离子色谱法测定环境空气中的氯化氢

李娜

【摘  要】对于较为常见的空气污染成分氯化氢，一般采用碳酸钠和碳酸氢钠的联合吸收方式进行含量测定，而离子色谱法则能够对吸收液中的Cl-含量做出更加精确的客观评价。根据空气样本中氯化氢含量测定数据能够反映出环境空气整体状况，再对照相关检出限值和标准差判定空气样本中氯化氢含量是否符合环境要求。针对环境监测中空气样本氯化氢含量测定的方法和流程进行分析和探讨，并对环境空气中低含量氯化氢的测定方法进行解析说明。

【Abstract】For hydrogen chloride， a relatively common air pollution component， the combined absorption method of sodium carbonate and sodium bicarbonate is generally used for content determination， while the ion chromatography method can make a more accurate and objective evaluation of Cl- content in the absorption solution. According to the measurement data of hydrogen chloride content in air sample， it can reflect the overall situation of ambient air， and then determine whether the hydrogen chloride content in air sample meets the environmental requirements by comparing the relevant detection limit and standard deviation. This paper analyzes and discusses the method and process of determining the content of hydrogen chloride in air samples in environmental monitoring， and explains the determination method of low content hydrogen chloride in ambient air.

【關键词】离子色谱法;环境监测;氯化氢;空气分析

【Keywords】ion chromatography method; environmental monitoring; hydrogen chloride; air analysis

【中图分类号】X831                               【文献标志码】A                                   【文章编号】1673-1069（2020）05-0186-02

1 引言

环境空气中的污染物测定包含碳、氮的氧化物、硫化物和氯化氢等。氯化氢的测定方式常用的有硝酸银比浊法，二苯碳酰二肼比色法、硫氰酸汞比色法等。这些方式普遍具有操作过程复杂、精确性低等特点，并且对实验环境要求较高，易受客观条件限制。而目前实验室中主流检定方式，也是该项目的国家标准检测方法——硫氰酸汞分光光度法，虽然测量的准确度较高，但其灵敏性较差。并且当采集气体的体积不符合规定要求时，检出的限值也会出现较大的浮动，总体适应性不够理想。而伴随着工业技术的发展和化学分析精度的提高。结合《工业企业设计卫生标准》的规定要求，对于居民居住区空气含量中氯化氢的最高容许浓度一次值被设定为0.05mg/m3，日均值为0.015mg/m3。由此不难看出，硫氰酸汞法并不适用于居民区环境空气中较低浓度氯化氢的含量测定。因为过低的氯化氢含量会导致该检测方法不具有足够的灵敏性，并且最低检测限值也处于浮动变化中，间接影响了环境空气氯化氢含量的测定结果。

2 实验过程介绍

2.1 仪器与试剂的选择

环境空气氯化氢含量测定需要使用到大气采样器，流量范围在0.1～1L/min的离子色谱仪，配电导检测器、As14阴离子分离柱、AG14阴离子保护柱等精密仪器设备。用于氯化氢含量测定的试剂为与500mg/L的CI-匹配的特制淋洗液，其制备过程需要用到浓度为3.5mmol/L的Na2CO3溶液和浓度为1.0mmol/L的NaHCO3溶液，按照配置比例混合后备用。这里需要注意的是，为了保证测定环境的纯净度，同时有效规避试剂中的杂质对测定结果造成的干扰，除了CI-为标准试剂外，其他试剂的纯度等级至少要达到优级以上。测定全过程中使用到的水都要预先经过超纯水器的纯化，达到高纯水等级。

2.2 色谱的定量设置

应用离子色谱法测定氯化氢的含量所使用的进样量为25μL，淋洗液流量应控制在1.0～1.5mL/min范围内。

2.3 采样方案

测量过程中先取一只多孔玻板吸收管并注入10.0mL淋洗液，空气样本的采集流速设定在1.0L/min。这样的数值设定主要是从采集分析装置的最大承载量角度考虑的，在保证样本采集效率的基础上，避免人为因素造成的环境空气样本污染，维持氯化氢浓度测定过程的客观性和真实性。

2.4 样品分析主要流程及操作要点

经过上述的样品采集和初步处理后，就可以开始对样品进行分析。将吸收管内采集到的样品溶液转移到10mL标准容积比色管中，用预先制备好的淋洗液稀释至标准刻度并充分摇匀。按照既定的保持时间测定试液的成分浓度和峰值数据，与此同时开始进行空白对照实验。该完整操作流程结束后可根据吸收管中主要成分的浓度及占比换算推导得出空气样本中氯化氢的浓度。其中涉及的变量主要有吸收管样品溶液中的Cl-浓度（单位μg/mL），标准量1mol HCI分子的质量（单位g），标准量1mol Cl-的质量（单位g）以及采样阶段标准状况下的单位采样体积（单位L）。测定结果的真实性除了受操作的规范性影响外，还会与数值计算中精度的一致性有关。上述氯化氢浓度计算公式中的自变量的有效数字精度确保需要统一。

3 数据分析与结果评价

3.1 理论最优测定条件

从实验进行的环境条件来看，样本采集过程的采样速率、采样频率、采样时间、进样量和吸收液用量等变量都能直接作用在反应体系中，使得与测定目标Cl-相关联的浓度峰值数据出现波动。以标准状况浓度1.50μg/mL的Cl-为例，与之对应的标准采样时间为60min，标准采样流速为1.0L/min。经过多次实验和相关测定过程经验的积累，选用碳酸钠和碳酸氢钠混合溶液作为淋洗液时，二者物质的量浓度分别设定为3.5和1.0mmol/L时对应的体系峰高最大并且测定结果较为稳定。总体来看，理想状况下的氯化氢测定效率可达90%以上。

3.2 数据工作曲线及检出限值分析

在环境监测领域中应用离子色谱法是近年来较为新兴的成分测定方式之一。而将其用于环境空气中氯化氢成分的含量测定则能够大幅改善以往同类型测定准确率低、时限长等缺点。经过大量实践和研究发现，当待测样本中Cl-浓度在0.25～6μg/mL范围内时，其能够与标准峰高构成线性正比例关系。而与之对应的数值回归方程也能充分证实这一结论。当环境变量与待测目标的信噪比达到3∶1的比值关系时，对应的Cl-检出限值可直接在回歸方程上根据自变量获得。例如，测定过程选用的吸收液体积在10mL时，与采集到的空气样本60L的总体积对应的最低检出限值浓度为0.003mg/m3。

3.3 测定精密程度分析

任何化学反应的结果和生成物都会和反应物的浓度比例及物质的量的关系有直接关联。对于待检定样本的浓度含量分析需要严谨地制定反应物浓度配比。用离子色谱法测定环境空气中氯化氢的过程中，对于同一份特定浓度的样品必须通过反复多次的重复测定，配合能够体现出足够差异性的Cl-浓度分布样本条件，然后取多次峰高定量并计算其标准差的方式来得出此方法的选择性倾向，进而统计出与空气中氯化氢浓度测定相对应的精密度标准。用于衡量和评价一种测定方法性能的指标是RSD，通过其与样品中Cl-浓度的成反比的对照关系即可证实测定结果的有效性。

3.4 干扰性评估

对于标准检定试样中Cl-浓度的数值，要对其进行吸收液离子色谱扫描。通过绘制出的曲线分析测定结果的误差比例。一般来说，当测定误差不超过±5%范围时，虽然扫描吸收液对于F-、NO3-、SO42-也存在测定中间物质吸收的情况，但通过不同种类阴离子出峰时间的明显差距仍可作为判断和选择的参考。因此，为了彻底排除类似原因造成的干扰，还需要对不同种类阴离子的出峰时间进行差异化方法，尽力排除测定干扰因素。

3.5 样品分析流程

对采集到的环境空气样品按照上述测定方法和注意事项完成氯化氢含量测定分析。数据分析时以样品中的CI-为测定指标，根据样品的总量均分为3～5份测试样品，对其分别采取加标试验。分析过程涉及的指标参数至少需包括每份样品的CI-浓度值，单位加标量，测量总值，计算得出对应的回收率和样本中气态氯化氢的浓度。根据统计学原理，可判定为具有可行性且抗干扰能力较强的测定方法所对应的回收率指标一般落在94.0%～98.0%范围内，这也标志着此种测定方法适用于环境空气中较低浓度的氯化氢测定。

4 结语

综上所述，结合本文关于应用离子色谱法进行环境空气氯化氢含量测定流程的分析与介绍，充分证实了相关测定数据的真实性及离子色谱法较为理想的应用效果。在环境监测技术快速发展的今天，离子色谱法仍具有极大的利用价值。离子色谱法凭借其独有的高灵敏度，简便的测定逻辑和理想的选择性等优势，能够准确而高效地完成空气中较低含量的Cl-浓度测定任务。离子色谱法对于测定过程的环境限制较小，操作过程简单易行。只需要单一品类的淋洗液即可达到测定要求，不再需要依赖于其他试剂，能够在简化测定流程的同时节约药品使用和损耗所带来的检测成本开销。该方法应用于环境监测领域中不仅能够针对空气污染源进行数值分析和含量测定，还可保证检测过程中的低污染，因此，具有较高的应用和推广价值。

【参考文献】

【1】杨品，韦桂欢，龙庆云，等.碱性滤膜采样-离子色谱法测定密闭环境空气中氯化氢、硫酸雾[J].舰船科学技术，2020（1）：80-82.

【2】达莉芳.离子色谱法测定环境空气中氯化氢时应注意的问题[J].干旱环境监测，2011（1）：56-58.