震流體水化觀測，主要觀測溫泉水中水氡、水汞、氣氡、氣汞、水溫、水位、氣體等變化情況，多年來積累的觀測數(shù)據(jù)為地震監(jiān)測預(yù)報奠定了基礎(chǔ)。為進一步拓寬地震預(yù)報數(shù)據(jù)分析，了解水樣中具體離子含量，夏縣臺于2013年11月安裝了離子色譜儀。離子色譜法是一項新型的液相色譜法，水樣注入碳酸鹽溶液并流經(jīng)系列的離子交換樹脂，基于待測陰離子與色譜柱中填充的樹脂間的親和力不同而彼此分開[1]。被分開的陰離子，在流經(jīng)強酸性陽離子樹脂(抑制柱)室，被轉(zhuǎn)換為高電導(dǎo)的酸型，碳酸鹽則轉(zhuǎn)變成弱電導(dǎo)的碳酸[2]，本底電導(dǎo)降低，待測離子電導(dǎo)值增大，大大提高了檢測器靈敏度。與標準進行比較，根據(jù)色譜圖中各類離子的保留時間進行定性，峰高或峰面積進行定量測定[3-4]。離子色譜儀的應(yīng)用已經(jīng)遍及多個行業(yè)和領(lǐng)域，其中最普遍的是用于水質(zhì)的監(jiān)測。

本實驗室所用的離子色譜儀為雙柱系統(tǒng)，依據(jù)所用的色譜分離柱不同，可以分別進行陰離子和陽離子的分析，目前我們主要應(yīng)用陰離子色譜柱對溫泉水樣中的陰離子進行定性定量分析。通過檢測水樣中離子濃度來判斷溫泉水中異常變化情況，應(yīng)用于地震監(jiān)測預(yù)報分析。

1 標準曲線的制作

1.1 離子色譜儀簡介

利用CIC-200離子色譜儀，選用Shodex IC SI-52 4E陰離子交換分析柱，以3.6 mM Na2CO3溶液作為淋洗液，控制流速在0.7 mL/min，抑制器電流為75 mA，柱溫箱溫度在45 ℃，泵壓力在9.2～9.8 MPa等的條件下進行實驗，電導(dǎo)檢測，峰面積定量。

對離子進行定量方法測定，可以使用校正曲線法(即外標法)，也可以使用單點校正法，校正曲線法是基于在給定的色譜條件下，將一系列不同濃度標準溶液分離后得到的響應(yīng)值，對其濃度作圖得各個離子的標準曲線，待測樣品進行多點校正可測得離子含量；單點校正法是以單一已知濃度標準溶液為模板，進行對比計算得離子濃度。文中分別采用外標法與單點校正法進行測量。

1.2 標準溶液的配制

首先，選用優(yōu)級純(GR)或基準試劑的氟化物、氯化物、亞硝酸鹽、硝酸鹽、硫酸鹽、溴化物、磷酸二氫鹽等配置成1 000 mg/L的標準溶液，準確量取以上各種標液一定量，加入100 mL的容量瓶用去離子水稀釋定容至刻度，搖勻，即得混合的標準液體。所取儲備液的量如表1所示。

表1 混合標準液體陰離子濃度及所取量

其次，準確量取一定量混合標準液體加入到50 mL容量瓶中，用去離子水定容至50 mL，得到不同濃度混標液(見表2)。

表2 陰離子標準工作液濃度

圖1 7種陰離子原混合標準溶液色譜圖

1.3 標準曲線的繪制及線性方程

對以上不同濃度的離子色譜圖進行處理，建立工作曲線，以標準溶液的質(zhì)量濃度為橫坐標，相應(yīng)的峰面積為縱坐標制作標準曲線，所得方法的標準曲線、相關(guān)系數(shù)(r)如表3所示。

線性相關(guān)系數(shù)大于0.995，即相關(guān)性較好，從上述表中看出，文中所建立標準曲線的線性相關(guān)性均較好，可用。

2 溫泉水樣品的測試過程與結(jié)果及討論

2.1 水樣前處理

夏縣臺熱水井的溫泉水(42.9 ℃)中礦物含量較高，在進行樣品測試之前需將樣品進行適度的稀釋處理，以免污染離子色譜流路系統(tǒng)。實驗中，采用稀釋500倍的溫泉水樣進行分析。操作方法為：用0.5 mL移液管量取0.2 mL水樣，用去離子水稀釋定容至100 mL容量瓶中，即得稀釋500倍的樣品。將配好的樣品經(jīng)0.22 μm水系濾膜過濾，采用1 mL注射器進樣分析。

表3 標準曲線線性方程及相關(guān)系數(shù)

2.2 溫泉水樣分析

在上述實驗條件下，分別測定按上述條件下測量溫泉水樣30次，將樣品的色譜圖(見圖2)分別引進外標法與單點校正法進行校正分析，根據(jù)保留時間進行定性判斷，根據(jù)峰面積大小進行定量測定，結(jié)果如第14頁圖3所示。

圖2 溫泉水樣陰離子色譜圖(2013-12-30)

3 結(jié)語

上述分析得知，在選定的離子色譜條件下，即選用Shodex IC SI-52 4E陰離子交換分析柱，以3.6 mMNa2CO3溶液梯度淋洗，流速為0.7 mL/min，分別建立校正曲線法(外標法)及單點校正法的模板，并對溫泉水樣進行校正分析。結(jié)果顯示，外標法測得離子數(shù)據(jù)較為平穩(wěn)，相對偏差均小于5%，此方法靈敏度和準確度高，操作簡便，適用于觀測溫泉水中異樣，便于地震監(jiān)測預(yù)報分析。

圖3 溫泉水樣經(jīng)多點及單點校正數(shù)據(jù)對比分析圖

參考文獻：

[1] 王心芳，尹 改，劉啟鳳，等.水和廢水監(jiān)測分析方法[M].北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社,2003：156-161.

[2] 皇甫莉虹.淺談離子色譜法在礦區(qū)井下水檢測中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報,2013(19)：99-100.

[3] 中華人民共和國衛(wèi)生部，中國國家標準化管理委員會.GB/T 5750 生活飲用水標準檢驗方法無機非金屬指標[S].北京：中國標準出版社，2006：5.

[4] 張學(xué)慧.離子色譜法測定水樣中常見陰、陽離子的方法[J].赤峰學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版)，2013,29(6):19-20.