离子色谱法测定土壤中的氯根离子和硫酸根离子

2024-01-12王立宛

山西化工 2023年12期

王立宛，张杨

（谱尼测试集团深圳有限公司，广东深圳 518000）

0 引言

LY/T 1251—1999《森林土壤水溶性盐分分析》[1]，氯根离子的测定采用硝酸根滴定法，硫酸根离子采用EDTA 滴定法、硫酸钡比浊法和硫酸钡质量法。这些方法操作繁琐、误差大，不能同时对两种离子进行检测，效率低[2]。选择用离子色谱法对氯根离子和硫酸根离子进行检测，具有分析快速，准确度高、灵敏度高、能同时对两种离子进行检测等优点。在实际工作中有节约分析时间和成本，提高工作效率的目的。

1 方法原理

土壤经浸提液浸提后，注入离子色谱仪中，浸提液中的硫酸根和氯根在淋洗液的携带下流经阴离子分离柱。经阴离子色谱柱分离，随后流经阴离子抑制型电导检测器检测，依据阴离子保留时间定性，以峰高或峰面积定量[3]。

2 仪器及试剂耗材

2.1 离子色谱仪

ICS-1100 型，配有样品自动进样器和变色龙7.0色谱工作站，阴离子抑制器和电导检测器，美国赛默飞世尔科技公司。

2.2 色谱条件

AS-23 型阴离子交换性，保护柱AG23；淋洗剂，4.5 mmol/L 碳酸钠和0.8 mol/L 碳酸氢钠；淋洗方式，等梯度淋洗；流速，1.2 mL/min；进样体积，25～30 μL；柱温，30 ℃；以峰面积或峰高进行定量。

振荡器，HY-4 型，国华（常州）仪器制造有限公司；台式离心机，H2050 型，转速10 000 r/min，湖南湘仪实验室仪器开发有限公司；分析天平，MS204TS/02型，精度为0.000 1 g，Mettler Toledo；实验用水，屈臣氏蒸馏水；水系微孔过滤膜，孔径0.2 μm，直径60 mm，南京科航实验仪器有限公司；超声波清洗机，KQ4000型，东莞市科桥超声波设备有限公司。

氯离子标准溶液，1 000 mg/L，中国计量科学研究院；硫酸根离子标准溶液，1 000 mg/L，中国计量科学研究院。

土壤有效态成分分析质控标准物质，ASA-5b-CZ、ASA-6b-CZ、ASA-8b-CZ，中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所。

分别准确移取0.00、1.00、2.00、5.00、10.0、20.0 mL Cl-、SO42-标准溶液（1 000 mg/L）至容量瓶中，用水稀释定容至标线，混匀。配制成2 种不同质量浓度的系列混合溶液，其中Cl-、SO42-的标液质量浓度分别为0.00、0.50、1.00、2.00、5.00、10.00、20.00 mg/L。也可根据被测定样品的浓度确定合适的标准系统浓度[4]。在色谱条件下，根据标液溶液由低至高的顺序依次进入离子色谱仪，记录峰面积或峰高。以各离子的质量浓度为横坐标，以峰高或峰面积为纵坐标，绘制标准曲线，线性相关系数＞0.999。

3 测定步聚

3.1 土壤浸出液制备

称取过2 mm 筛孔的风干土样50.00 g 于500 mL容器中，准确加入屈蒸氏蒸馏水250 mL，在20～25 ℃恒温条件下180 r/min 振荡3 min，过滤，滤液必须是清亮的浸出液。为获得清亮的浸出液，可以用0.22 μm滤膜进行抽滤。

3.2 样品测定

在与校准曲线相同色谱条件下注入测试液，测试液以峰面积或峰高定量。根据标准曲线得到测试液硫酸根和氯根折算浓度。若测定结果超出标准曲线范围，应将样品用实验用水稀释处理后重新测定；可预先稀释后进样，再根据所得结果选择适当的稀释倍数重新进样分析，同时记录样品稀释倍数。按照与试样的测定相同的色谱条件和步骤，将空白试样注入离子色谱测定阴离子浓度，以保留时间定性，峰面积或峰高定量。

3.3 计算公式[式（1）～式（4）]

式中：ρSO42-为待测液中阴离子的质量浓度，mg/L；ρCl-为待测液中阴离子的质量浓度，mg/L；V 为浸提液体积，mL；m 为风干试样质量，g；48.0 和35.5 为1/2SO42-离子和Cl-离子的摩尔质量，g/mol。

4 色谱条件的选择

离子色谱仪中淋洗液选择、淋洗液浓度、柱温箱的温度和泵的流速都会对离子的出峰时间、分离度及灵敏度产生很大的影响[5-6]。通过实验及成本分析，选择碳酸根淋洗液（4.5 mmol/L 碳酸钠和0.8 mol/L 碳酸氢钠），成本最低、保留时间也能接受；泵流速为1.2mL/min，柱温30 ℃，色谱基线稳定。图1 是质量浓度为15 mg/L的2 种硫酸根和氯根离子混合标准溶液的色谱图。