浅析基于离子色谱法的饮用水中无机阴离子的测定

2019-04-11胡德菊

中国资源综合利用 2019年3期

胡德菊

（昭通市环境监测站，云南昭通 657000）

根据《生活饮用水标准检验方法》（GB/T5749.5-2006），水质检测常规指标主要包括氟、氯、氮和硫等无机物[1]。所以，测定水中的阴离子时，目前推荐配合使用普通理化分析法与先进的离子色谱检测法。但是，由于试验干扰较多，不同离子的分析方法也不尽相同，导致测量误差较大，以至无法同时测定。作为一种高效、快速、新型的分离技术，离子色谱检测技术不仅具有创新优势，还具有灵敏度高、操作方便、成本低、可以同时测定多种组分等优点，目前仍在不断发展[2-3]。

当前，人们可以利用离子色谱检测法，测定水体中含有的氟化物、氯化物、硝酸盐和硫酸盐。过去，人们大多使用Na2CO3、NaHCO3作为淋洗液。然而，随着免试剂离子色谱技术（技术RFIC）的推出，现在已经不再需要人工配制淋洗液。只需利用淋洗液发生器，配合使用自动再生抑制器，再加上高纯水，就能够通过电解生成氢氧根。这样不仅可以减少试验中接触化学试剂的机会，保证试验进行和人员安全，还可以避免使用试剂给环境带来污染，消除人工配制淋洗液产生的误差[4]。本试验采用Na2CO3和NaHCO3作为淋洗液，特意配制0.5 mol/L的Na2CO3和NaHCO3，分别取7 mL的Na2CO3和2 mL的NaHCO3在1 L的容量瓶内用纯水定容，再利用离子色谱法探究4种离子的水中测定。

1 试验部分

1.1 主要仪器与试剂

本验采用大量仪器，主要仪器有Dionex ICS-900离子色谱仪、阴离子微膜抑制器。除此之外，还有电导检测器DS5、柱温箱HPLC、再生捕获柱CRATC、AS-DV自动进样器、Chromeleon 7.0色谱工作站和Millipore超纯水仪等，以保证试验结果的准确性。试剂购自中国计量科学研究院，采用电阻率为18.2 MΩ·cm的超纯水，配制成F-、Cl-、NO3--N、SO42-浓度分别为1000 mg/L的标准溶液，并配制0.5 mol/L 的 Na2CO3和 NaHCO3。

1.2 色谱条件

在保证试验准确性的前提下，采用IonPac AG-19阴离子保护柱（4 mm×50 mm）和IonPac AS-19阴离子分析柱（4 mm×250 mm），并按照1.0 mL/min的流速、25℃的柱温，以流动相为13～35 mmol/L的淋洗液进行浓度梯度淋洗。同时，固定抑制器电流大小为87 mA，采取100 μL作为进样体积，对峰面积和电导检测进行定量。

1.3 标准溶液的配制

1.3.1 标准混合使用液的配制

使用移液管准确吸取1 mL的F-、20 mL的Cl-、5 mL的NO3--N以及20 mL的SO42-标准溶液（1000 mg/L），将它们吸取出来后共同放置于一个容量为50 mL的容量瓶中，然后用超纯水稀释，直到稀释的液体到达刻度线后，用手将瓶中的溶液摇匀，这样就得到了混合标准使用液。

1.3.2 标准工作液的配制

以上述方法为基础，在标准混合使用液中加入超纯水，然后用手摇匀，配制标准工作液，浓度配制标准如表1所示。

表1 阴离子浓度

1.4 样品的测定

样品测定前，选用过滤器使样品通过0.22 μm水系滤膜单独过滤，验证过滤结果符合试验要求后，直接采用自动进样器AS-DV进样。

2 结果与讨论

根据上述试验确定的色谱条件，结合标准曲线、方法检出限和测定下限等，经过多次试验，笔者确定了标准溶液中各种离子对应的色谱图，如图1所示。

图1 浓度为40 mg/L标准溶液中各离子色谱

由图中色谱可知，只要其他因素恒定，在以上条件下，能够很好地将F-、Cl-、NO3--N以及SO42-四种阴离子分离出来，它们的保留时间分别为4.497 min、8.381 min、13.411 min、22.641 min。

图2 浓度为0.1 mg/L的标准溶液谱图

图3 浓度为0.5 mg/L的标准溶液谱图

图4 浓度为100 mg/L的标准溶液谱图

从图2、图3和图4的结果来看，0.1 mg/L时，F-和NO2-的色谱峰峰形变得不标准，测定的浓度最低是0.1mg/L，标准溶液的浓度梯度为：0.1 mg/L，0.5 mg/L，5 mg/L，10 mg/L，40 mg/L，100 mg/L。利用这种方法，人们可以得到标准溶液中这几种阴离子对应的标准曲线、方法检出限、相关系数以及测定下限。

除此之外，在使用过程中，人们必须严格执行国际纯粹和应用化学联合会（IUPAC）对检验分析方法的相关规定。试验期间，对空白样进行21次反复测定，计算出空白值的标准偏差，然后按照式（1）进行计算。

式中，D.L为方法检出限；k为根据一定置信水平确定的系数，取值为3；Sb为空白测定值的标准差；K为利用标准曲线回归方程的斜率。

检测水质时，人们往往将以下几种物质作为常规指标，即F-、Cl-、NO3--N与SO42-[1]。本试验将研究对象分别拟定为水源水、管网水和出厂水，在各自的试管中加入混有F-、Cl-、NO3--N、SO42-的混合标准溶液，然后静置。最后，结合以上条件，通过实验测定精密度和准确度，为尽量减小误差，测定次数应达到七次，最终求出平均数。