氣相色譜法測定赤峰地區(qū)自來水中氯含量

李萌 張曼 王仁杰

摘要：本文采用氣相色譜法測定赤峰地區(qū)自來水中含量較多的氯代烴（三氯甲烷和四氯化碳）的含量.首先測試出了三氯甲烷與四氯化碳的保留時間和最優(yōu)的色譜條件，最優(yōu)色譜條件為：進(jìn)樣量1μL、進(jìn)樣口溫度300℃、柱箱溫度總用時10min（80℃保持2min、以20℃/min升溫到200℃保持2min）、檢測器溫度250℃.然后用標(biāo)準(zhǔn)曲線法測定出自來水中三氯甲烷與四氯化碳的濃度.

關(guān)鍵詞：氣相色譜法;自來水;氯含量;最優(yōu)條件

中圖分類號：O657.7+1? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? 文章編號：1673-260X（2019）01-0028-03

1 前言

自來水的生產(chǎn)過程中由于加氯消毒勢必會增加水中氯代烴的含量，尤其是在生產(chǎn)原水受到工業(yè)排放的有機(jī)物污染時，自來水中氯代烴的含量會大幅增加.自來水中氯代烴的主要成分有三氯甲烷、四氯化碳以及少量的一氯甲烷等，其中三氯甲烷具有致畸、致癌、致突變作用，很難降解，而且會在人體內(nèi)積聚導(dǎo)致慢性中毒，危害很大;四氯化碳除了具有致癌、致突變作用外，還具有胚胎毒性.這些氯代烴不但不能通過煮沸自來水去除，反而會因此增量三到四倍.長期飲用這兩種物質(zhì)含量超標(biāo)的自來水，會對人體健康造成很大危害[1].為此，GB5749-2006《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定自來水中三氯甲烷含量小于0.06mg/L，四氯化碳含量小于0.002mg/L.所以準(zhǔn)確測量自來水中三氯甲烷和四氯化碳的含量，確保其不超標(biāo)具有重大意義.

測定自來水中氯代烴的方法主要有氯化物共沉淀富集分光光度法，該方法用磷酸鉛沉淀做載體，共沉淀富集自來水中痕量氯化物，經(jīng)離心機(jī)分離后，用硝酸鐵/高氯酸溶液完全溶解沉淀物，加硫氰酸汞/甲醇溶液顯色，用分光光度計(jì)間接測定痕量氯離子，測定范圍為0.01～0.1mg/L[2].比濁法，是在水中加入適量硝酸銀制得懸浮液，再經(jīng)過對比光通過懸浮液后透射光的強(qiáng)度間接測定自來水中氯化物的含量，其測定范圍是0～6mg/L[3].電位滴定法，是通過在水中滴入硝酸銀，在滴加過程中，氯離子與銀離子的濃度發(fā)生變化，再用銀電極或氯離子選擇性電極作為指示電極，顯示在化學(xué)計(jì)量點(diǎn)附近發(fā)生的電位突躍，從而測出氯離子含量[4].此外，還有間接原子吸收法[5]、離子色譜法[6]、氣相色譜法[7]、離子選擇電極法[8]等.

本文采用氣相色譜法，測定赤峰地區(qū)自來水中三氯甲烷和四氯化碳的含量.這種方法具有準(zhǔn)確性好、靈敏度高、檢測范圍廣等特點(diǎn).

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 材料與方法

Agilent7890A GC型氣相色譜儀（美國安捷倫科技公司）;100ml容量瓶若干;膠頭滴管若干.三氯甲烷（分析純，天津市化學(xué)試劑供銷公司）;四氯化碳（分析純，沈陽華東試劑廠）;甲醇（色譜純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）.

2.2 檢測條件的測定

分別將三氯甲烷、四氯化碳及實(shí)驗(yàn)地區(qū)自來水（以下簡稱自來水）裝入試樣瓶中.通過改變進(jìn)樣口溫度、進(jìn)樣量、柱箱溫度、檢測器溫度的其中一項(xiàng)，保持其他三個條件不變，從而測定出每一項(xiàng)條件的最優(yōu)值.

2.2.1 最優(yōu)進(jìn)樣口溫度的測定

進(jìn)樣量為5μL，柱箱溫度為80℃保持2min，再以20℃/min升溫到160℃保持2min，檢測器溫度設(shè)置為200℃，分別測定進(jìn)樣口溫度為200℃、300℃時，三氯甲烷與四氯化碳標(biāo)準(zhǔn)試劑的氣相色譜圖.

從表1和表2可以看出，三氯甲烷在氣相色譜圖中的保留時間為1.9～2.0min，四氯化碳在氣相色譜圖中的保留時間為2.8～3.0min.從表1可以得知，三氯甲烷在進(jìn)樣口溫度為300℃時的峰面積大于其在進(jìn)樣口溫度為200℃時的峰面積;從表2可以得知，四氯化碳在進(jìn)樣口溫度為300℃時的峰面積大于其在進(jìn)樣口溫度為200℃時的峰面積.據(jù)此可推論，三氯甲烷和四氯化碳的最優(yōu)進(jìn)樣口溫度均為300℃.

2.2.2 最優(yōu)進(jìn)樣量的測定

在進(jìn)樣口溫度為200℃，柱箱溫度為80℃保持2min、20℃/min升溫到160℃保持2min，檢測器溫度為200℃的條件下，分別測定進(jìn)樣量為1μL與5μL時的三氯甲烷和四氯化碳標(biāo)準(zhǔn)試劑的氣相色譜圖.

表3為不同進(jìn)樣量時，三氯甲烷的色譜數(shù)據(jù).從表中數(shù)據(jù)可以得到，進(jìn)樣量為1μL時，三氯甲烷的峰面積大于其在進(jìn)樣量為5μL時的峰面積.表4為不同進(jìn)樣量時，四氯化碳的色譜數(shù)據(jù).從表4可以看出，四氯化碳在進(jìn)樣量為1μL時的峰面積大于其在進(jìn)樣量為5μL時的峰面積.據(jù)此可知，測定三氯甲烷與四氯化碳的氣相色譜圖的最優(yōu)進(jìn)樣量均為1μL.

2.2.3 最優(yōu)檢測器溫度的測定

在進(jìn)樣口溫度為200℃，進(jìn)樣量為5μL，柱箱溫度為80℃保持2min、以20℃/min升溫到160℃并保持2min的條件下，分別測定檢測器溫度為200℃和250℃時的三氯甲烷與四氯化碳標(biāo)準(zhǔn)試劑的氣相色譜圖.

表5為不同檢測器溫度下，三氯甲烷的色譜數(shù)據(jù).表6為不同檢測器溫度下，四氯化碳的色譜數(shù)據(jù).由表5可知，檢測器溫度為250℃時三氯甲烷的峰面積大于其在檢測器溫度為200℃時的峰面積;由表6可知，檢測器溫度為250℃時四氯化碳的峰面積大于其在檢測器溫度為200℃時的峰面積.據(jù)此可知，測定三氯甲烷與四氯化碳的氣相色譜圖的最優(yōu)檢測器溫度均為250℃.

2.2.4 最優(yōu)柱箱溫度的測定

在進(jìn)樣量為5μL，進(jìn)樣口溫度為200℃，檢測器溫度為200℃的條件下，分別測定柱箱溫度為80℃保持2min、以20℃/min升溫到200℃保持2min與80℃保持2min、以20℃/min升溫到160℃保持2min的三氯甲烷與四氯化碳標(biāo)準(zhǔn)試劑的氣相色譜圖.

表7和表8分別為不同柱箱溫度下，三氯甲烷與四氯化碳的氣相色譜數(shù)據(jù).從表7可以看出，當(dāng)柱箱溫度為200℃時，三氯甲烷的峰面積大于其在柱箱溫度為160℃時的峰面積.從表8可以看出，當(dāng)柱箱溫度為200℃時，四氯化碳的峰面積大于其在柱箱溫度為160℃時的峰面積.據(jù)此可知，測定三氯甲烷與四氯化碳的氣相色譜圖的最優(yōu)柱箱溫度為80℃保持2min、以20℃/min升溫到200℃，保持2min.

2.2.5 確定最佳檢測條件

由以上幾組對比實(shí)驗(yàn)可知，用氣相色譜法測定三氯甲烷和四氯化碳的最優(yōu)條件為：進(jìn)樣量1μL，進(jìn)樣口溫度300℃，柱箱溫度80℃保持2min、以20℃/min升溫到200℃保持2min，檢測器溫度250℃.

2.3 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

取100mL容量瓶6個，從1～6依次編號.用甲醇標(biāo)準(zhǔn)試劑（色譜純）標(biāo)定，1號容量瓶配制濃度分別為0mg/L、0mg/L的三氯甲烷和四氯化碳溶液，2號容量瓶配制濃度分別為7.39mg/L、1.594mg/L的三氯甲烷和四氯化碳溶液，3號容量瓶配制濃度分別為14.78mg/L、3.985mg/L的三氯甲烷和四氯化碳溶液，4號容量瓶配制濃度分別為22.17mg/L、7.97mg/L的三氯甲烷和四氯化碳溶液，5號容量瓶配制濃度分別為29.56mg/L、15.94mg/L的三氯甲烷和四氯化碳溶液，6號容量瓶配制濃度分別為59.12mg/L、31.88mg/L的三氯甲烷和四氯化碳溶液.

2.4 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

設(shè)定氣相色譜儀的測定條件為：進(jìn)樣量為1uL，進(jìn)樣口溫度300℃，柱箱溫度為80℃保持2min、以20℃/min升溫到200℃保持2min，檢測器溫度250℃.以上述條件測定1～6號試樣瓶中的標(biāo)準(zhǔn)溶液，得到色譜圖數(shù)據(jù).圖1為三氯甲烷的標(biāo)準(zhǔn)曲線圖，R2=0.9989，圖2為四氯化碳的標(biāo)準(zhǔn)曲線圖，R2=0.99844，擬合效果都非常好，因此，可以用來檢測赤峰地區(qū)自來水中的三氯甲烷和四氯化碳的含量.

2.5 自來水中三氯甲烷和四氯化碳含量的測定

準(zhǔn)確量取50mL自來水，加入一支100mL容量瓶中，用甲醇標(biāo)準(zhǔn)試劑標(biāo)定，搖晃瓶身使溶液混合均勻，即可制得自來水試樣溶液.用氣相色譜儀測定，數(shù)據(jù)如表9所示.

根據(jù)三氯甲烷標(biāo)準(zhǔn)曲線方程y=A+Bx（A= 0.5325;B=4107.6316）測得自來水試樣溶液中三氯甲烷的濃度為0.0285mg/L，換算可知，自來水中三氯甲烷的濃度為0.057mg/L;同理，根據(jù)四氯化碳標(biāo)準(zhǔn)曲線方程y=A+Bx（A=9.53;B=230325.3）可得自來水試樣溶液中四氯化碳的濃度為0.00083mg/L，換算測得自來水中四氯化碳的濃度為0.00166mg/L.

3 結(jié)論

通過實(shí)驗(yàn)過程可知，色譜條件中的進(jìn)樣量、進(jìn)樣口溫度、柱箱溫度、檢測器溫度都會對測定結(jié)果造成影響，通過對比得到最優(yōu)色譜條件為：進(jìn)樣量1μL、進(jìn)樣口溫度300℃、柱箱溫度為80℃保持2min并以20℃/min升溫到200℃保持2min、檢測器溫度250℃.并采用最優(yōu)色譜條件測定自來水中三氯甲烷和四氯化碳的濃度，三氯甲烷濃度為0.05 7mg/L、四氯化碳濃度為0.00166mg/L，均小于《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的自來水中三氯甲烷與四氯化碳標(biāo)準(zhǔn)濃度，證明該地區(qū)自來水符合國家標(biāo)準(zhǔn).

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