離子色譜儀測定水中陰離子的實(shí)驗(yàn)研究

金榕

摘要：本文研究的主要內(nèi)容是測定水中陰離子過程中，離子色譜儀的應(yīng)用。文章首先對離子色譜分離的技術(shù)與陰離子進(jìn)行簡要概述，其次，對實(shí)驗(yàn)方法中的儀器、試劑進(jìn)行探討，最后對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)且深入地分析，包括將離子色譜法與傳統(tǒng)的化學(xué)分析法進(jìn)行分析、分析淋洗液濃度配比對陰離子保留時間的影響以及在確定淋洗液配比條件下對標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的測定結(jié)果進(jìn)行分析。希望通過本文的實(shí)驗(yàn)分析，可以為今后利用離子色譜法測定水中陰離子提供借鑒。

關(guān)鍵詞：離子色譜儀;水質(zhì)監(jiān)測;陰離子

Abstract：the main content of this paper is the application of ion chromatograph in the determination of anions in water. Firstly，the technology of ion chromatography separation and anions are briefly summarized. Secondly，the instruments and reagents in the experimental methods are discussed. Finally，the experimental results are analyzed in detail and deeply，including the analysis of ion chromatography and traditional chemical analysis The influence of the concentration ratio of eluent on the anion retention time and the determination results of reference materials under the condition of determining the ratio of eluent were analyzed. It is hoped that the experimental analysis in this paper can provide reference for the determination of anions in water by ion chromatography in the future.

Keywords：ion chromatograph;Water quality monitoring;anion

前言：離子色譜的由來的基礎(chǔ)是離子交換色譜，從本質(zhì)上來講，離子色譜是一種液相色譜分析技術(shù)，該技術(shù)的優(yōu)勢眾多，包括利用該技術(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的速度較快，具有較高的靈敏度以及選擇性等，該技術(shù)可以有效檢測無機(jī)性或者親水性的陰離子或者陽離子。同時，利用離子色譜儀進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和分析還可以在同一時間內(nèi)完成多組的實(shí)驗(yàn)分析工作。尤其是在監(jiān)測水質(zhì)環(huán)境的過程中，利用離子色譜儀這種工具和技術(shù)可以將水中的陰離子濃度在最短的時間內(nèi)監(jiān)測并分析出來。

1離子色譜分離與陰離子概述

離子交換是利用離子色譜進(jìn)行分離時主要依靠的原理，在分離離子的過程中，必然會用到離子交換樹脂這一介質(zhì)，并且，這一介質(zhì)還具有低交換容量的特質(zhì)，在分離過程中使用到的填料主要為有機(jī)性的離子交換樹脂。該種樹脂通過磺酸基這種物質(zhì)的介入，可以將自己的屬性轉(zhuǎn)換為陽離子且就有強(qiáng)酸性，同時，將叔胺基引入之后，離子可以轉(zhuǎn)換為陰離子且具有強(qiáng)堿性。交換樹脂的物理特性包括表殼較薄、孔隙較大、表面呈多孔型等，這些特點(diǎn)都有助于樹脂可以在最短的時間內(nèi)完成交換，以達(dá)到平衡的效果。此外，離子交換樹脂不僅耐酸還耐堿，這說明它可以應(yīng)用于任何PH值的環(huán)境中，泛用性較強(qiáng)，并且使用壽命較長[1]。

CI-、NO3-、SO，這三種陰離子是水環(huán)境中最為常見的，如果利用傳統(tǒng)的化學(xué)分析法監(jiān)測這三種陰離子需要使用到三種不同的方式，不僅費(fèi)力也耗費(fèi)時間，而使用離子色譜法則可以在同一時間完成這三種陰離子的監(jiān)測工作，并且，在處理樣品的過程中，傳統(tǒng)化學(xué)分析法也無法與離子色譜法相提并論，因此，在檢測水環(huán)境中陰陽兩離子的濃度時，可以優(yōu)先選用離子色譜法。在本文的實(shí)驗(yàn)中，會用離子色譜法與傳統(tǒng)的化學(xué)分析法對水環(huán)境中這三種陰離子進(jìn)行分別監(jiān)測，將得到的結(jié)果劃分為重現(xiàn)性、精密度等對兩種方法的監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上，優(yōu)化淋洗液濃度的配比工作[2-3]。

2實(shí)驗(yàn)方法

2.1儀器與試劑

本次實(shí)驗(yàn)中使用到的離子色譜儀的型號為ICS-90A，在淋洗液的配置中，含有碳酸鈉4.5mmol/L以及碳酸氫鈉0.8mmol/L。色譜主機(jī)的壓力為4-6MPa，流動相的流速為每分鐘1.0mL。

在測量水中的CI-時，本次實(shí)驗(yàn)選用的是硝酸銀滴定法，在測量的過程中必要配置好多種試劑，包括氯化鈉和鉻酸鉀等，在標(biāo)定硝酸銀的過程中，必須借助標(biāo)準(zhǔn)的氯化鈉溶液，不能使用其他的溶液，在確定樣品中氯化物的含量時，需要使用硝酸銀的滴定數(shù)。

在測定水中NO3-的濃度時，采用的是化學(xué)分析法中的紫外分光光度法使用這種方法需要用到配制出包括鹽酸溶液、氫氧化鈉溶液以及硫酸鋅溶液在內(nèi)的多種溶液，利用這些溶液將標(biāo)準(zhǔn)的曲線繪制出來。在檢測樣品之前，需要進(jìn)行必要的預(yù)處理工作，之后，將鹽酸溶液加入其中，使用紫外分光光度計將吸光度確定下來，在此基礎(chǔ)上，將樣品硝酸鹽氮含量確定下來。

在檢測水中的SO42-的濃度時，使用的是傳統(tǒng)化學(xué)分析法中的鉻酸鋇分光光度法，使用這種方法同樣需要配置包括鹽酸、硫酸鹽、氨水在內(nèi)的多種溶液，在繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線時，需要借助硫鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液，在樣品中加入鹽酸并加熱煮沸5分鐘，再將鉻酸鋇懸濁液加入樣品中繼續(xù)煮沸5分鐘，最后加入氨水冷卻，將最開始5毫升的濾液舍棄，最終將濾液置于比色管中，利用分光光度計將吸光度測量出來，進(jìn)而利用曲線計算，將樣品中的硫鹽酸含量計算出來。

3實(shí)驗(yàn)結(jié)果與探討

3.1離子色譜法實(shí)驗(yàn)結(jié)果與傳統(tǒng)化學(xué)分析法的比較

利用離子色譜法與傳統(tǒng)的化學(xué)分析法對水質(zhì)樣品進(jìn)行測定，其具體的結(jié)果見表1所示：

通過對表1的觀察可以了解到，與水質(zhì)監(jiān)控要求中的相對偏差最大允許值相比，該實(shí)驗(yàn)中的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差均較小，這一點(diǎn)體現(xiàn)出了無論是傳統(tǒng)的化學(xué)分析法還是新穎的離子色譜法，在重現(xiàn)性和精密度上都有良好的表現(xiàn)。同時，由于傳統(tǒng)的化學(xué)分析法需要使用到多種試劑，并且需要進(jìn)行滴定、比色以及過濾等多個步驟，導(dǎo)致人為操作和系統(tǒng)的誤差相對較大，但這些需要人為操作的步驟在離子色譜法中均不存在，因此，相對誤差較小。此外，在使用的人員數(shù)量以及實(shí)驗(yàn)的時間上，離子色譜法具有明顯的優(yōu)勢。

3.2淋洗液濃度配比對陰離子保留時間的影響

應(yīng)用離子色譜法可以將以往需要人工進(jìn)行的滴定以及過濾化學(xué)分析方法都舍棄掉，但在實(shí)際的操作過程中，必須配備自動進(jìn)樣系統(tǒng)，否則，實(shí)驗(yàn)的運(yùn)行時間就會大大增加，為實(shí)驗(yàn)帶來阻力。鑒于離子色譜儀的流速固定，只能從淋洗液濃度這一突破口將離子的保留時間縮短。將NaHCO3濃度固定0.8mmol/L，對碳酸鈉的濃度進(jìn)行調(diào)整，具體的情況見圖1。

從圖1可知，碳酸鈉濃度與離子保留時間呈反比，由于峰重疊，基線不能分離。將碳酸鈉的濃度固定為4.5mmol/L對NaHCO3的濃度進(jìn)行調(diào)整，具體見圖2

從圖2可知，三種物質(zhì)的保留時間呈現(xiàn)出先升高再降低的模式，且降幅不明顯，因此NaHCO3濃度對離子保留時間影響不大。最終將NaHCO3固定為1.4mmol/L，不斷調(diào)整碳酸鈉的濃度，具體見圖3。

見圖3可知，碳酸鈉濃度至8mmol/L時，峰重疊，基線不能分離。

每一臺離子色譜儀的淋洗液系統(tǒng)都是固定的，一旦體系濃度過大就會導(dǎo)致柱離子在單位時間內(nèi)大量出現(xiàn)，導(dǎo)致柱壓加大，柱溫升高，致使超信號現(xiàn)象的出現(xiàn)，此時分離柱被污染的概率增大，對分析結(jié)果產(chǎn)生嚴(yán)重影響[4-5]。為了儀器能夠安全使用，以及方便后期的保養(yǎng)，可以將儀器淋洗液的配比改為碳酸鈉7mmol/L，碳酸氫鈉1.4mmol/L。

3.3在確定淋洗液配比條件下對標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的測定結(jié)果

在新淋洗液的配比下重新測定，具體情況見表2。

根據(jù)表2可以得出，對于同一個離子色譜儀，加大淋洗液的濃度之后，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)各項(xiàng)參數(shù)測定值仍然沒有超出各個范圍，且個相對標(biāo)準(zhǔn)偏差與水質(zhì)監(jiān)測質(zhì)量控制的要求相符。

結(jié)束語：

在水環(huán)境的監(jiān)測工作中，及時摒棄原有的化學(xué)分析法，使用離子色譜法可以有效地減少人員和時間成本的消耗。同時，配置好與儀器適應(yīng)的淋洗液濃度可以檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性以及分析效率大幅提升。

參考文獻(xiàn)：

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