离子色谱法测定地表水中六种无机阴离子

2021-12-14朱涵静王泽涛袁姗姗郑盼盼王金霜苏红丽

河南化工 2021年11期

朱涵静，王泽涛，袁姗姗，郑盼盼，王金霜，刘琛，苏红丽

(河南省化工研究所有限责任公司，河南郑州 450052)

水中含有F-、Cl-、Br-、NO2-、NO3-、PO43-、SO42-等离子，当这些离子的含量低于或超过其正常范围，就会对人体造成一定的危害，对环境造成污染。当人饮用水中氟含量过低时，容易使人们出现龋齿，过高又容易使牙齿变黄。因此，提高水中无机阴离子的含量检测准确度，做好水质含量检测，是当前环保工作中保障地表水质量的基本要求。测定水中无机阴离子的方法有：离子选择性电极法、分光光度法、ICP法，但这些方法一般操作比较复杂、前处理程序多，而且受操作人员的影响比较大。离子色谱法具有较高灵敏度、较好稳定性、容易操作性，且前处理比较简单，被广泛应用于环境检测中[1]。

离子色谱本质是阴、阳离子相互交换的过程[2]。其原理是：平流泵以平稳的流速将淋洗液运输到六通阀，通过此六通阀运入样品。样品随淋洗液进入分离柱后，因各种离子的亲和度不同，从而在分离柱中实现分离。各个阴离子组分依次流进背景抑制器，再流进电导检测器之后，就会出现相应的电信号。离子色谱虽然只有短短十几年的历史，但却有很广阔的发展前景，能在尽可能短的分析时间内分离含有多种阴离子(或阳离子)的混合物，并能高度灵敏地检测被分离的离子[3]。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

ICS-600型上海赛默飞世尔离子色谱仪；变色龙工作站；Dionex IonpacTM AS23(4 mm×250 mm)色谱柱；电导率检测器；抑制器；过滤头，0.22 μm；JA2003型电子天平。100 mg/L的混合(6种阴离子)标准储备液；超纯水；Na2CO3和NaHCO3均为优级纯；10.0 mg/L的混合(6种阴离子)标准质控溶液。

1.2 实验条件

淋洗液：Na2CO3和NaHCO3(4.5×0.8 mmol/L)；流速1.00 mL/min；色谱柱温度为25 ℃；进样体积为10 μL；气源为纯度在99.99%以上的氮气。

1.3 标准溶液的配制

量取一定体积的混合标准储备液，用超纯水稀释定容，制成一系列不同离子不同浓度的标准溶液，配制成6种离子的5个浓度系列。标准溶液的配制浓度见表1。

表1 6种阴离子配制浓度

1.4 绘制标准曲线

设置色谱条件，分别吸取表1中离子的浓度，依次上机进行测定，根据各离子的保留时间进行定性，以相应的色谱峰面积作为纵坐标，以每个浓度点作为横坐标，绘制这6种离子的标准线性曲线，如图1所示。

由图1可见，6种离子的标准曲线均有比较好的线性关系，其线性相关系数都在0.999 0以上。其具体的线性方程及相关数据见表2。

图1 6种阴离子的标准曲线图

表2 离子的标准曲线数据

1.5 样品的测定

用0.22 μm的微孔过滤头过滤地表水样品。这样做的目的是，防止样品中含有有机大分子或者干扰阴离子测定的其他组分，减少或消除其可能对色谱分离效果和对色谱柱抑制器性能的影响，从而保证样品能正常准确地测定。样品经预处理后直接上机进行测定，若样品中阴离子含量过高，则需要先对水样进行稀释，然后上机进行含量测定。

2 结果与讨论

2.1 淋洗液浓度及比例

目前依据离子色谱法分析阴离子含量的机理，Na2CO3和NaHCO3的混合溶液是最常用的淋洗液[4-5]。而淋洗液的配比不同，会导致各离子的出峰时间、分离度有所不同，因此选择合适的淋洗液成分配比至关重要。对几种不同浓度配比的淋洗液进行上机试验比较，结果发现，当Na2CO3和NaHCO3的混合溶液浓度配比是4.5×0.8 mmol/L时，各离子的分离度效果比较好，且检测时间也满足分析要求。

2.2 淋洗液中气泡的影响

如果淋洗液在使用前，不经过脱气或者脱气不彻底，那么在整个淋洗过程的浸液系统中就会存在气泡。气泡流入泵内会对液体的流过形成阻碍，从而对基线的稳定产生干扰，使基线出现波动；气泡若流入色谱柱还会扰乱水中阴离子的分析信号，使色谱峰变得异常(M型或者锯齿型)。并且，存在的气泡会导致色谱柱变得干燥，使柱效柱能降低[6]。因此应当在使用之前先对淋洗液进行脱气处理，使输液系统中含的气泡全部排出，为后面检测工作的顺利进行奠定基础。