离子色谱法同时测定地表水中4种常见无机阴离子的研究

来源:用户上传      作者:

　　摘  要：利用离子色谱法同时快速测定地表水中4种无机阴离子F-、Cl-、NO3-和SO42-，其测定曲线的浓度范围：F-和NO3-为0.05～2.00mg/L，Cl-为0.50～10.00mg/L、SO42-为1.00～20.00mg/L;相关系数：0.9997～0.9999;加标回收率：92.0%～108.0%;精密度相对标准偏差：0.94%～1.81%。该方法具有前处理简单、分离效果良好、分析时间较短、灵敏度较高、检出限较低、操作较简便等特点，可用于快速测定环境地表水中F-、Cl-、NO3-、SO42-这4种常见无机阴离子。
　　关键词：离子色谱法;地表水;无机阴离子
　　中图分类号 X832 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2019）06-0107-03
　　Abstract：In this experiment，a rapid method for the simultaneous determination of four inorganic anions of F-，Cl-，NO3- and SO42- in surface water by ion chromatography was studied.The linear range of concentration of the curve：F- and NO3- are 0.05 to 2.00 mg/L，Cl- is 0.50 to 10.00mg/L，and SO42- is 1.00 to 20.00 mg/L.The range of correlation coefficient：0.9997～0.9999，the recovery rate of standard addition：92.0%～108.0%，the relative standard deviation of precision：0.94%～1.81%.The operation and pretreatment of ion chromatography are simple，the separation effect is good，the analysis time is short，the sensitivity is high，and the detection limit is low.It is suitable for the determination of four common inorganic anions such as F-，Cl-，NO3- and SO42- in surface water.
　　Key words：Ion chromatography;Surface water;Inorganic anion
　　水是人类赖以生存的基本条件，水质安全越来越受到人们的重视[1]。地表水中离子的类型和含量是衡量水质好坏的重要指标，地表水中存在多种类型的无机阴离子，如F-、Cl-、NO2-、Br-、NO3-、PO43-、SO32-、SO42-，其中比较常见检测的有F-、Cl-、NO3-、SO42-4种。常规检测方法为应用化学法，需对各个类型的阴离子进行单独测定，操作过程较为繁琐，检测的工作量较大、周期长，同时检测结果易受实验室条件以及人工操作等相关因素的影响[2]。离子色谱法是20世纪70年代中期发展起来的一种新的液相色谱技术，具有分析速度快、灵敏度高、选择性好、样品用量少和易实现自动化等优点[3]。本文依據HJ84-2016《水质无机阴离子（F-、Cl-、NO2-、Br-、NO3-、PO43-、SO32-、SO42-）的测定离子色谱法》[4]，通过对地表水中F-、Cl-、NO3-、SO42-4种无机阴离子进行分析测试，验证了使用离子色谱法分析测试的可行性。
　　1 材料与方法
　　1.1 实验原理 离子色谱法分离的原理是基于样品在流动相与键合在基质上的离子交换基团之间的离子交换过程[5]。水样中的各种阴离子经阴离子柱交换和分离，再通过抑制电导检测器检测，并根据各种阴离子不同的保留时间定性，相应的色谱峰高或色谱峰面积定量，完成对各种阴离子的定性和定量分析。离子色谱仪通常情况下由4个主要部分组成：流动相输送部分、色谱分离柱、抑制型电导检测器、仪器参数控制及后期数据处理软件。本实验使用仪器配套软件设置工作参数，以Na2CO3淋洗液为流动相，各种阴离子具有不一致的亲和力，通过阴离子色谱柱进行分离，最后经电导池中的抑制型电导检测器测定各种离子的电导率。标准曲线以色谱峰面积为纵坐标，离子浓度为横坐标，出峰时间定性离子类别，根据待测样品的色谱峰面积大小与标准曲线点的色谱峰面积大小进行比较，得出待测离子浓度[6]。
　　1.2 实验试剂 Fˉ标准溶液（GBW（E）082682a，浓度为100mg/L）、Clˉ标准溶液（GBW（E）082683a-2，浓度为100mg/L）、NO3ˉ标准溶液（GBW（E）082685a-1，浓度为100mg/L）、SO42ˉ标准溶液（GBW（E）082686a-1，浓度为100mg/L）均购自国家标准物质网;Na2CO3（优级纯，含量≥99.8%）购自天津市福晨化学试剂厂，经电子天平准确称量1.908g后，于2000mL容量瓶中用超纯水稀释至刻度线配制成浓度为9mmol/L的Na2CO3溶液，经超声脱气排泡后作为淋洗液使用;实验用水均为超纯水机制取的电阻率≥18.2MΩ·cm（25℃），并经过0.45μm微孔滤膜过滤后的超纯水。
　　1.3 仪器及工作条件 ICS-1100AR American Dionex离子色谱仪（American Dionex AS-DV自动进样器、Dionex IonPacTMCS12A色谱柱、AERS 500 4mm抑制器和DS6电导检测器等）;BP210S电子天平，德国sartouius生产;KQ-500DE医用超声波清洗机，昆山市超声仪器有限公司生产。使用配套Chromeleon6.8软件进行色谱数据的采集和处理。流动相淋洗液流速1.00mL/min，进样量25μL，抑制器电流45mA;色谱柱柱温30℃。 　　1.4 实验方法
　　1.4.1 混合标准使用液、标准系列的配制 用移液枪分别移取浓度为100mg/L的F-标准溶液和NO3-标准溶液0.10、0.20、0.50、1.00、2.00mL于5个100mL容量瓶中，然后分别移取浓度为100mg/L的Cl-标准溶液0.50、1.00、2.00、5.00、10.00mL以及浓度为100mg/L的SO42-标准溶液1.00、2.00、5.00、10.00、20.00mL于同一系列容量瓶中，加入超纯水并混合定容至刻度线，摇匀。该标准系列中的离子浓度如表1所示。
　　1.4.2 试样测定过程 根据仪器操作使用手册，优化测量条件和参数，使用Na2CO3淋洗液，淋洗液流速设定为1.00mL/min;样品进样量设定为每次25μL;抑制器电流设定为45mA;色谱柱柱温设定为30℃。将空白试样以及标准系列按浓度由低到高的顺序，顺次放入仪器自动进样器中，待样品经过离子色谱仪分析测定之后，由Chromeleon6.8软件记录各阴离子峰面积大小后，以离子浓度为横坐标，色谱峰面积为纵坐标，绘制各种阴离子的标准曲线。
　　1.5 水样的采集与保护 使用密闭的刚性聚乙烯瓶，为了避免水中离子浓度发生变化，实验水样采集后应尽快完成分析测定。由于水样中可能存在大量未知杂质，为了防止水中杂质堵塞分析柱和保护色谱柱，样品需经过0.45μm微孔滤膜过滤去除杂质后再进样测定。在测定第1个标准样品或第1个样品之前以及在测定最后1个样品之后，做2个空白样，以清洗仪器管路。离子色谱仪每7d运行1次，超过14d未开机使用，先用淋洗液对抑制器进行活化后再使用。
　　2 结果与分析
　　2.1 标准曲线 通过离子色谱仪分析上述标准系列样品，用变色龙Chromeleon6.8软件绘制标准曲线，相关曲线数据见表2。由表2可见，F-、Cl-、NO3-、SO42-标准曲线的线性相关系数均达到0.999以上，说明线性关系良好。
　　2.2 准确度 购于环境保护部标准样品研究所的水质氟、氯、硫酸根与硝酸根混合标准样品（GSB07-1381-2001 204724），其中F-标准值为1.50±0.07mg/L，Cl-标准值为6.34±0.19mg/L，NO3-标准值为1.45±0.11mg/L，SO42-标准值为11.0±0.50mg/L。对该标准样品重复进行6次实验室内平行测定。数据表明，F-、Cl-、NO3-、SO42-的检测结果全部在标准样品浓度误差范围内，标准偏差较小，说明离子色谱法测定水中F-、Cl-、NO3-、SO42-4种离子准确度较高，实验数据见表3。
　　2.3 精密度 对4种阴离子的第3个标准溶液曲线点分别重复进样6次，F-和NO3-浓度均为0.50mg/L，Cl-浓度为2.00mg/L，SO42-浓度为5.00mg/L，见表4。结果表明，4种阴离子在标准曲线中间点上的浓度相对标准偏差RSD为0.94%～1.81%，变异系数较小，精密度较高。
　　2.4 加标回收率 随机选取南平段地表水某2个样品进行加标回收率测定，测试结果见表5。通过离子色谱法测定4种无机阴离子的回收率为92.0%～108.0%，表明使用离子色谱法测定地表水中Fˉ、Clˉ、NO3ˉ、SO42ˉ4种无机阴离子方法可靠，符合水环境监测规范的要求。
　　3 结论
　　本实验使用离子色谱法测定地表水中F-、Cl-、NO3-、SO42-4种常见无机阴离子，通过准确度、精密度和加标回收率的测定，结果表明，用离子色谱法能够准确测定上述4种常见无机阴离子。对比传统方法，该方法所用试剂少，避免了传统分析方法分析测定过程中有毒试剂带来的二次污染问题，且可同时对水中不同组分的无机阴离子进行检測，测定快速、方便，灵敏度和准确度较高，重复性好，分析仪器自动化程度较高，能够大大提高环境监测分析工作的效率，满足环境水样中无机阴离子的监测要求，是测定地表水中无机阴离子较先进的方法，值得推广。
　　参考文献
　　[1]裴翠锦，姚国光.离子色谱法同时测定地下水中5种阴离子的研究[J].湖北农业科学，2011，50（4）：831-832.
　　[2]王心乐，刘丽娟，林大琛.离子色谱法测定水库饮用水中阴离子的应用研究[J].广东化工，2016，43（7）：182-184.
　　[3]关翠林，王尚芝，孟双明.离子色谱法进展[J].光谱实验室，2004，21（2）：355-358.
　　[4]中华人民共和国环境保护部.HJ84-2016水质 无机阴离子（F-、Cl-、NO2-、Br-、NO3-、PO43-、SO32-、SO42-）的测定离子色谱法[S].北京：中华人民共和国环境保护部，2016.
　　[5]冯博.离子色谱同时测定水中四种阴离子的方法研究[J].水利技术监督，2014（03）：1-2.
　　[6]赵云.离子色谱同时检测水中4种阳离子的快速测定方法研究[J].水利技术监督，2018（06）：181-183.
　　（责编：王慧晴）
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-14725026.htm