水质检测实验室离子色谱仪的自查分析

唐云飞 丛聪 肖雯

（北京交运通达环境科技有限公司，北京 101316）

1 引言

根据“十四五”规划要求，我国各地方政府及有关部门纷纷加强对地方生态环境的治理，加大了环境检测力度，尤其是水环境中的水质检测。根据实验室内的水质检测数据，有关部门可以更多地了解到水质情况，根据对水质的酸碱度、水体污染程度、水质含量与成分等标准参数进行分析，精准了解水质情况，以便生成针对性的水质环境改善方案。在实际工作中，工作人员应当以提升精准度为目标，对离子色谱仪进行自查分析，为后续应用离子色谱仪奠定良好基础［1］。

2 水质检测实验室中的离子色谱仪机理

离子色谱仪是基于离子色谱法的检验检测仪器，其核心原理是利用可离解的离子与流动相内具有相同电荷的溶质离子之间的可逆交换机理，结合分析物溶质对交换剂亲和力的差别进行分离。根据实验室内水质检测的实际情况，常见的离子色谱仪机理为：（1）高效液相离子交换色谱机理（HPIC）。HPIC 是一种基于高效离子交换的色谱法。这一色谱法在实际检测过程中主要发生在流动相与键合相，在基质的基础上实现流动相与键合相之间的交换，从而实现离子的交换，实现非离子的互相作用。这一机理常运用于有机无机的阴离子分离、阳离子分离总能。（2）离子排斥色谱机理（HPICE）。HPICE 即高效离子排斥色谱法，主要是固定相与被分析物质之间的空间排斥作用、吸附作用、Donnan 排斥作用，能够实现多种被分析物质与固定相之间的分离，这一机理可以运用于较弱的无机酸分离、有机酸分离领域。（3）离子对色谱机理（MPIC）。MPIC 即流动相离子色谱法，是基于被分析物质在分析柱上的吸附作用。在实验检测的过程中，可以根据水质的流动相浓度，结合检测目标物质分析书，加入合适的有机改进剂与离子对试剂，对水质进行检测检验。这一机理常常运用于过渡金属、表面活性阳离子与阴离子分离领域。

3 基于水质检测的实验室离子色谱仪的自查分析方法

根据现代社会实验室内水质检测情况，离子色谱仪是主要检测设备，这一仪器设备的核心机理——离子色谱法是高效离子色谱的一种。离子色谱仪的检测区别于传统离子交换色谱柱色谱，使用具有较高交联度与较低交换容量的树脂进行操作，操作体积较小，具有较强便利性。本仪器设备在水质检测中的操作过程为：以高压输液泵输送流动相，以稳定流速控制输送过程，使流动相进入分析体系，让流动相通过进样器导入样品，促使流动相在色谱柱之前通过。同时，利用流动相将样品带入色谱柱，样品在色谱柱中被分离，随流动相逐渐进入各个检测器。在实验室中，离子色谱仪主要用于水质样品的分析与检测，包括工业水、雨水、地面水、饮用水、生活污水等，可分析水质样品中的杂质分布情况、微生物及金属物质的含量情况。可以看出，离子色谱仪具有较强应用效用，能够精准检测出水质样品中的各类成分与含量，满足水质环境控制需求。为了更好地落实离子色谱仪的水质检测，工作人员应对离子色谱仪进行自查分析，更深入、全面地了解实验室内离子色谱仪的运行情况，以便在之后的水质检测实验中能更好地对仪器设备进行操作与使用。

3.1 自查分析准备

工作人员根据实验室的水质环境检测特点，在确定离子色谱仪运行性能需求的基础上，对离子色谱仪进行自查分析。本次自查分析的仪器包括离子色谱仪、AS22 型号分离柱、电导检测器；控制实验室环境温度在22～25 ℃，控制空气湿度在30%～50%，控制流速为1.2 mL/min。在离子色谱仪自查分析中，以《离子色谱仪检定规程》作为参考，分别从基线噪声、基线漂移、最小检出限、样品重复监测等角度进行自查分析。

3.2 基线噪声与漂移的自查

离子色谱仪基线噪声是指离子色谱仪在运行的过程中产生的检测数据波动情况。一般情况下，基线噪声会出现在离子色谱仪稳定运行30 min 之后，是这一段时间内上下波动的最高峰值。除了仪器设备运行产生的噪声之外，工作人员采取的不同操作行为也会促使离子色谱仪基线噪声发生变化，导致基线噪声之间出现区别。面对这些情况，工作人员应当根据实验室内水质检测的实际需求以及实验室内实际情况，适当采取噪声抑制措施。工作人员也可以在离子色谱仪运行之后，利用弱酸离子与弱碱离子的交换作用，对流动相的背景电导进行抑制，以此降低离子色谱仪基线噪声［2］。

基线漂移是指离子色谱仪在不同的环境之下，受到不同环境因素干扰所引起的仪器设备运行过程中信号数值发生变动的情况。在离子色谱仪运行过程中，随着时间的推移，仪器设备的基线信号发生具有一定倾向的、缓慢的变化。离子色谱仪在运行的过程中发生基线漂移，会对仪器设备运行精度产生影响。根据实验室内水质检测的情况进行分析，常见的影响因素包括但不限于电压参数、温度数值、环境参数等。在这些复杂因素的影响之下，采用离子色谱仪对水质样品进行检测，会影响样品的实际检测结果，结果偏差影响水质分析质量，最终影响工作人员对水质的判断，从而产生一系列影响。

根据上述分析可以看出，基线噪声与基线漂移是离子色谱仪运行过程中由于信号波动引起的检测结果偏差。为了尽可能保证离子色谱仪运行精准，工作人员应当在水质检测之前对仪器设备的运行状态进行判断，及时判断是否存在信号波动、信息偏差等问题，若发现问题则需要及时分析问题根源，加强对实验室内部环境的控制，尽可能弱化环境因素的影响，以此消除基线问题［3］。

一般情况下，离子色谱仪的基线采集应当在仪器设备进入稳定运行状态之后，根据电导值、信号值的波动情况进行分析，综合判断。工作人员开展自查时，可以启动仪器设备，搜索基线中最大峰高数值，这一数值就是仪器设备的最大噪声的数值；工作人员可以根据检定规程标准内提出的数据标准，将其与最大噪声实际数值进行比对，判断离子色谱仪的基线噪声是否处于规程标准范围内。

3.3 最小检出限的自查

工作人员对离子色谱仪的最小检出限进行自查，应当根据《离子色谱仪检定规程》文件要求，以及根据实验室内实际情况与常见的水质检测模式，对离子色谱仪的最小检测浓度进行计算与分析［4］。工作人员应当在实验室内配制出氯离子溶液，控制溶液浓度为0.5 μg/mL；之后使用离子色谱仪检测配置妥当的氯离子溶液，全过程记录溶液检测数值的变化，生成检测色谱图。之后根据检测色谱图，结合基线噪声数值，采用公式（Cmin＝2HNc×V/25H）进行计算，获取离子色谱仪的最小检出限浓度。上述公式中，Cmin表示离子色谱仪的最小检测浓度（单位为μg/mL）；HN为基线噪声最大峰值（单位为μS/min）；c 为规程标准内的标准溶液浓度（单位为μg/mL）；H 表示仪器运行获取的标准溶液的色谱峰的峰值（单位为μS/min）；V 表示进入样本的体积（单位为μL）。根据规程标准内容，最小检测浓度数值应当≤0.2 μg/mL。通过本次对离子色谱仪的运行自查，可以获取离子色谱仪对氯离子检测的最小检出限数值，将其与正确数值结果进行对比分析，可以判断是否存在检出限误差，完成自查。

3.4 定量重复性的自查

定量重复性自查本质上是对实验室内同一台离子色谱仪在短时间内运行的精准度的检测。在同一实验室内，工作人员使用同一设备在一定时间段内进行操作，控制各项实验参数相同，利用仪器设备对水质样品进行检测，通过连续多次的重复检测获取检测结果，对所有的检测结果进行对比与计算，分析其一致性，从而判断其相对标准差数值是否满足规程要求。工作人员开展定量重复性的自查，能够进一步判断离子色谱仪精准性，分析其是否满足实验室内水质检测的精度要求，从而控制水质检测质量［5］。在实际自查的过程中，工作人员可以使用实验室内常见的水中氯化物进行检测，以水中氯化物的标准参数（15.5 mg/L）作为参照，明确不确定度为0.8 mg/L，标准曲线的判定系数为0.999 4，斜率数值为0.088。工作人员对其进行计算与分析，获得定量重复性检测结果，确定实验室内使用的离子色谱仪精度良好。

4 基于自查分析提出水质检测实验室离子色谱仪的应用方法

根据上述开展的自查分析可以看出，在实验室离子色谱仪水质检测中，能够影响水质检测的因素较多，其中离子色谱仪的基线噪声、基线漂移、检出限、重复性等性能均会对水质检测造成直接影响。为了更大程度上发挥离子色谱仪的检测效用，确保水质检测结果的可靠与精准，应当从自查分析中各项离子色谱仪指标参数的机理角度出发，采取合适措施，优化水质检测操作［6］。

第一，加强对实验环境元素的控制。根据实验室内水质检测的影响因素，工作人员对环境内各种物品的控制会影响水质检测结果，如水质检测容器、注射器、移液管等。一般来说，离子色谱仪在实验中使用的水是18 MΩ 超纯水，在实验中使用的容器与移液管、注射器均需要利用超纯水进行清洁，保证容器无菌，确保水质检测结果的精准。根据离子色谱仪在不同水质水体中检测的峰值对超纯水是否存在离子污染进行判定，这种污染引起基线噪声与漂移。因此，应当立刻更换超纯水，更换水质检测中使用的各种容器与注射器，更换水质检测实验的样品。

第二，加强对水氟干扰的控制。氟离子在离子色谱中存在的时间相对较短，这就导致氟离子容易受到水负峰干扰，影响水质检测的结果。工作人员应当加强对水氟干扰的控制，适当增加转换淋洗液流动速度，调整流动相浓度，以此弱化水负峰引起的干扰。工作人员也可以使用淋洗液配制标准溶液，将这些标准溶液加入样品中，以氢氧化钠淋洗液降低电导，从而缓解水负峰影响。另外，在水质检测中，工作人员经常使用氢氧化钠淋洗液配制溶液，而这一溶液在测定环节中需要加入二氧化碳，这就会影响到离子色谱测定的电导含量，引起测定过程不稳定［7］。针对这种情况，工作人员应当加强对二氧化碳进出的控制，可以将溶液配制为50%的氢氧化钠溶液，或者对使用的水提前煮沸，以清除水中的二氧化碳。

第三，采取合适方法控制基线噪声。根据上述的自查分析可以看出，离子色谱仪的基线噪声产生原因较为复杂，所受到的影响因素较多，任何细微的变化均会引起基线噪声，如有可能是离子色谱仪运行中存在噪声问题，也有可能是在水质检测的过程中由于信号波动出现了噪声［8］。面对这种复杂的情况，为了尽可能减少波动的产生，工作人员应当先将离子色谱仪的电压控制在稳定状态，促使其始终处于规程要求范围之内。在水质检测环节，可以对淋洗液进行脱气处理，让其先释放气泡，避免在流路中释放气泡引起噪声。

5 结语

综上所述，离子色谱仪是实验室水质检测的重要仪器设备，对离子色谱仪进行自查，能够了解离子色谱仪的运行情况，以便于利用仪器设备完成水质检测，提升水质检测质量与稳定性，为后续的水质控制与管理提供精准依据。根据上述研究可以看出，对离子色谱仪的自查可以分析离子色谱仪的运行性能，确定离子色谱仪的精密度与精准度。在今后的实验室水质检测与分析中，应当根据水质检测需求，灵活使用离子色谱仪设备，以此确保水质检测结果。