离子色谱法测定夏县温泉水中阴离子含量

2014-09-11徐爱慧黄春玲刘国俊

山西地震 2014年4期

常姣，徐爱慧，黄春玲，刘国俊

(1.山西省地震局夏县中心地震台，山西夏县 044400；

2.太原大陆裂谷动力学国家野外科学观测研究站，山西太原 030025)

0 引言

夏县中心地震台(以下简称夏县台)位于夏县温泉区，开展地震流体水化观测，主要观测温泉水中水氡、水汞、气氡、气汞、水温、水位、气体等变化情况，多年来积累的观测数据为地震监测预报奠定了基础。为进一步拓宽地震预报数据分析，了解水样中具体离子含量，夏县台于2013年11月安装了离子色谱仪。离子色谱法是一项新型的液相色谱法，水样注入碳酸盐溶液并流经系列的离子交换树脂，基于待测阴离子与色谱柱中填充的树脂间的亲和力不同而彼此分开[1]。被分开的阴离子，在流经强酸性阳离子树脂(抑制柱)室，被转换为高电导的酸型，碳酸盐则转变成弱电导的碳酸[2]，本底电导降低，待测离子电导值增大，大大提高了检测器灵敏度。与标准进行比较，根据色谱图中各类离子的保留时间进行定性，峰高或峰面积进行定量测定[3-4]。离子色谱仪的应用已经遍及多个行业和领域，其中最普遍的是用于水质的监测。

本实验室所用的离子色谱仪为双柱系统，依据所用的色谱分离柱不同，可以分别进行阴离子和阳离子的分析，目前我们主要应用阴离子色谱柱对温泉水样中的阴离子进行定性定量分析。通过检测水样中离子浓度来判断温泉水中异常变化情况，应用于地震监测预报分析。

1 标准曲线的制作

1.1 离子色谱仪简介

利用CIC-200离子色谱仪，选用Shodex IC SI-52 4E阴离子交换分析柱，以3.6 mM Na2CO3溶液作为淋洗液，控制流速在0.7 mL/min，抑制器电流为75 mA，柱温箱温度在45 ℃，泵压力在9.2～9.8 MPa等的条件下进行实验，电导检测，峰面积定量。

对离子进行定量方法测定，可以使用校正曲线法(即外标法)，也可以使用单点校正法，校正曲线法是基于在给定的色谱条件下，将一系列不同浓度标准溶液分离后得到的响应值，对其浓度作图得各个离子的标准曲线，待测样品进行多点校正可测得离子含量；单点校正法是以单一已知浓度标准溶液为模板，进行对比计算得离子浓度。文中分别采用外标法与单点校正法进行测量。

1.2 标准溶液的配制

首先，选用优级纯(GR)或基准试剂的氟化物、氯化物、亚硝酸盐、硝酸盐、硫酸盐、溴化物、磷酸二氢盐等配置成1 000 mg/L的标准溶液，准确量取以上各种标液一定量，加入100 mL的容量瓶用去离子水稀释定容至刻度，摇匀，即得混合的标准液体。所取储备液的量如表1所示。

表1 混合标准液体阴离子浓度及所取量

其次，准确量取一定量混合标准液体加入到50 mL容量瓶中，用去离子水定容至50 mL，得到不同浓度混标液(见表2)。

表2 阴离子标准工作液浓度

图1 7种阴离子原混合标准溶液色谱图

1.3 标准曲线的绘制及线性方程

对以上不同浓度的离子色谱图进行处理，建立工作曲线，以标准溶液的质量浓度为横坐标，相应的峰面积为纵坐标制作标准曲线，所得方法的标准曲线、相关系数(r)如表3所示。

线性相关系数大于0.995，即相关性较好，从上述表中看出，文中所建立标准曲线的线性相关性均较好，可用。

2 温泉水样品的测试过程与结果及讨论

2.1 水样前处理

夏县台热水井的温泉水(42.9 ℃)中矿物含量较高，在进行样品测试之前需将样品进行适度的稀释处理，以免污染离子色谱流路系统。实验中，采用稀释500倍的温泉水样进行分析。操作方法为：用0.5 mL移液管量取0.2 mL水样，用去离子水稀释定容至100 mL容量瓶中，即得稀释500倍的样品。将配好的样品经0.22 μm水系滤膜过滤，采用1 mL注射器进样分析。

表3 标准曲线线性方程及相关系数

2.2 温泉水样分析

在上述实验条件下，分别测定按上述条件下测量温泉水样30次，将样品的色谱图(见图2)分别引进外标法与单点校正法进行校正分析，根据保留时间进行定性判断，根据峰面积大小进行定量测定，结果如第14页图3所示。

图2 温泉水样阴离子色谱图(2013-12-30)

3 结语

上述分析得知，在选定的离子色谱条件下，即选用Shodex IC SI-52 4E阴离子交换分析柱，以3.6 mMNa2CO3溶液梯度淋洗，流速为0.7 mL/min，分别建立校正曲线法(外标法)及单点校正法的模板，并对温泉水样进行校正分析。结果显示，外标法测得离子数据较为平稳，相对偏差均小于5%，此方法灵敏度和准确度高，操作简便，适用于观测温泉水中异样，便于地震监测预报分析。