離子色譜在城市河道水環(huán)境污染監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

倪萌(長(zhǎng)沙市宇馳檢測(cè)技術(shù)有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410000)

0 引言

離子色譜與傳統(tǒng)的離子交換色譜柱色譜具有一定的差別，離子色譜屬于高效液相色譜，其樹(shù)脂具有一定的交聯(lián)度，交換容量比較低，能夠?qū)崿F(xiàn)淋出液的在線自動(dòng)連續(xù)電導(dǎo)檢測(cè)，在樹(shù)上淋洗液時(shí)可以使用柱塞泵。離子色譜法能夠很好的對(duì)溶液中的離子組分進(jìn)行分離分析，其中離子交換樹(shù)脂屬于固定相，并且分布有帶電荷的基團(tuán)以及能游動(dòng)的配位離子。離子交換色譜在加入到樣品之后，能夠在溶液洗脫的作用下與樹(shù)脂上的離子發(fā)生相應(yīng)的交換，與此同時(shí)能夠發(fā)生可逆交換吸附以及解吸，最終能夠很好的實(shí)現(xiàn)吸附平衡。

1 離子色譜的應(yīng)用介紹

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，離子色譜的應(yīng)用范圍也在逐漸擴(kuò)大，并且具有很好的發(fā)展空間，離子色譜在具體應(yīng)用過(guò)程中有著非常簡(jiǎn)便的操作，并且監(jiān)測(cè)結(jié)果比較精準(zhǔn)。離子色譜檢測(cè)是我國(guó)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，離子色譜檢測(cè)的結(jié)果，對(duì)我國(guó)環(huán)境有著非常重要的作用。工業(yè)企業(yè)在具體發(fā)展過(guò)程中需要對(duì)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)，在此過(guò)程中可以依據(jù)污水處理工作，而企業(yè)的發(fā)展和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的真實(shí)有效性有著非常大的聯(lián)系?？茖W(xué)合理的環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，能夠指導(dǎo)企業(yè)開(kāi)展相應(yīng)的污水處理運(yùn)行和保養(yǎng)工作。除此之外，企業(yè)也可以根據(jù)環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)判斷自身的污水處理是否符合國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)。在對(duì)水質(zhì)以及大氣等進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，離子色譜法能夠起到很好的作用和效果，工業(yè)企業(yè)在對(duì)廢水進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，利用離子色譜法能夠很好的保證穩(wěn)定性和精密度，所以該種方法得到了廣泛應(yīng)用。

2 環(huán)境監(jiān)測(cè)工作中應(yīng)用離子色譜

目前我國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)的主要任務(wù)是對(duì)重視環(huán)境監(jiān)測(cè)工作的開(kāi)展，對(duì)企業(yè)的污水排放進(jìn)行科學(xué)合理的控制。在對(duì)污水

排放環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，離子色譜在具體應(yīng)用過(guò)程中具有操作簡(jiǎn)便以及速度快的優(yōu)勢(shì)，從而得到了廣泛的應(yīng)用。

2.1 水環(huán)境監(jiān)測(cè)工作中應(yīng)用離子色譜

在對(duì)城市污水進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，如果采用傳統(tǒng)的檢測(cè)方法，那么要根據(jù)不同的監(jiān)測(cè)指標(biāo)采取相應(yīng)的方法，比如在對(duì)硫酸鹽進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，可以使用GB/T 11899—1989《水質(zhì) 硫酸鹽的測(cè)定 重量法》，這種方法在具體應(yīng)用過(guò)程中能夠保證具有一定的準(zhǔn)確度，但是在具體操作過(guò)程中具有一定的復(fù)雜性。在對(duì)水中的陰離子以及堿金屬等陽(yáng)離子進(jìn)行分析時(shí)，可以用離子色譜法。這種方法與傳統(tǒng)的分析方法相比較具有比較簡(jiǎn)便的操作，并且不會(huì)花費(fèi)很長(zhǎng)的時(shí)間。在對(duì)城市污水進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，可以采用離子色譜前處理輔助系統(tǒng)，該種系統(tǒng)在具體應(yīng)用過(guò)程中不僅能夠有效去除金屬離子和有機(jī)質(zhì)，并且不會(huì)對(duì)色譜柱柱效產(chǎn)生很大的影響。因此，在對(duì)城市污水進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，該種方法得到了廣泛應(yīng)用。為了確保檢測(cè)結(jié)果具有一定的準(zhǔn)確度，在具體監(jiān)測(cè)過(guò)程中要重視去除有機(jī)質(zhì)。

環(huán)境監(jiān)測(cè)工作包含了降水的監(jiān)測(cè)，在對(duì)降水進(jìn)行常規(guī)的監(jiān)測(cè)時(shí)，可以用離子色譜法，這種方法能夠起到很好的作用和效果。在測(cè)定降水監(jiān)測(cè)離子時(shí)，科學(xué)合理的應(yīng)用離子色譜儀，也能夠很好的節(jié)省檢驗(yàn)的時(shí)間，保證結(jié)果的正確。

另外，環(huán)境水質(zhì)分析也是環(huán)境監(jiān)測(cè)的一項(xiàng)重要工作。使用離子色譜儀，一般在20～30 min內(nèi)可以對(duì)氟、氯化物、亞硝酸氮、硝酸氮、硫酸鹽等現(xiàn)有項(xiàng)目進(jìn)行分析和測(cè)試。通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)溶液的準(zhǔn)備，選擇適當(dāng)?shù)臐舛?，為各?xiàng)目的混合溶液，然后制定標(biāo)準(zhǔn)曲線，使用標(biāo)準(zhǔn)曲線對(duì)環(huán)境水質(zhì)樣品進(jìn)行定量分析，其精確度可以達(dá)到質(zhì)量管理指標(biāo)，并且符合環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)室要求事項(xiàng)。

檢測(cè)污染源樣本時(shí)，為了防止分離柱受到破壞，樣本分析前要對(duì)樣品進(jìn)行處理，這主要是受到了分離柱的特性影響，進(jìn)行土壤樣品等固態(tài)檢測(cè)時(shí)，應(yīng)該通過(guò)超聲波、溶液沉淀等提取溶液內(nèi)的離子，然后進(jìn)行分析處理。

2.2 大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)工作中應(yīng)用離子色譜

大氣中氯化氫含量很低，但垃圾處理廠及其他場(chǎng)所垃圾自發(fā)燃燒，使塑料垃圾燃燒，這些地區(qū)的氯化氫含量相對(duì)較高。濃度過(guò)高的氯化氫能夠改變周圍環(huán)境，長(zhǎng)期暴露在這樣的環(huán)境下，對(duì)周圍居民的機(jī)體健康會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的負(fù)面影響。傳統(tǒng)的檢測(cè)方法是很難探測(cè)到氯化氫含量，離子色譜法能夠準(zhǔn)確地測(cè)量大氣中氯化氫的含量。具體測(cè)試方法如下：先提取樣品，參照“空氣與廢氣監(jiān)測(cè)與分析方法”，取兩根大型氣泡吸收管，串聯(lián)后分別抽入10 mL吸收液體(2 mmol NaHCO3，1.3 mmol Na2CO3)。在吸水管內(nèi)的空氣吸入入口處放置微孔濾膜過(guò)濾器(孔徑0.30 μm)，按照1 L/min的流量收集60 min的氣體。抽樣后，將吸收液轉(zhuǎn)移到60 mL聚乙烯瓶，帶到實(shí)驗(yàn)室，用離子色譜進(jìn)行分析測(cè)試。分析條件：陰離子交換柱，流速800 L/min,溫度200 ℃,注入量20μL。化學(xué)抑制柱在檢測(cè)時(shí)能夠發(fā)揮很好的作用，所選擇的離子色譜儀高要具有較高的靈敏度和較低的檢出限。同時(shí)，機(jī)器在分析時(shí)只需要淋洗液和再生劑，不需要其他試劑，因此可以減少藥物對(duì)環(huán)境的污染。用這種方法測(cè)試樣品時(shí)，可以科學(xué)合理的顯示結(jié)果。使用離子色譜法在大氣中檢測(cè)有毒有害物質(zhì)如氯化氫等，是一種方便、快捷且目前非常受歡迎的對(duì)大氣環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)的方法[1]。

3 對(duì)城市河道水環(huán)境污染進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，應(yīng)用離子色譜

以河水中存在的各種離子的基本特性為基礎(chǔ)，根據(jù)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)劃分各項(xiàng)技術(shù)的適用界限，選定兩性離子作為交換組，分析包含在城市河流污染水里的有機(jī)分子，對(duì)技術(shù)交換柱進(jìn)行切換，設(shè)計(jì)相應(yīng)的應(yīng)用步驟[2]。

在獲得城市河流環(huán)境的樣品中，將測(cè)試的樣品放在液壓泵中，打開(kāi)閥門使樣品流入，選擇適用檢測(cè)技術(shù)的水質(zhì)樣品，以離析分離柱樣品。從分離色譜中提取樣品，控制樣品的流入速度，使用分水中包含的多種離子成分，檢測(cè)水質(zhì)酸度和堿度，使用導(dǎo)電裝置分離廢液。分析城市河流環(huán)境的多種復(fù)雜構(gòu)成，并在水質(zhì)環(huán)境污染檢測(cè)的基礎(chǔ)上直接寫(xiě)入數(shù)據(jù)信息。根據(jù)以上設(shè)計(jì)的離子色譜使用過(guò)程，結(jié)合城市河川水質(zhì)現(xiàn)狀，在以下3個(gè)方面進(jìn)行城市河道水質(zhì)污染檢測(cè)和離子色譜應(yīng)用的分析和探討。

3.1 在對(duì)城市河道水的陰陽(yáng)離子進(jìn)行劃分時(shí)，應(yīng)用離子色譜

以離子的排斥性為標(biāo)準(zhǔn)，從城市河道環(huán)境污染樣品中分離出小分子，改變水中一般無(wú)機(jī)離子的等價(jià)特性，包括負(fù)一價(jià)氟離子、負(fù)一價(jià)氯離子、負(fù)二價(jià)氮氧離子、負(fù)四價(jià)磷硫離子。濃縮水質(zhì)，過(guò)濾影響離子色譜檢測(cè)的重復(fù)元素等價(jià)元素，最終找出在水質(zhì)污染環(huán)境下最高的陰離子濃度。使用同一濃度的淋洗裝置，根據(jù)元素的剃度加熱7 min，并且分離，分離過(guò)程中要抑制正離子和負(fù)離子的交換[3]。有選擇性的使用離子色譜可取代傳統(tǒng)檢測(cè)中使用的其他化學(xué)物質(zhì)，并可將有機(jī)酸和無(wú)機(jī)酸分開(kāi)，使傳統(tǒng)檢測(cè)工作簡(jiǎn)單化。此進(jìn)程中不使用其他檢測(cè)設(shè)備，能有效控制檢測(cè)成本，避免在技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中出現(xiàn)浪費(fèi)。使用低濃度鹽酸和DAP做試劑，分離水質(zhì)中包含的氮?dú)潆x子、鉀離子、鈣離子這樣的陽(yáng)離子，加入離子聚合物，與鹽酸和疏水離子交換，淋洗。將一次進(jìn)樣檢測(cè)法引入相應(yīng)的分離柱之后，沉淀的負(fù)離子依附在分離柱上端，根據(jù)離子價(jià)從高到低進(jìn)行排列。15 min后可分離水中的陰離子和陽(yáng)離子。以離子色譜剃度為基礎(chǔ)的檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)成熟，可以直接在水環(huán)境中進(jìn)行離子分割。

3.2 水環(huán)境污染酸堿性檢測(cè)

有機(jī)酸是污染水質(zhì)環(huán)境的主要物質(zhì)之一。為了更好地掌握城市河流水質(zhì)污染的現(xiàn)狀，分離陰離子和陽(yáng)離子，在水質(zhì)樣品中檢測(cè)出水質(zhì)污染的酸度和堿度。首先，要稀釋水質(zhì)樣品，再取城市河流10 mL稀釋為5%濃度，用化學(xué)pH測(cè)試用紙對(duì)水樣品進(jìn)行初始pH測(cè)試，與此同時(shí)，對(duì)水質(zhì)環(huán)境進(jìn)行pH測(cè)試。假定pH測(cè)試中，測(cè)試用紙大于7.0，表示水質(zhì)中含有堿性物質(zhì)，如果pH測(cè)試用紙的測(cè)試值低于7，表示水質(zhì)中含有腐蝕性酸性物質(zhì)。其次，獲取一般的酸，如檸檬酸，乳酸，焦油酸等；控制酸的空基，最大限度地利用氣相色譜，利用新的離子團(tuán)，利用樣品填滿離子團(tuán)的空隙，形成較強(qiáng)的酸性離子團(tuán)，提高分離基的選擇，和堿性離子OH-結(jié)合，形成氫鍵。分析城市河流水質(zhì)環(huán)境的親水有機(jī)酸條件，尋找與測(cè)試酸度相一致的堿性離子，在水質(zhì)中確定游離形態(tài)的酸性離子，確認(rèn)是否是腐蝕性酸性物質(zhì)。檢查樣品是否與水質(zhì)有相互排斥的效果，通過(guò)各種測(cè)試求出結(jié)果的平均值，并將得出的平均值與水溶性酸物質(zhì)進(jìn)行比較[4]。

4 實(shí)驗(yàn)論證分析

在本實(shí)驗(yàn)的研究對(duì)象中隨機(jī)選擇特定城市的河流，選擇樣品的pH、溫度、含氧及其他數(shù)據(jù)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)中生成的數(shù)據(jù)得出結(jié)論。在城市河道水質(zhì)環(huán)境污染檢測(cè)中獲得的檢測(cè)結(jié)果比較接近實(shí)際結(jié)果，檢測(cè)誤差有效減少。

5 結(jié)語(yǔ)

由以上可知，離子色譜儀的應(yīng)用促進(jìn)了很多行業(yè)的發(fā)展，在環(huán)境監(jiān)測(cè)工作中也起到了非常重要的作用，該項(xiàng)技術(shù)能夠促進(jìn)我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展。