離子色譜在不同水質(zhì)分析中的應(yīng)用

帥瑾，呂曉飛，鞏衛(wèi)東，焦肖飛（.三門峽市檢驗(yàn)檢疫中心，三門峽河南47000；.三門峽出入境檢驗(yàn)檢疫局，三門峽河南47000）

?

離子色譜在不同水質(zhì)分析中的應(yīng)用

帥瑾1，呂曉飛2，鞏衛(wèi)東2，焦肖飛2
（1.三門峽市檢驗(yàn)檢疫中心，三門峽河南472000；2.三門峽出入境檢驗(yàn)檢疫局，三門峽河南472000）

摘要：綜述離子色譜法在不同水質(zhì)檢測(cè)中的應(yīng)用，主要介紹離子色譜在生活飲用水、地表水與地下水、污水中陰陽(yáng)離子及有機(jī)酸的應(yīng)用，并對(duì)其應(yīng)用前景進(jìn)行展望。

關(guān)鍵詞：離子色譜；水；檢測(cè)；應(yīng)用

離子色譜法是美國(guó)Small等在1975年發(fā)展起來的一項(xiàng)液相色譜技術(shù)，具有前處理簡(jiǎn)單、試樣用量少，靈敏度高、選擇性好，可同時(shí)測(cè)定多組分和分析不同化合價(jià)態(tài)等優(yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)了常規(guī)化學(xué)方法和其他儀器分析手段的不足［1-2］。隨著分析測(cè)試技術(shù)地迅速發(fā)展，其檢測(cè)對(duì)象已從最初的無(wú)機(jī)陰陽(yáng)離子發(fā)展到有機(jī)離子的測(cè)定［3］。目前，離子色譜法廣泛應(yīng)用于測(cè)定飲用水、地下水、地表水、生活廢水和工業(yè)廢水等物質(zhì)中的陰陽(yáng)離子和有機(jī)酸［4］。本文綜述了近年來離子色譜法在不同水質(zhì)檢測(cè)中的應(yīng)用，對(duì)分析水質(zhì)、選擇最佳的試驗(yàn)條件作參考。

1　檢測(cè)不同水質(zhì)中陰離子

水中氟化物、氯化物、硝酸鹽和硫酸鹽等的檢測(cè)，傳統(tǒng)化學(xué)方法有離子選擇電極法、麝香草酚分光光度法、硝酸鹽容量法、鉻酸鋇分光光度法（熱法），與傳統(tǒng)化學(xué)方法對(duì)比，離子色譜法具有操作簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確和靈敏，可以同時(shí)測(cè)定多種離子，成為檢測(cè)水中陰離子的首選方法［5］。

1.1生活飲用水

隨著生活水平的提高，人們對(duì)水質(zhì)要求不斷增強(qiáng)，飲用水安全越來越受到重視。生活飲用水中含有F-、Cl-、NO2-、NO3-、SO42-、Br-、PO43-等常見的陰離子，這些離子含量是否符合標(biāo)準(zhǔn)直接關(guān)系到飲用水安全。離子色譜是目前檢測(cè)飲用水中陰離子的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法。劉峰等［6］采用化學(xué)抑制電導(dǎo)-離子色譜法，IonPac AS11A陰離子分離柱，KOH作為淋洗液同時(shí)測(cè)定飲用水中F-、Cl-、NO2-、NO3-、SO42-、Br-、PO43-，樣品經(jīng)過0.45 μm微孔過濾膜和RP柱過濾后進(jìn)樣，AS11色譜柱可以分離水負(fù)峰和F-，10 min內(nèi)7種陰離子得到很好的分離，且陰離子之間峰高比例合適，此法峰型好，分析速度快，適合F-的檢測(cè)。周貽兵等［7］研究了運(yùn)用離子色譜，IonPac AS-19色譜柱，KOH淋洗液同時(shí)測(cè)定生活飲用水中F-、Cl-、NO3-、SO42-，試驗(yàn)分析了影響離子測(cè)定的因素：流速、電流、離子價(jià)態(tài)、離子半徑、離子極化程度和有機(jī)改進(jìn)試劑，優(yōu)化色譜條件，排除干擾離子的影響。彭莎莎等［8］采用IC-6000離子色譜儀，SI-52E SHODEX陰離子分離柱，Na2CO3淋洗液同時(shí)測(cè)定生活飲用水中的氟化物、氯化物、硝酸鹽、硫酸鹽，水樣經(jīng)0.22 μm微孔濾膜過濾后直接進(jìn)樣，試驗(yàn)操作簡(jiǎn)單、重現(xiàn)性好、回收率高。

保證飲用水安全，不僅要檢測(cè)水中含有的離子，還要檢測(cè)經(jīng)二氧化氯、氯氣、臭氧等消毒劑處理后產(chǎn)生的消毒副產(chǎn)物，如亞氯酸鹽、氯酸鹽和溴酸鹽等。鐘新林［9］采用高容量的IonPac AS19色譜柱，以KOH作為淋洗液，通過優(yōu)化分離的各種條件，大大降低背景電導(dǎo)和噪音，建立了直接進(jìn)樣分析飲用水中亞氯酸鹽、氯酸鹽、溴酸鹽、二氯乙酸及三氯乙酸5種消毒副產(chǎn)物的方法?；艟В?0］采用離子色譜法電導(dǎo)檢測(cè)器同時(shí)檢測(cè)水中3種消毒副產(chǎn)物及4種陰離子的含量，該方法樣品前處理簡(jiǎn)單，具有較高的分離度和靈敏度。楊敏等［11］采用化學(xué)抑制電導(dǎo)-離子色譜法，IonPac AS9-HC分離柱，Na2CO3淋洗液，大體積直接進(jìn)樣同時(shí)測(cè)定飲用水中的溴酸鹽、氯酸鹽、亞氯酸鹽3種消毒副產(chǎn)物及其他7種常規(guī)陰離子，在18 min內(nèi)檢出10種陰離子，各離子加標(biāo)回收率為93%～103.1%，相關(guān)系數(shù)為0.999 3～0.999 9，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.07%～4.98%。該方法快速簡(jiǎn)便、分離效果好、準(zhǔn)確度高。

1.2地表水與地下水

飲用水中陰離子濃度過高會(huì)嚴(yán)重危害到人體健康，因此分析地表水與地下水中陰離子含量對(duì)保護(hù)人體安全具有重要意義?？偭资呛饬克|(zhì)的重要指標(biāo)，因此監(jiān)測(cè)地表水中總磷含量十分必要。徐生豐研究采用堿性過硫酸鉀對(duì)地表水中含磷化合物進(jìn)行消解，再經(jīng)OnGuardⅡBa柱過濾除去硫酸根離子，此法可保護(hù)色譜柱，延長(zhǎng)色譜柱壽命，且回收率高、重復(fù)性好［12］。馮志強(qiáng)等［13］采用離子色譜法同時(shí)測(cè)定飲用天然山泉水中F-、ClO2-、BrO3-、Cl-、NO2-、NO3-、ClO3-、Br-、SO42-9種陰離子，比較IonPac AS9-HC和IonPac AS23陰離子色譜柱的性能，發(fā)現(xiàn)IonPac AS23分離柱分離BrO3-和ClO2-峰不理想，兩者不能準(zhǔn)確定量；比較7.0、9.0、11.0 mmol/L Na2CO33個(gè)濃度的淋洗液，發(fā)現(xiàn)淋洗液濃度較低時(shí)，分析時(shí)間長(zhǎng)；濃度高時(shí)，ClO3-和Br-峰分離不好，故選擇IonPac AS9-HC分離柱和9.0 mmol/L Na2CO3的淋洗液，該法操作簡(jiǎn)單、快速，20 min內(nèi)9種離子得到最佳的分離，適用于檢測(cè)山泉水樣品中多種陰離子。常姣等［14］離子色譜法同時(shí)測(cè)定溫泉水中F-、Cl-、NO3-、Br-、H2PO4-、NO2-、SO42-，通過測(cè)試水樣中離子濃度判斷溫泉水的異常情況，應(yīng)用于地震監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)分析。柳玲等［15］采用離子色譜法篩選出最佳色譜工作條件，將樣品直接過濾進(jìn)樣分析，對(duì)地下水中F-、Cl-、NO3-、PO43-和SO42-同時(shí)進(jìn)行測(cè)定，此法相關(guān)性好（r＞0.999），檢出限低（0.02 mg/L～0.12 mg/L）、精密度高（RSD為0.33%～3.07%）。

1.3污水

冶煉、電鍍、煉焦等工業(yè)排放污水中泄露有毒有害物質(zhì)時(shí)有發(fā)生，監(jiān)測(cè)污水排放對(duì)環(huán)境和人的生命安全尤為重要。魯蘊(yùn)甜采用離子色譜-電化學(xué)檢測(cè)器測(cè)定電鍍廢水中的氰化物，該法克服了傳統(tǒng)檢測(cè)方法的不足，且檢測(cè)速度快，定性定量準(zhǔn)確［16］。李濤等［17］采用離子色譜法，IonPac AS14A陰離子分離柱，Na2CO3和NaHCO3作為淋洗液，對(duì)淋洗液組分、濃度和流速進(jìn)行篩選，選擇最佳的色譜條件分析污水中F-、Cl-、NO3-、NO2-和SO42-，11 min內(nèi)5種陰離子全部出峰，且分離度達(dá)到了3.06，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于1.533%。董振蓮等［18］通過篩選預(yù)處理方法，采用簡(jiǎn)單快捷樣品稀釋法（稀釋1 000倍）做預(yù)處理，不用任何試劑和加熱處理，測(cè)定高含硫污水中的Cl-，解決了硫化物干擾Cl-測(cè)定的問題。

2　檢測(cè)不同水質(zhì)中陽(yáng)離子

目前測(cè)定水中金屬元素常用的方法有：原子熒光光度法、電感耦合等離子體質(zhì)譜分析法、電感耦合等離體原子發(fā)射光譜法等。離子色譜從最初測(cè)定陰離子逐漸發(fā)展到可測(cè)定陽(yáng)離子和多價(jià)陽(yáng)離子。張顯安等［19］采用單柱非抑制型離子色譜法，以酒石酸+吡啶二羧酸為淋洗液同時(shí)測(cè)定礦泉水中Li+、Sr2+、Na+、K+、Mg2+、Ca2+，樣品經(jīng)0.45 μm濾膜過濾后直接進(jìn)樣，13 min內(nèi)6種離子檢出，且分離效果較好，比ICP-MS檢測(cè)成本低。要志丹等［20］采用離子色譜-氫化物發(fā)生原子熒光聯(lián)用技術(shù)測(cè)定海水中As（Ⅲ）、As（Ⅴ）、MMA、DMA砷化合物的4種形態(tài)，優(yōu)化流動(dòng)相、鹽酸載流、還原劑、載氣流速等檢測(cè)條件，采用銀柱有效去除海水中Cl-干擾，在12 min內(nèi)較好分離出4種物質(zhì)，該方法簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確、選擇性好。劉艷［21］采用ICS-1600離子色譜法，CS12A陽(yáng)離子交換色譜柱，MSA淋洗液測(cè)定水中鍶，線性范圍0～500 mg/L，相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.999 99，檢出限0.066 mg/L。林華影等［22］采用離子色譜法，直接進(jìn)樣測(cè)定飲用水中Li+、Sr2+、Na+、K+、Mg2+、Ca2+、Ba2+、Ru+、NH4+、Cs+等10種無(wú)機(jī)陽(yáng)離子，具有操作簡(jiǎn)便、干擾小、線性范圍寬、靈敏度高、結(jié)果準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)。綜上，離子色譜法測(cè)定水中金屬元素操作簡(jiǎn)單、選擇性好、靈敏度高、穩(wěn)定性好，而且節(jié)能、環(huán)保，在檢測(cè)成本方面具有較大優(yōu)勢(shì)。

3　檢測(cè)不同水質(zhì)中有機(jī)酸

甲酸、乙酸、丙酸、丁酸都是有機(jī)類羧酸，廣泛應(yīng)用在化學(xué)工業(yè)中，由于工業(yè)廢水和廢氣的不達(dá)標(biāo)排放會(huì)造成水體的污染，產(chǎn)生含有甲酸、乙酸、丙酸和丁酸等的廢水。有機(jī)酸的測(cè)定主要采用氣相色譜法，與離子色譜法相比操作復(fù)雜、耗時(shí)長(zhǎng)、成本高。鄧立群建立了離子色譜法測(cè)定化工廢水中的甲酸、乙酸和丙酸的方法，采用ICS-900離子色譜儀，IonPac AS23陰離子分離柱，Na2CO3和NaHCO3作為淋洗液對(duì)化工廢水進(jìn)行分析，3種酸的加標(biāo)回收率在93.5%～105.8%之間，此法分析速度快，所需樣品量少［23］。謝永洪等［24］采用離子色譜電導(dǎo)法同時(shí)檢測(cè)水中甲酸、乙酸、丙烯酸和氯乙酸。張峰［25］采用離子色譜法直接檢測(cè)工業(yè)廢水中正丁酸和異丁酸，實(shí)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)樣品和水樣，精密度和準(zhǔn)確度都能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，該方法具有前處理簡(jiǎn)單、快速、靈敏度高的特點(diǎn)。

4　結(jié)語(yǔ)

近年來，隨著離子色譜技術(shù)的快速發(fā)展，在水質(zhì)方面的檢測(cè)應(yīng)用越來越廣泛，它能同時(shí)分離測(cè)定多種無(wú)機(jī)陰陽(yáng)離子及有機(jī)酸，還能測(cè)定多組分和分析不同化合價(jià)態(tài)等，同時(shí)它還具有高精密度、高效便捷、低污染等特點(diǎn)。在環(huán)境監(jiān)測(cè)及食品檢測(cè)方面應(yīng)用已經(jīng)十分廣泛。相信通過離子色譜技術(shù)不斷深入的研究，進(jìn)一步改進(jìn)樣品前處理技術(shù)、研制高性能離子色譜分析柱、開發(fā)高靈敏度檢測(cè)器，并聯(lián)用質(zhì)譜等檢測(cè)儀器，離子色譜將在檢測(cè)領(lǐng)域發(fā)揮越來越重要的作用。

參考文獻(xiàn)：

［1］Small H，Stevens T，Bauman W.Novel ion exchange chromatographic method using conductimetric detection［J］. Anal Chem，1975，47（11）：1801-1809

［2］Licata P，Naccari F，Bella Di G，et al.Inorganic anions in goat and ovine milk from Calabria by suppressed ion chromatography［J］.Food Addit Contam：Part A，2013，30（3）：458-465

［3］潘燦盛，李維嘉，吳凌濤，等.離子色譜在飲用水及食品分析中的應(yīng)用研究［J］.廣州化工，2014，42（7）：33-34

［4］何婕.離子色譜在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用［C］.天津：中國(guó)環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集，2012：599-601

［5］黃文鋒，張?bào)P，肖琳.離子色譜法測(cè)定飲用水中四種陰離子與傳統(tǒng)化學(xué)法的比較［J］.中國(guó)衛(wèi)生檢驗(yàn)雜志，2013，23（2）：309-315

［6］劉峰，馬文瓊，任紅波，等.離子色譜法同時(shí)測(cè)定飲用水中7種陰離子研究［J］.哈爾濱商業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，24（5）：614-616

［7］周貽兵，劉利亞，李磊，等.離子色譜法測(cè)定生活飲用水中F-、Cl-、NO3-- N、SO42-的含量［J］.微量元素與健康研究，2014，31（4）：53-54

［8］彭莎莎，劉衛(wèi)超.離子色譜法同時(shí)測(cè)定生活飲用水中4種陰離子［J］.河南預(yù)防醫(yī)學(xué)雜志，2014，25（6）：444-445

［9］鐘新林.離子色譜法測(cè)定飲用水中亞氯酸鹽、氯酸鹽、溴酸鹽、二氯乙酸及三氯乙酸［J］.環(huán)境化學(xué)，2013，32（7）：1422-1423

［10］霍晶.離子色譜法測(cè)定水中7種陰離子［J］.中國(guó)無(wú)機(jī)分析化學(xué)，2014，4（2）：8-10

［11］楊敏，謝靜，楊樹科，等.離子色譜法測(cè)定飲用水中的溴酸鹽、亞氯酸鹽、氯酸鹽及常規(guī)陰離子含量［J］.食品科學(xué)，2012，33（12）：219-222

［12］徐生豐.離子色譜法測(cè)定地表水中總磷［J］.中國(guó)測(cè)試，2014，40（6）：49-51

［13］馮志強(qiáng)，林丹，羅小寶，等.離子色譜法測(cè)定飲用天然山泉水中9種陰離子［J］.食品研究與開發(fā)，2014，35（10）：102-105

［14］常姣，徐愛慧，黃春玲，等.離子色譜法測(cè)定夏縣溫泉水中陰離子含量［J］.山西地震，2014（4）：12-14

［15］柳玲，鄭海，高曉慶，等.離子色譜法同時(shí)測(cè)定地下水中多種陰離子含量的研究［J］.水資源與水工程學(xué)報(bào)，2014，25（3）：237-240

［16］魯蘊(yùn)甜.離子色譜-電化學(xué)檢測(cè)器測(cè)定電鍍廢水中的氰化物［J］.廣州化工，2014，42（12）：156-158

［17］李濤，于小迪，張燁紅，等.離子色譜法快速分析污水中的無(wú)機(jī)陰離子研究［J］.環(huán)境科學(xué)與管理，2014，39（2）：97-99

［18］董振蓮，金曉春，劉冰，等.離子色譜法測(cè)定高含硫污水氯離子的方法研究［J］.油氣田環(huán)境保護(hù)，2014，24（5）：62-64

［19］張顯安，曾石峭，李冠新，等.非抑制型離子色譜法同時(shí)測(cè)定礦泉水中6種陽(yáng)離子［J］.食品工業(yè)，2013，34（12）：220-222

［20］要志丹，馬繼平，胡鋼強(qiáng)，等.離子色譜-氫化物發(fā)生原子熒光法測(cè)定海水中4種不同形態(tài)的砷［J］.青島理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2014，35（5）：58-63

［21］劉艷.離子色譜法測(cè)定水中鍶［J］.分析儀器，2014（4）：23-25

［22］林華影，張瓊，盛麗娜，等.離子色譜法同時(shí)測(cè)定水樣中的10種陽(yáng)離子［J］.中國(guó)衛(wèi)生檢驗(yàn)雜志，2005，15（8）：920-922

［23］鄧立群.離子色譜法測(cè)定化工廢水中的甲酸、乙酸和丙酸［J］.環(huán)境科學(xué)導(dǎo)刊，2014，33（6）：92-93

［24］謝永洪，鄭昌杰，楊坪，等.離子色譜法同時(shí)測(cè)定水中的甲酸、乙酸、丙烯酸和氯乙酸［J］.四川環(huán)境，2011，30（3）：24-28

［25］張峰.離子色譜法測(cè)定工業(yè)廢水中正丁酸和異丁酸［J］.污染防治技術(shù)，2014，27（1）：46-48

Research on Ion Chromatography Technologies Applied in Different Water

SHUAI Jin1，Lü Xiao-fei2，GONG Wei-dong2，JIAO Xiao-fei2
（1. Sanmenxia Inspection and Quarantine Center，Sanmenxia 472000，Henan，China；2. Sanmenxia Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureaμ，Sanmenxia 472000，Henan，China）

Abstract：The application of IC technologies in water analysis was reviewed，which application of IC were described respectively in drinking water，surface water，groundwater，waste water and organic acids. Finally，the possible development of IC in the future was forecasted.

Key words：ion chromatography；water；detection；application

DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2016.09.053

作者簡(jiǎn)介：帥瑾（1987—），女（漢），助理農(nóng)藝師，碩士，研究方向：食品理化檢測(cè)。

收稿日期：2015-03-10