不同材质滤膜对硫酸雾测定的影响

李剑　栾玲玉　赵艳荣　孙芸芸　刘建萍　袁世兴

摘要 硫酸雾测定中，滤膜的选择至关重要，玻璃纤维滤膜需要进行浸泡前处理，费时费力且处理后的数据偏差很大；石英滤膜不需要前处理，但价格昂贵；聚丙烯纤维滤膜价格适中，且不需要进行前处理。通过对实际样品测定效果进行对比，表明聚丙烯纤维滤膜完全可以取代玻璃纤维滤膜和石英滤膜。

关键词 硫酸雾；聚丙烯纤维滤膜；玻璃纤维滤膜；石英滤膜

中图分类号 X831 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2018）20-0173-02

Abstract The choice of filter membrane is very important in sulfuric acid mist determination.Fiberglass filter membrane needs to be pretreated before soaking immersion，which is time-consuming and laborious，and the data deviation after treatment is very large.Quartz filter membrane does not need pretreatment，but it is expensive.Polypropylene filter membrane is moderate in price and does not need pretreatment.Compared with the actual samples，the polypropylene filter membrane can completely replace the fiberglass filter membrane and the quartz filter membrane.

Key words sulfuric acid mist；polypropylene filter membrane；fiberglass filter membrane；quartz filter membrane

硫酸雾是一种具有强烈刺激性的气体，是人体健康的主要危害源之一，也是形成酸雨的主要来源之一[1-2]。硫酸雾来自于生产及使用硫酸的企业或以化石燃料为原料的工厂，会对人体皮肤、呼吸道、眼结膜等造成严重刺激及损害[3-4]。因此，硫酸雾是大气污染物重要监测项目之一。目前，对于污染源硫酸雾的国标监测方法有铬酸钡比色法[5]及离子色谱法[6]。离子色谱法是测定硫酸雾的最佳方法，在标准《固定污染源废气 硫酸雾的测定 离子色谱法》（HJ 544—2016）中规定，无组织排放废气中硫酸雾用玻璃纤维滤膜或石英滤膜采集，用纯水浸取，用离子色谱法进行检测。玻璃纤维滤膜受制造材料和工艺条件的影响，用于测定硫酸雾时空白值很高，且不稳定，每一批滤膜存在很大的误差，严重影响测定结果[7]。为了降低玻璃纤维滤膜中硫酸根含量，将滤膜浸泡在纯水中，使滤膜中的硫酸根基本溶出，以符合监测方法要求，但这种处理方式所需时间较长，同时每一批处理的滤膜空白偏差很大。石英滤膜空白值低，比较稳定，但价格昂贵。

本文采用玻璃纤维滤膜、石英滤膜、聚丙烯纤维滤膜分别进行空白试验，结果表明，聚丙烯纤维滤膜不需要进行前处理，空白值满足标准要求，而且价格适中。用聚丙烯纤维滤膜进行实际样品测定，与石英滤膜比较，分析结果符合要求，获得了较好的测定效果。

1 材料与方法

1.1 主要仪器与试剂

离子色谱分析仪为ICS 5000+，由赛默飞世尔科技中国有限公司生产；色谱柱为AS11-HC及AG-11保护柱；流动相为30 mmol/L氢氧化钾溶液，流量1.0 mL/min；进样量10 μL。标准溶液为硫酸盐标准溶液（1 000 mg/L），由环境保护部标准样品研究所提供。

1.2 试验方法

1.2.1 标准曲线的绘制。分别配制浓度为0、1.0、2.0、5.0、10.0、20.0 mg/L的标准溶液系列，用离子色谱仪测定其峰面积，并绘制标准曲线，线性相关系数0.999 8，标准曲线满足标准要求。

1.2.2 玻璃纤维滤膜前处理方法。将玻璃纤维滤膜装入盛有试验用水的大烧杯中（烧杯中一次放入的滤膜数量不宜过多），用表面皿盖好烧杯，放入超声波清洗器中清洗10 min，中间需换水2～3次，然后测定浸泡水的电导率，电导率值应小于3 mS/m，否则重复上述步骤。将洗涤完毕的滤膜置于干燥箱中常温晾干，干燥后放入滤膜盒中备用。

1.2.3 样品分析。将样品滤膜放入250 mL具塞磨口锥形瓶中，加入约100 mL试验用水浸没，瓶口上倒放一玻璃漏斗，放于电炉或电热板上加热近沸腾，约30 min后取下，冷却后将浸出液经0.45 μm水系微孔滤膜过滤至50 mL容量瓶中，用适量试验用水洗涤锥形瓶及样品残渣3～4次，洗涤液经水系微孔滤膜过滤至容量瓶中，定容待测。

2 结果与分析

2.1 玻璃纤维滤膜处理前后硫酸根含量的测定结果比较

在同一批次滤膜中随机抽取20张，取其中10张按照1.2.2步骤进行前处理，剩余10张不处理，分别测定其硫酸根的空白值，结果见表1。可以看出，未处理前的玻璃纤维滤膜硫酸根含量特别高，远高于方法检出限，无法满足分析方法要求；虽然处理后的玻璃纤维滤膜硫酸根浓度下降很大，基本满足了检测要求，但从滤膜处理后的结果看，滤膜的硫酸根结果不稳定，10次测定结果RSD值达到了27.500%，数据存在很大的系统误差，严重影响检测结果的准确性。

2.2 不同材质滤膜的硫酸根含量测定结果比较

分别选取石英滤膜和聚丙烯纖维滤膜各10张，不经过前处理直接用来分析测定样品硫酸根含量，结果见表2。可以看出，石英滤膜与聚丙烯纤维滤膜的硫酸根含量均不高，不需要进行前处理均能满足检测要求，而且10次测定结果的RSD均小于5%。但石英滤膜价格昂贵，而聚丙烯纤维滤膜价格适中（石英滤膜约20元/张，聚丙烯纤维滤膜约3元/张），建议选用聚丙烯纤维滤膜用于样品采集，既能保证满足检测要求，又能节约成本、提高工作效率。

2.3 精密度和准确度

精密度：选取一聚丙烯纤维滤膜样品溶液连续测定6次，结果见表3，可以看出RSD为2.760%。准确度：取上述聚丙烯纤维滤膜样品溶液，进行加标回收试验，结果见表4，可以看出加标回收率为97.73%。由此表明，本方法测量精密度、准确度均较高，满足检测要求。

2.4 比对试验

选取石英滤膜和聚丙烯纤维滤膜同时采集某蓄电池企业厂界无组织废气中的硫酸雾，结果见表5。可以看出，2种滤膜测定结果的相对偏差在5.33%～9.22%之间，均在10%之内，符合质量控制要求，数据具有可比性。用聚丙烯纤维滤膜在实际样品分析过程中完全可以取代石英滤膜。

3 结论

通过一系列试验分析及方法比对，用浸泡法处理玻璃纤维滤膜，硫酸根含量明显不稳定，数据存在很大的系统偏差，而且前处理费时费力；石英滤膜和聚丙烯纤维滤膜空白值很低，其中石英滤膜价格昂贵，聚丙烯纤维滤膜价格适中。聚丙烯纤维滤膜空白值稳定且满足标准要求，采集效率也与石英滤膜相差无几。因此，选取聚丙烯纤维滤膜替代石英滤膜和玻璃纤维滤膜用于大气中的硫酸雾采集可行性较好。

4 参考文献

[1] 董金明.离子色谱仪器对污染源废气硫酸雾的监测与控制[J].绿色科技，2013，3（3）：203-204.

[2] 肖雨亭，贾曼，徐莉，等.烟气中三氧化硫及硫酸雾滴的分析方法[J].环境科技，2012，25（5）：43-47.

[3] NAGATA C，FUJITANI H，BLYTHE G M，et al.Wet type electrostatic precipitator successfully applied for SO3 mist removal in boilers using high sulfur content fuel[C]//Combined power plant air pollutant control mega symposium，2004：484.

[4] 魏疆，陈学刚，任泉，等.乌鲁木齐冬季气溶胶散射吸收特性[J].中国环境监测，2014，30（1）：20-24.

[5] 国家环保总局.空气和废气监测分析方法[M].北京：中国环境科学出版社，2007.

[6] 固定污染源废气 硫酸雾的测定 离子色谱法（HJ 544-2016代替HJ 544-2009）[EB/OL].（2016-03-29）[2018-04-25].http：//www.docin.com/p-1519026724.html.

[7] 張秋彭，宋文质.在测定大气硫酸盐过程中SO2在滤膜上的转化[J].环境化学，1984，3（5）：30-34.