离子色谱法与传统方法测定水体中阴离子的比较

陈舰 吴亚榕

(东莞理工学院 化学与环境工程学院，广东东莞 523808)

1 离子色谱法概述

离子色谱是高效液相色谱的一种，故又称高效离子色谱 (HPIC)或现代离子色谱，其区别传统离子交换色谱柱色谱主要是树脂具有很高的交联度和较低的交换容量，进样体积很小，用柱塞泵输送淋洗液通常对淋出液进行在线自动连续电导检测。离子色谱法是高效液相色谱法中分离分析溶液中离子组分的方法。离子色谱中使用的固定相是离子交换树脂。离子交换树脂上分布有固定的带电荷的基团和能游动的配位离子。当样品加入离子交换色谱后，如果用适当的溶液洗脱，样品离子即与树脂上能游动的离子进行交换，并且连续进行可逆交换吸附和解吸，最后达到吸附平衡。食品制造行业、制药业、纺织业等行业都有着离子色谱的应用。现代技术的发展更为离子色谱的应用提供了良好的发展空间，越来越简便的操作、更加精准的监测结果都为离子色谱的应用提供了基础。

1.1 研究意义

离子色谱是高效液相色谱的一种，故又称高效离子色谱 (HPIC)或现代离子色谱，其有别于传统离子交换色谱柱色谱的主要是树脂具有很高的交联度和较低的交换容量，进样体积很小，用柱塞泵输送淋洗液通常对淋出液进行在线自动连续电导检测。离子色谱法是高效液相色谱法中分离分析溶液中离子组分的方法。

传统的化学方法测定水中阴离子存在准备工作繁琐、灵敏度差等缺点，通过对离子色谱法的学习与掌握，通过实验数据的分析和讨论验证离子色谱具有选择性好、灵敏度高，准确性高，稳定性好，检测限低等优点。

食品制造行业、制药业、纺织业等行业都有着离子色谱的应用。现代技术的发展更为离子色谱的应用提供了良好的发展空间，越来越简便的操作、更加精准的监测结果都为离子色谱的应用提供了基础。

2 实验过程

2.1 主要仪器和试剂

ICS900-RFC30-AS-DV离子色谱仪配有阴离子色谱柱AG19/AS194 mm、抑制器ASRS 300、电导检测器、串联泵、淋洗液等;超声波清洗器;PHS-2型酸度计;氟离子选择;饱和甘汞电极;电磁搅拌器;容量瓶1000 mL，100 mL;吸量管10 mL;721型分光光度计;烘箱;离心机。

试剂:氯化钠，化学纯;氟化钠，化学纯;硫酸钠，化学纯;硝酸钠，化学纯;二磺酸酚溶液;乙二胺四乙酸二钠(EDTA);KOH;AgNO3;超纯水;国家标准溶液1000 μg/mL的F－、Cl－、NO－3;环境标准溶液500 mg/L的SO2－4。

2.2 标准溶液的配制以及测定

阴离子混合标准溶液的配制:将氟化钠、氯化钠、硝酸钠、硫酸钠放入烘箱中，在温度为105℃下干燥2 h，用电子天平称取氟化钠、氯化钠、硝酸钠、硫酸钠各0.1000 g，分别溶于1 L的容量瓶中制得0.1 mg/mL的标准储备液，然后再分别吸取F－、Cl－、NO－3、SO2－4标准储备液按表1配制五点混合标准溶液，用超纯水定容。

表1 F－、Cl－、NO－3、SO2－4离子的标准曲线浓度mg·L－1

以质量浓度为横坐标，峰面积为纵坐标分别绘制各离子的标准曲线如图1所示。

图1 F－、Cl－、离子的标准曲线

F－、Cl－、阴离子的线性方程、相关系数见表2。由表2可知，峰面积与质量浓度之间的线性关系良好，相关系数均大于0.9970。

表2 4种阴离子的线性方程、相关系数

图2 阴离子混合标准溶液5次平行进样叠加色谱图

2.3 离子色谱仪测定水体中阴离子

对处理过的水样平行进样五次，计算标准偏差 (SD)和相对标准偏差 (RSD)，结果见表3，可见离子色谱测阴离子的精密度很好。

表3 平行进样五次，计算标准偏差 (SD)和相对标准偏差 (RSD)

对浓度分别为1.00 mg/L、5.00 mg/L、2.00 mg/L、5.00 mg/L的F－、Cl－、标准溶液连续进样测定九次，测得其相对标准偏差见表4。

表4 不同浓度测得标准偏差

2.4 常规方法测定水中阴离子

常规的化学方法有:电极法、滴定法、分光光度法、沉淀法等;本论文采用电位法测定F－浓度，即配制成不同浓度的F－标准溶液，测定工作电池的电动势，并在同样条件下测得试液的EX，由E-lgCF－曲线差的未知试液中的F浓度;采用标准加入法测定Cl浓度，即先测得电机在未知试液中的电位值E1，然后加入小体积欲测组分的标准溶液，混合均匀后再测试液中的电位E2，根据两次测量的增量△E，按cx=c△(10△E/S－1)－1计算欲测组分的浓度cx;采用分光光度法测，即配制不同浓度的NO－3标准溶液，测其在最大吸光度下的波长，做出浓度与吸光度的标准曲线，测出待测水样的吸光度，在标准曲线上找到对应浓度;采用沉淀法测浓度，即取待测水样过滤后加入BaCl2(aq)，生成BaCO3、BaSO4白色沉淀，再加入HCl溶液，BaCO3溶解，用离心机离心后烘干称量得BaSO4重量。将常规化学法测得的4种阴离子的数据和离子色谱仪测得的结果对比见表5，由表5可知，离子色谱法测定相关性指标良好，与常规方法测定各离子的结果基本一致，无显著性差异，完全可以达到测定要求。

表5 离子色谱法与常规方法测定各离子的结果比较

2.5 离子色谱测定中的影响因素

离子浓度对测定结果的影响，如果水样的总离子强度较大，被测定离子浓度与标准浓度相差较大，会影响测定结果的准确性，应适当加大样品稀释倍数，稀释时，最好用淋洗液进行稀释，以减小水负峰对测定结果的影响。标准曲线和样品等实验的测定应在相同条件下进行。如果水样浑浊，需用0145 μm孔径滤膜过滤后进行测定，以免使仪器流路及色谱柱发生堵塞。

3 结果与讨论

传统方法测定水中阴离子的操作繁琐、耗时长、药品仪器多，而离子色谱仪可以一台仪器同时测定样品中的多种阴离子、连续测定多个样品，并且结果与传统方法的基本一致。可见离子色谱法测定湖水中的氟离子、氯离子、硝酸盐和硫酸盐，方法简便、快捷、准确性好、紧密度高，有一定的实用性。

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