水质监测中离子色谱的应用探究

张慧虹

【摘 要】随着社会经济的发展，人们的生活水平和质量都得到了明显提高，人们对水环境安全也日益关注。在水体中含有多种成分，对这些常规离子的含量进行检测和监测，才能保障水质环境的安全。近年来，在水质监测方面，离子色谱技术得到了广泛应用，基于此，论文进行了相关研究，概述了离子色谱法，分析了离子色谱法在水质监测中的应用，并进行了案例探究，以供参考。

【Abstract】With the development of social economy， people's living standard and quality have been improved obviously， and people are paying more and more attention to the safety of water environment. There are many components in water， the safety of water quality and environment can be guaranteed only by detecting and monitoring the content of these conventional ions. In recent years， ion chromatography technology has been widely used in water quality monitoring. Based on this， this paper has carried out related research， summarized the ion chromatography， analyzed the application of ion chromatography in water quality monitoring， and carried out the case study， for reference.

【关键词】水质分析;离子色谱;应用

【Keywords】water quality analysis; ion chromatography; application

【中图分类号】X832                                             【文献标志码】A                                            【文章编号】1673-1069（2019）01-0186-02

1 离子色谱法概述

离子色谱法是指以离子交换柱为基础，通过离子迁移差异进行物质的分离，并通过相关仪器设备进行检测和分析的一种技术。就离子色谱法而言，其主要分为以下几类：高效离子交换色谱（HPIC）;离子对色谱（MPIC）;离子排斥色谱（HPIEC）。不同离子色谱法的分离机理不同，其中HPIC的分离机理主要是离子交换，MPIC的分离机理是离子对的形成，而HPIEC为离子排斥。在实际应用过程中，应用最为广泛的就是离子交换，而在水质监测中主要是通过该分析方法来检测和分析阴阳离子，进而达到水质监测的目的[1]。离子色谱方法具有一定的优点，具体来说包括：一是快速方便，能够快速分析阴阳离子的浓度、精密度等，其中阴离子包括F-、Cl-、Br-、NO2-、NO3-等，阳离子包括Li+、Na+、NH4+、K+等;二是灵敏度高，能够更加精确地分析出离子的浓度范围，如在50μg/L的进样量，F-检测限小于1μg/L，通过富集或者加大进样量，检测限可达到pg/L，能够实现高纯水的检测;三是具有较好的选择性，因为色谱柱的种类较多，在对不同离子进行分析时应选择适宜的色谱柱，同时还要选择合理的分离方法和检测方法，如分析有机酸是离子排斥柱的重要选择。

2 离子色谱法在水质监测中的应用

2.1 无机阴离子、阳离子的分析

与传统的化学检测分析相比，离子色谱分析法具有速度快、效率高的优势，并且可以通过一次进样、梯度淋洗的方法，实现饮用水阴离子的有效测定，甚至可以在半小时内完成36种阴离子的分离。而对于阳离子的分析，主要是通过使用淋洗剂（二肢基丙酸和盐酸）的抑制型离子色谱来实现，将阳离子交换固定相在苯乙烯聚合物表面，与磺酸基阳离子交换乳胶进行聚合，由于碱土的亲和力要大于碱金属离子，通过等浓度淋洗一次进样，难以同时将两组离子分离。随着科技的不断发展，对分离柱进行了改良，新型的分离柱能够将阳离子的交换位置改变，同时还能对其选择性和密度进行改变[2]。在上述基础上，再进行等浓度淋洗一次进样，就能够实现碱金属离子和碱土离子的分离，且分离时间较短，十五分钟内就可以完成。

2.2 有机酸、碱的分析

在分析有机酸、有机碱过程中，离子色譜法也是一种重要的分析方法。在多元酸、控酸等发生衍生反应后，会出现组分挥发的现象，从而难以通过气相色谱来完成相应的分析，此时，就需要离子色谱法进行分析。新型的排斥柱离子填料，包括普通排斥柱的阳离子交换基团，起基代替OH基能和位于填料弱离子交换处的CO基产生氢基，增强了氨基酸的分离选择性。这种离子排斥分离模式可以测定近50种可溶性的有机酸，可以定量分析36种有机酸。

2.3 复杂样品的分析

随着科学技术的发展，离子色谱分析方法也得到了一定的发展，可以实现多种离子物质的同时分离，如较为复杂的水样品中，同时含有无机阳离子、阴离子和其他有机物，就可以通过单株离子色谱法，来测定样品中的Cl-、Ca+的含量，再通过洗脱液的作用，来测定有机酸和阴阳离子的含量。

3 实例分析

3.1 水样品试验

3.1.1 试验仪器和试剂

试验中需要的主要仪器有：离子色谱仪（美国戴安ISC1500）、自动淋洗液发生装置、AS阴离子分析柱、AG阴离子保护柱、ASRS/AMMS阴离子连续自动再生微膜抑制器、色谱工作站。离子色谱仪主要由高压输送泵、淋洗液发生器、进样阀、分析柱等构成。通过离子色谱仪进行离子分析、检测，主要的原理和步骤：一是校正离子色谱仪;二是比较样品数据，对样品离子进行定量、定性分析;三是通过色谱工作站对样品浓度进行自动计算，并总结为相应的结果报告[3]。在试验过程中，还需要配制一些试剂，主要包括以下几项：其一，去离子水的制备，通过微孔滤膜（0.45μm）进行过滤，且保障水没有经过电渗析处理;其二，混合标准贮备液的配制，在1000mg/L的标准溶液中，F-为20mg/L、Cl-为40mg/L、SO42-为100mg/L、NO3-为40mg/L;其三，根据所需要的标准样品的浓度，用去离子水进行稀释。

3.1.2 分析前准备工作

在进行开机之前，要对淋洗液和再生液进行检查，保障其储量的充足。同时还要对压缩气瓶、淋洗液瓶的输出压力进行调节，使得压缩气瓶的输出压力为0.2MPa、淋洗液瓶的输出压力为0.034MPa。在上述情况下，打开电源、柱温箱的开关，清理管路、泵内的气泡，开泵启动仪器。当达到6.9MPa的压力时，打开RFC-30面板上AES/SRS、EGC开关。将待测样品进行过滤、脱气，并清理干净一些颗粒物质等，在基线保持稳定后，进行待测样品与标准样品的分析。

3.1.3 进样分析

1.0ml/min为默认流速，淋洗液的KOH浓度为每升20mmol，进样的体积为50μl。在其他条件不变的情况下，对色谱柱的温度进行调节，从而观察阴离子的变化值，本实验的柱温设置为20℃、25℃、30℃、35℃。实际分析时，选取30℃的柱温进行分析测定。在标准曲线与水样的分析条件相同的前提下，用离子色谱仪专用注射器吸取0.5ml的水样进样分析，用峰面积或峰高标准曲线法定量分析。

3.2 结果与分析

3.2.1 标准曲线

用混合标准贮备溶液配制梯度浓度分别进样，标准曲线及保留时间、回归方程、相关系数如下图、下表所示。阴离子洗脱顺序为F-、Cl-、SO42-、NO3-，保留时间分别为3.01min、4.12min、6.28min、6.89min。

3.2.2 检出限

空白水进样6次，进行测定各种阴离子标准偏差。并按照公式：，计算出离子色谱仪检出限，从而得出了各离子的检出限，分别为F-为0.016mg/L、Cl-为0.104mg/L、SO42-为0.133mg/L、NO3-为0.008mg/L。

4 结语

总之，离子色谱法具有灵敏度高、选择性好、方便快速等优点，在水质监测中发挥着重要作用。该方法的应用能够更好地监测水质状况，在保护水环境的同时，为人们提供更加安全、优质的水资源。

【参考文献】

【1】朱志远，李明胜，伍梦诗.离子色谱技术在水质分析中的应用[J].科技創新与应用，2018（22）：155-156.

【2】廖楠.离子色谱在水环境监测中的应用[J].科技创新与应用，2016（09）：46.

【3】贾兵.水质分析中离子色谱法的应用探究[J].低碳世界，2016（04）：13-14.