離子色譜法測(cè)定降水中的鉀、鈣、鈉、鎂離子

施奕佳，袁寧寧

（上海市黃浦區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)站，上海 200001）

現(xiàn)今，降水含量元素一直是飽受關(guān)注的測(cè)定目標(biāo)。本文通過離子色譜法對(duì)鉀、鈣、鈉、鎂四種組合成分做出測(cè)定，從而進(jìn)一步明晰關(guān)于水質(zhì)硬度存在的決定性因素。經(jīng)過相關(guān)數(shù)據(jù)調(diào)查可以發(fā)現(xiàn)：水質(zhì)能夠依據(jù)離子含量構(gòu)成作出硬度區(qū)分。如若水質(zhì)硬度較高，便會(huì)對(duì)人體機(jī)能產(chǎn)生極高的傷害，甚至產(chǎn)生病變等情況。

1 離子色譜法的相關(guān)概述

1.1 離子色譜法的工作原理

離子色譜法的應(yīng)用十分定向，主要針對(duì)離子物質(zhì)進(jìn)行檢析。離子色譜法相對(duì)于其他檢測(cè)方法來說，檢測(cè)數(shù)據(jù)真實(shí)且偏差度較小。使用離子色譜法對(duì)離子元素做出測(cè)定時(shí)，能夠具備較寬泛的分析范圍，排除高效離子流動(dòng)的基礎(chǔ)上對(duì)混合離子進(jìn)行二次檢測(cè)分離[1]。隨著現(xiàn)階段此技術(shù)的大范圍應(yīng)用和突破，分離色譜技術(shù)已經(jīng)趨于智能化。不僅檢驗(yàn)操作手段十分便捷，并且對(duì)于水質(zhì)中流動(dòng)的配位離子也能夠通過采樣做出無機(jī)區(qū)分。這樣一來，即使在前期設(shè)定的溶液因?yàn)榭陀^條件制約難以順利融入或者脫離，后期也可以通過此方法的介入達(dá)成基團(tuán)維護(hù)，持續(xù)跟進(jìn)平衡狀態(tài)的控量。

1.2 離子色譜法的特點(diǎn)

離子色譜技術(shù)所擁有的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)十分顯著，主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：其一，即為所需檢測(cè)的時(shí)間較短且精確度較高。通常來說，利用離子色譜技術(shù)對(duì)降水中的鉀、鈣、鈉、鎂離子進(jìn)行測(cè)定時(shí)，耗時(shí)區(qū)間只需要五至二十分鐘。在傳統(tǒng)的檢測(cè)過程中，往往需要消耗大量的人力和物力同時(shí)應(yīng)用操作，其中人員操作水平的高低與否也起到?jīng)Q定性的作用。隨著離子色譜法的有效應(yīng)用，進(jìn)一步突破解決了傳統(tǒng)操作模式帶來的弊端。這不僅有效地規(guī)避了人員在操作過程中由于個(gè)人及不可控客觀因素帶來的不當(dāng)行為，還能夠進(jìn)一步保證操作數(shù)值的精準(zhǔn)性，避免物力的二次消耗[2]。其二，即為檢測(cè)離子的靈敏度較高。在針對(duì)鈣、鎂離子進(jìn)行測(cè)定時(shí)，現(xiàn)有的離子色譜法完全可以滿足依據(jù)離子成分進(jìn)行過篩分離。但是需要注意的是，由于降水中的測(cè)定離子具有流通性，導(dǎo)致整個(gè)檢測(cè)過程并不完全受控。為了準(zhǔn)確控制檢測(cè)結(jié)果的真實(shí)性，就需要將檢測(cè)樣品做好質(zhì)量預(yù)估并衡定計(jì)算值，保證具備一定的數(shù)值流動(dòng)區(qū)間，而不是過于嚴(yán)密的將其控制在一個(gè)定量值上，進(jìn)行反復(fù)測(cè)量。其三，即為分離柱的穩(wěn)定性高。目前針對(duì)降水中的鉀、鈣、鈉、鎂離子有很多測(cè)定方法，不只局限在離子色譜法上，實(shí)驗(yàn)室常用的以光度法和原子吸收法兩種為主?？陀^地說，雖然就測(cè)定過程和結(jié)果來看優(yōu)弊不一，但是離子色譜法在分離過篩的過程中填料可以將硅膠摒棄，轉(zhuǎn)向替代為堿度較強(qiáng)或者酸度較強(qiáng)的溶液。在此基礎(chǔ)上采用交換度較高且容量度較低的樹脂材料，對(duì)樹脂負(fù)倍電荷進(jìn)行高效液相分離。使用此方法，確保所檢離子成分充分的情況下，加強(qiáng)對(duì)于成本的控制。這樣一來，便無需擔(dān)心填料需求比值失衡或是消耗成本過高導(dǎo)致檢測(cè)無法順利開展等諸多問題?，F(xiàn)今，很多供水單位以及飲用水工廠也捕捉到此點(diǎn)，找到所需契機(jī)進(jìn)行市場(chǎng)大規(guī)模投放和推廣，滿足資源的可持續(xù)發(fā)展和利用。

2 離子色譜法測(cè)定降水中的鉀、鈣、鈉、鎂離子

2.1 方法原理

對(duì)于所要檢測(cè)的降水量進(jìn)行等同比值毫升數(shù)的取樣，通過陰變量離子色譜柱的分離使用，對(duì)水質(zhì)中所含有的鉀、鈣、鈉、鎂離子做出測(cè)定。操作注意事項(xiàng)眾多，設(shè)備的選取務(wù)必保證前后的操作一致性，依據(jù)峰面定性和持續(xù)時(shí)間作出綜合的評(píng)定和測(cè)量，經(jīng)過大數(shù)據(jù)比對(duì)離子分離率較強(qiáng)的設(shè)備隸屬于美國戴安[3]。其中需要制備的原液為硫酸鹽、氯氟化物，調(diào)和液為硫酸根以及氫氧化鉀溶液。原液的調(diào)和純度直接決定著測(cè)定數(shù)據(jù)精密度，只有切實(shí)滿足上述客觀條件，才能進(jìn)一步提煉篩查鉀、鈣、鈉、鎂離子的純度。

2.2 試驗(yàn)過程

具體試驗(yàn)過程主要分為四個(gè)步驟。首先，制備定量的所需原液，在350 ml的容量瓶中先行倒入650 mg/L的氯氟化物，通過液體稀釋飽和度確立硫酸鹽溶液容量的投放。需要注意的是為保證制備試劑的純度，通常會(huì)調(diào)低所需試劑含量的純水注入?yún)?shù)比。后期相關(guān)數(shù)據(jù)的勘測(cè)和試驗(yàn)結(jié)果的多次比對(duì)，切實(shí)遏制了此點(diǎn)做法。正確的做法應(yīng)當(dāng)是發(fā)覺所測(cè)定離子的分子構(gòu)成達(dá)到10 mg/L時(shí)，就立即注入等同的純水進(jìn)行稀釋混勻，對(duì)于各項(xiàng)離子的濃度稀釋要求在試驗(yàn)遵循準(zhǔn)則上有明確的標(biāo)準(zhǔn)，可以按照規(guī)范做出具體參考。其次，在一次試劑測(cè)定完畢，檢測(cè)數(shù)據(jù)記錄后需要立即對(duì)測(cè)定儀器進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化調(diào)試，保證二次及多次數(shù)據(jù)比對(duì)時(shí)盡可能減少客觀因素影響導(dǎo)致的誤差[4]。再次，在離子色譜儀中注入降水測(cè)定樣品，時(shí)刻調(diào)整進(jìn)樣器的含量比值，投放標(biāo)準(zhǔn)可以確立為少樣多次。衡定標(biāo)準(zhǔn)需要保持一致性，以標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)含量的濃度劃分從低到高放入。鉀、鈣、鈉、鎂離子的測(cè)定含量取值以峰面積的曲線走向?yàn)閰⒖紭?biāo)準(zhǔn)，在實(shí)際的應(yīng)用過程中，樣品數(shù)據(jù)的確立對(duì)象不必設(shè)限，相同參數(shù)設(shè)備應(yīng)用和相同溶劑的制備下的數(shù)據(jù)一樣具備真實(shí)性。最后，進(jìn)行離子交換測(cè)定，依據(jù)鉀、鈣、鈉、鎂離子在降水中的呈現(xiàn)濃度，從而進(jìn)行溶液電導(dǎo)分離。由于在溶液交互過程中對(duì)于所保留的時(shí)間存在差異，衡量范圍即需要取中間值做出反復(fù)比對(duì)。

2.3 注意事項(xiàng)

制定注意事項(xiàng)時(shí)，主要依據(jù)頻發(fā)問題做出總結(jié)，體現(xiàn)在以下三點(diǎn)：其一，在基準(zhǔn)溶液試劑配制時(shí)需要利用高純度水源的注入，及時(shí)遏制氣泡產(chǎn)生并維持試驗(yàn)線型穩(wěn)定性，保證所需數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度。其二，原液的制備中往往會(huì)忽略過濾系統(tǒng)的使用，此環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題直接導(dǎo)致的因素就是管道流通性受到影響。在不具有完備過濾系統(tǒng)的情況下，為解決此點(diǎn)可以增設(shè)0.50 μm的濾膜進(jìn)行過濾，防止雜質(zhì)進(jìn)樣。其三，對(duì)于每項(xiàng)降水樣品測(cè)定后需要及時(shí)對(duì)使用設(shè)備進(jìn)行清洗，不僅局限在運(yùn)行儀器上，控制器也要進(jìn)行等同活化，以此加劇運(yùn)行速率的提升。

2.4 具體應(yīng)用

在客觀地對(duì)色譜法進(jìn)行概念界定時(shí)能夠發(fā)現(xiàn)，它所具備的應(yīng)用途徑十分寬泛。離子色譜法作為其中的一項(xiàng)應(yīng)用分支，在降水中對(duì)于鉀、鈣、鈉、鎂離子的測(cè)定在交換力方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。僅從樹脂材料的使用這一點(diǎn)來看，就值得全面推廣和使用。同時(shí)，在測(cè)定降水樣品的過程中并沒有操作頻次上的限制，而是可以一次連續(xù)的進(jìn)樣。經(jīng)過這次試驗(yàn)后的數(shù)據(jù)研究能夠發(fā)現(xiàn)，水質(zhì)離子含量比值不同對(duì)人們生活的影響。就目前試驗(yàn)方法來看，離子色譜法在其領(lǐng)域上的應(yīng)用是最為高效且快捷的，避免人力過多消耗的同時(shí)，節(jié)約使用成本[5]。

總的來說，離子色譜技術(shù)在未來的應(yīng)用前景是十分可觀的。由于人們思維觀念的不斷提升，主觀意識(shí)也在隨之加強(qiáng)。水源作為生活中必需項(xiàng)的存在，被各行各業(yè)廣泛流通利用，優(yōu)勢(shì)雖多但也因此產(chǎn)生多種污染。雖然日常生活使用水源質(zhì)量的要求還不算太過于嚴(yán)苛，但是飲用水中鉀、鈣、鈉、鎂離子的含量把控尤為重要。如若水源中雜質(zhì)化合物過多，會(huì)直接影響到人類的身體健康。針對(duì)于此，我國供水行業(yè)也根據(jù)目前所存在的問題制定了新的執(zhí)行方針和解決方案，經(jīng)過反復(fù)多次的離子色譜試驗(yàn)數(shù)據(jù)比對(duì)，測(cè)定結(jié)果更傾向于離子質(zhì)量和濃度的正向線性關(guān)系反饋。也就是說，測(cè)定人員需要在所需降水中衡定鉀、鈣、納、鎂離子的濃度。但是在此過程中需要明確的是，無論測(cè)量個(gè)體和頻次定位在哪項(xiàng)取值內(nèi)，測(cè)量值的偏差都不可超過2%。穩(wěn)定此條件的基礎(chǔ)上，對(duì)于回收試驗(yàn)的計(jì)算回收率可以做出進(jìn)一步的參數(shù)提升。綜上所述，降水樣品測(cè)量離子狀態(tài)趨于穩(wěn)定的情況下，可以根據(jù)其存?zhèn)涮刭|(zhì)投向市場(chǎng)應(yīng)用中。以生產(chǎn)礦泉水的產(chǎn)業(yè)為例，可以利用離子色譜法對(duì)水源中鉀、鈣、鈉、鎂離子做出測(cè)定，合理控量水質(zhì)的硬度[6]。同時(shí)，能夠有效解決工業(yè)循環(huán)體系內(nèi)水質(zhì)復(fù)雜的問題。雖然此項(xiàng)技術(shù)的操作要求相對(duì)于其他檢測(cè)技術(shù)較為便捷，但是對(duì)于試劑制備的技術(shù)人員依舊需要符合執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，避免因?yàn)樵噭┱{(diào)配不當(dāng)產(chǎn)生純水濃度占比較少或是沉淀物生成較多等負(fù)面情況，影響數(shù)據(jù)的失真，導(dǎo)致無法在生產(chǎn)環(huán)節(jié)大規(guī)模的投放應(yīng)用，造成不必要的效益損失。相信在日后隨著社會(huì)的不斷發(fā)展以及科技的進(jìn)步，生活用水以及飲用水源都會(huì)等同作出提升。

3 結(jié)論

目前，離子色譜法所具有的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)使它進(jìn)一步開拓了此領(lǐng)域的投放占比空間。通過該方法對(duì)于降水中鉀、鈣、鈉、鎂離子的含量測(cè)定，越發(fā)明確其測(cè)定數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，且水質(zhì)硬度的改善也起到了至關(guān)重要的作用。客觀地說，離子色譜法的出現(xiàn)突破了傳統(tǒng)方法測(cè)定下存在的眾多弊端，比如污染源較多、試用劑的浪費(fèi)和所檢設(shè)備的消耗等等。相信隨著日后科學(xué)技術(shù)不斷的提升，離子色譜法的應(yīng)用會(huì)有更為廣闊的發(fā)展空間。