水環(huán)境監(jiān)測(cè)中離子色譜技術(shù)應(yīng)用問題及對(duì)策

【摘 要】離子色譜技術(shù)是常用的水環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)和手段，自動(dòng)化程度比較高，應(yīng)用效果穩(wěn)定，在水環(huán)境監(jiān)測(cè)過程中有著十分重要的應(yīng)用價(jià)值。但是從離子色譜技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用情況來看，仍有一定的應(yīng)用問題，如精確度不高、影響因素過多，嚴(yán)重制約著離子色譜技術(shù)的發(fā)展。論文主要針對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)中離子色譜技術(shù)應(yīng)用存在的問題進(jìn)行探究，提出具體的解決對(duì)策。

【Abstract】Ion chromatography technology is a common technology and means of water environment monitoring. It has a high degree of automation and a stable application effect. It has a very important application value in the process of water environment monitoring. However， from the practical application of ion chromatography technology， there are still some application problems， such as low accuracy， too many influencing factors， which seriously restrict the development of ion chromatography technology. This paper mainly discusses the problems existing in the application of ion chromatography technology in environmental monitoring， and puts forward specific countermeasures.

【關(guān)鍵詞】水環(huán)境監(jiān)測(cè);離子色譜技術(shù);應(yīng)用問題;對(duì)策

【Keywords】water environment monitoring; ion chromatography technology; application problems; countermeasures

【中圖分類號(hào)】X832? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號(hào)】1673-1069（2019）12-0124-02

1 引言

離子色譜技術(shù)可以在水環(huán)境監(jiān)測(cè)過程中有效監(jiān)測(cè)水體中含有的常規(guī)水溶性離子，相對(duì)于其他監(jiān)測(cè)方式來說，具有靈敏度高、成本低的優(yōu)勢(shì)，可以提升監(jiān)測(cè)效率，縮短監(jiān)測(cè)周期，在水環(huán)境監(jiān)測(cè)過程中有著十分重要的應(yīng)用價(jià)值和應(yīng)用效果。所以離子色譜技術(shù)也是水環(huán)境監(jiān)測(cè)過程中最為常用的監(jiān)測(cè)方法和監(jiān)測(cè)技術(shù)，但是在實(shí)際應(yīng)用過程中也存在一定的問題需要進(jìn)行規(guī)避和完善。

2 離子色譜技術(shù)概述

2.1 離子色譜技術(shù)的原理

離子色譜技術(shù)出現(xiàn)于20世紀(jì)70年代，主要是通過離子交換樹脂進(jìn)行離子交換制的分離，然后用監(jiān)測(cè)器監(jiān)測(cè)出流出物電導(dǎo)的變化情況，從而能夠明確流出物的主要電學(xué)性質(zhì)，推測(cè)流出物的主要結(jié)構(gòu)，對(duì)水質(zhì)的污染問題進(jìn)行分析和研究。監(jiān)測(cè)水中不同離子的含量在水環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域離子色譜技術(shù)的應(yīng)用十分廣泛，應(yīng)用的歷史長達(dá)幾十年，離子色譜技術(shù)已經(jīng)是一項(xiàng)應(yīng)用十分成熟和系統(tǒng)的技術(shù)，在發(fā)展過程中有著十分廣闊的發(fā)展前景和巨大的發(fā)展價(jià)值。目前，離子色譜技術(shù)的分離方式主要包括HPIC、HPIEC、MPIC這三種技術(shù)，在離子交換原理的支持下，離子交換色譜利用樹脂進(jìn)行離子分離，是液相色譜技術(shù)的重要組成部分[1]。所用的樹脂交換容量較低，交聯(lián)度比較高，因此，只需要體積較小的樣本便能夠得出相對(duì)精確的結(jié)果?？梢赃M(jìn)行在線的監(jiān)測(cè)和自動(dòng)化的監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)效率較高，可以減少人員的使用，簡化監(jiān)測(cè)流程。現(xiàn)代離子色譜技術(shù)是一種從高效液相色譜技術(shù)中分離出來的能夠?qū)崿F(xiàn)智能溶液離子組分監(jiān)測(cè)的方法和技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品中離子的有效分析以及分離[2]。

2.2 離子色譜技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)

離子色譜技術(shù)相對(duì)于傳統(tǒng)的技術(shù)來說具有較大的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)技術(shù)通常采用原子吸收法以及分光光度法進(jìn)行陽離子的分析與監(jiān)測(cè)，這種監(jiān)測(cè)技術(shù)只能夠?qū)δ撤N元素進(jìn)行分析，監(jiān)測(cè)所需要耗費(fèi)的工作量較大、時(shí)間較長，而且監(jiān)測(cè)精度無法得到保障。傳統(tǒng)的陰離子分析與監(jiān)測(cè)通常應(yīng)用光度法和容量法來進(jìn)行，需要消耗大量的藥品和成本，花費(fèi)的時(shí)間較長，處理操作的難度較大[3]。離子色譜監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用首先能夠大大地縮短監(jiān)測(cè)所需要的時(shí)間，通常只需要幾分鐘便可以獲得較為精確的結(jié)果，能夠有效分析比較常見的陰陽離子，離子交換技術(shù)結(jié)合高效分離柱可以進(jìn)一步縮短分析所需要的時(shí)間，提高靈敏度。同時(shí)，離子色譜技術(shù)還具有良好的選擇性，可以匹配多種監(jiān)測(cè)器和固定相，因此，可以極大地簡化前處理程序，只需要對(duì)液體進(jìn)行稀釋和過濾之后便能夠進(jìn)行監(jiān)測(cè)。另外，離子色譜技術(shù)的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)一次監(jiān)測(cè)多種化合物，能夠同時(shí)監(jiān)測(cè)樣品的多種成分[4]。

2.3 離子色譜技術(shù)的分離方式和特點(diǎn)

離子色譜技術(shù)對(duì)離子具有較強(qiáng)的選擇性，該技術(shù)在進(jìn)行復(fù)雜樣品的分析過程中可以準(zhǔn)確分離各種陰陽離子，結(jié)合雙柱法可以進(jìn)一步提升離子分離的速度以及離子分離的質(zhì)量，對(duì)樣品要求比較低，設(shè)備使用壽命比較長，靈敏度較高，在水環(huán)境的處理與監(jiān)測(cè)過程中有十分重要的應(yīng)用價(jià)值。離子色譜的類型分別為離子排斥色譜、離子交換色譜以及離子對(duì)色譜三種類型。離子排斥色譜主要是利用固定相和溶質(zhì)之間的非離子性的相互作用進(jìn)行相關(guān)離子的分離，離子交換色譜則是以離子間作用力的不同進(jìn)行陰陽離子的有效分離。離子排斥色譜主要應(yīng)用于有機(jī)酸和有機(jī)弱酸的分離，也可以用于氨基酸、醇類以及糖類的分離。離子對(duì)色譜的分離原理基于分離和吸附的選擇性，與流動(dòng)相的性能密切相關(guān)，主要應(yīng)用于金屬絡(luò)合物以及表面活性陽離子的分離。

3 水環(huán)境監(jiān)測(cè)中離子色譜技術(shù)的應(yīng)用問題

在離子色譜技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用過程中存在各種各樣的問題，影響離子監(jiān)測(cè)的效率以及離子監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性。例如，在水樣過濾處理的過程中，需要將監(jiān)測(cè)的水樣經(jīng)過相應(yīng)的濾膜進(jìn)行抽濾，否則容易造成水樣中的顆粒物堵塞管路的問題，引起離子色譜設(shè)備的故障。同時(shí)，還需要加強(qiáng)水樣的稀釋處理，由于待測(cè)樣品離子對(duì)樹脂的親和力存在較大的差異，通常采用多次進(jìn)樣的方法，通過不同濃度淋洗液的配置進(jìn)行水樣組分的分離以及處理。在這個(gè)過程中，如果水量控制不合理，導(dǎo)致水樣濃度過高，會(huì)造成色譜峰拖尾且寬度較大的問題。在離子色譜技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用過程中，往往會(huì)出現(xiàn)輸液系統(tǒng)混入氣泡、系統(tǒng)壓力過高以及計(jì)算機(jī)脫離連接等各種設(shè)備故障以及監(jiān)測(cè)問題，輸液系統(tǒng)混入氣泡將會(huì)使得離子色譜儀基線不穩(wěn)定，系統(tǒng)壓力過高，進(jìn)而造成色譜柱單向閥以及保護(hù)柱堵塞及計(jì)算機(jī)脫離連接，影響離子色譜技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用效果。因此，在應(yīng)用離子色譜技術(shù)進(jìn)行水樣監(jiān)測(cè)與分離的過程中，要對(duì)這些問題進(jìn)行系統(tǒng)分析與研究，盡可能地在監(jiān)測(cè)過程中規(guī)避上述問題，保證監(jiān)測(cè)的連續(xù)性和準(zhǔn)確性。

4 解決水環(huán)境監(jiān)測(cè)中離子色譜技術(shù)應(yīng)用問題的相關(guān)對(duì)策

4.1 針對(duì)輸液系統(tǒng)混入氣泡問題的解決對(duì)策

首先，需要從源頭上控制氣泡的混入。例如，可以在淋洗劑和再生液更換之后進(jìn)一步排除氣泡進(jìn)入問題，可以利用純水經(jīng)過真空泵透氣處理的方法避免氣泡的產(chǎn)生，有效規(guī)避氣泡對(duì)測(cè)試環(huán)境的影響。其次，需要加強(qiáng)對(duì)已經(jīng)混入氣泡的處理，可以通過打開廢液閥釋放空壓力的方式使氣泡破碎，避免氣泡對(duì)測(cè)試造成干擾。

4.2 針對(duì)計(jì)算機(jī)脫離連接問題的解決對(duì)策

如果在應(yīng)用離子色譜儀進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測(cè)的過程中出現(xiàn)計(jì)算機(jī)脫離連接的問題，將會(huì)直接影響監(jiān)測(cè)的結(jié)果以及監(jiān)測(cè)的質(zhì)量。當(dāng)大型儀器和色譜儀連接到同一電路上時(shí)，極易由于電壓不穩(wěn)定以及電流故障導(dǎo)致計(jì)算機(jī)和色譜儀之間脫離連接，從而引發(fā)色譜儀數(shù)據(jù)的丟失以及測(cè)試流程的中斷，影響測(cè)試結(jié)果和測(cè)試效率。因此，在實(shí)際使用過程中，應(yīng)該在測(cè)試之前對(duì)電壓進(jìn)行測(cè)試，保證電壓環(huán)境的穩(wěn)定性，從而保證離子色譜儀的供應(yīng)電源穩(wěn)定，錯(cuò)開設(shè)備使用時(shí)間，使得計(jì)算機(jī)能夠有效連接到離子色譜儀上進(jìn)行系統(tǒng)監(jiān)測(cè)。

4.3 做好離子色譜儀的日常維護(hù)工作

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和工藝水平的持續(xù)進(jìn)步，離子色譜儀的種類越來越多，需要對(duì)離子色譜儀的維護(hù)以及保養(yǎng)進(jìn)行不斷升級(jí)和優(yōu)化，采取針對(duì)性的維護(hù)措施對(duì)離子色譜儀進(jìn)行保護(hù)。通常情況下，需要進(jìn)行自動(dòng)進(jìn)樣器和淋洗液瓶中水的更換，避免水中進(jìn)入細(xì)菌和灰塵而影響設(shè)備的正常使用。同時(shí)，還需要進(jìn)行必要的排氣，避免氣泡的產(chǎn)生。研究發(fā)現(xiàn)，離子色譜監(jiān)測(cè)效果與監(jiān)測(cè)過程中的溫度也有較大的關(guān)系，如果溫度在監(jiān)測(cè)過程中發(fā)生較大的波動(dòng)，將會(huì)影響監(jiān)測(cè)的效果以及監(jiān)測(cè)的質(zhì)量，會(huì)有不合理的變化出現(xiàn)在監(jiān)測(cè)指標(biāo)當(dāng)中，所以需要對(duì)溫度進(jìn)行嚴(yán)格控制。操作結(jié)束之后，要下柱子并將之保存在常溫環(huán)境下，避免色譜柱損壞而影響監(jiān)測(cè)質(zhì)量。

5 結(jié)語

綜上所述，離子色譜技術(shù)在水環(huán)境監(jiān)測(cè)過程中有著十分重要的應(yīng)用價(jià)值，具有靈敏度高、用時(shí)短、精度高的優(yōu)勢(shì)，但是在具體操作實(shí)踐過程中離子色譜分析技術(shù)的應(yīng)用也存在一定的問題，干擾監(jiān)測(cè)結(jié)果和監(jiān)測(cè)質(zhì)量。因此，需要加強(qiáng)對(duì)離子色譜技術(shù)的分析和研究，明確離子色譜技術(shù)應(yīng)用的原理以及應(yīng)用的規(guī)范，科學(xué)進(jìn)行離子色譜柱的操作。

【參考文獻(xiàn)】

【1】楊蕾.環(huán)境水質(zhì)監(jiān)測(cè)中離子色譜技術(shù)的應(yīng)用研究[J].綠色科技，2017（06）：43-44.

【2】程誠，夏俊.離子色譜技術(shù)及其在水環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2016（11）：59.

【3】郭芳芳，戴超，張書玉.離子色譜法測(cè)定水中碘離子含量[J].化工管理，2017（35）：192.

【4】洪一丹.離子色譜技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用分析[J].科技資訊，2017（33）：30-31.

【作者簡介】黃志剛（1971-），男，廣東惠州人，工程師，從事環(huán)境監(jiān)測(cè)研究。