電鍍廢氣中硫酸霧的離子色譜法測定研究

姚 鎮(zhèn)，梁麗紅

（廣東省佛山市環(huán)境監(jiān)測中心站，廣東 佛山528000）

1 引言

硫酸霧具有刺激性氣味，對皮膚、眼結(jié)膜、鼻粘膜、喉嚨等器官均有強(qiáng)烈刺激和損害，嚴(yán)重患者有生命危險(xiǎn)。大規(guī)模硫酸霧會造成酸雨，對森林、水體、土壤等造成嚴(yán)重污染。因此，必須對工業(yè)排放廢氣中的硫酸霧濃度進(jìn)行監(jiān)控，尤其是電鍍工藝廢氣。

利用玻璃纖維濾筒采集有組織排放中顆粒污染物樣品，采用超聲波萃取法將樣品進(jìn)行預(yù)處理，用離子色譜法測定溶液中硫酸根濃度，從而換算得電鍍廢氣中的硫酸霧濃度。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 方法原理

采用玻璃纖維濾筒采集有組織排放中顆粒污染物樣品，利用預(yù)處理柱除去金屬陽離子后，將試樣注入離子色譜儀，根據(jù)保留時(shí)間定性，儀器響應(yīng)值定量，測定硫酸根離子的濃度［1］。

2.2 儀器

煙塵采樣器：嶗應(yīng)3012H自動煙塵（氣）測試儀；超聲波清洗器；離子色譜儀：瑞士萬通861Advanced Compact IC型，配備 Metrosep A Supp 4－250型陰離子分離柱、Metrosep A Supp 4／5保護(hù)柱、電導(dǎo)檢測器和三柱切換式超微填充嵌體結(jié)構(gòu)抑制器（MSM II）；自動樣品處理器（瑞士萬通863型），可實(shí)現(xiàn)最多33個(gè)樣品連續(xù)進(jìn)樣。

2.3 主要試劑及配制

去離子水：實(shí)驗(yàn)所用水均為利用飲用純凈水經(jīng)Millipore Simplicity超純水器過濾后所得的超純水。

硫酸鹽標(biāo)準(zhǔn)貯備溶液：ρ（SO24－）＝500mg／L，環(huán)境保護(hù)部標(biāo)準(zhǔn)樣品研究所提供。

硫酸鹽標(biāo)準(zhǔn)使用溶液：ρ（SO24－）＝100mg／L，取20mL硫酸鹽標(biāo)準(zhǔn)貯備溶液置于100mL容量瓶中，用去離子水稀釋至標(biāo)線，混勻。

淋洗液（0.0017mol／L碳酸氫鈉＋0.0018mol／L碳酸鈉混合液）的配制：分別稱取7.14g碳酸氫鈉（分析純，硅膠干燥）和9.54g碳酸鈉（分析純，105℃烘2h），混合定容至1000mL容量瓶，經(jīng)0.45μm微孔濾膜過濾后，取一份溶液加49份水配制成淋洗液，臨用現(xiàn)配。

2.4 樣品的采集與測定

按GB／T 16157《固定污染源排氣中顆粒物測定和氣態(tài)污染物采樣方法》采集樣品，將裝有濾筒的采樣管伸入排氣筒內(nèi)的采樣點(diǎn)等速采樣，根據(jù)硫酸霧濃度適當(dāng)選擇采樣時(shí)間，同時(shí)測定溫度、壓力等參數(shù)。采樣完畢后小心取出濾筒，放入250mL具磨口錐形瓶中，并用少量蒸餾水沖洗采樣嘴及彎管，洗滌液并入錐形瓶中，蓋好塞子帶回實(shí)驗(yàn)室。每次采集3個(gè)濾筒樣品，取其平均值［1］。

將樣品剪碎（切勿使塵粒抖落），于250mL具塞磨口錐形瓶中，加150mL去離子水浸泡樣品，將錐形瓶放入超聲波清洗器中超聲30min，冷卻后經(jīng)中速定量濾紙濾入250mL容量瓶中，用水潤洗錐形瓶和濾器3～4次，加1.0mol／L氫氧化鈉溶液中和溶液至pH值7～9，用水稀釋至標(biāo)線供分析用。測定時(shí)，先用去離子水洗滌預(yù)處理柱，然后加入試樣進(jìn)行交換處理，最初流出的30mL溶液棄去不用，然后用0.45μm微孔濾膜將溶液過濾后，得到的濾液再上機(jī)進(jìn)行測定。全程序空白樣品的采集與測定同上［1］。

2.5 色譜條件

淋洗液：0.0017mol／L碳酸氫鈉＋0.0018mol／L碳酸鈉混合液；IC泵流速：1.0mL／min；蠕動泵流速：0.5～0.6mL／min；柱溫：室溫（不低于18℃）±0.5℃；檢測器量程：0～5000μS／cm；自動樣品處理器進(jìn)樣，進(jìn)樣量：100μL；抑制模式：自身再生。

3 結(jié)果與分析

3.1 采樣濾筒的選擇

采樣用的玻璃纖維濾筒應(yīng)選擇含硫酸鹽低且數(shù)值穩(wěn)定的產(chǎn)品，否則會因空白值偏高影響測定值。為降低濾筒空白值，可采用如下方法：使用前先用去離子水浸沒濾筒，將杯口用封口膜封好后放入超聲波清洗器中清洗10min，然后測定浸泡水的電導(dǎo)率，當(dāng)電導(dǎo)率小于0.15mS／m時(shí)，將洗滌完畢的濾筒放在濾筒架上，置于干燥箱中，干燥后放入濾筒盒中備用。

3.2 色譜柱的選擇

Metrosep A Supp 4色譜柱是一種非常耐用的陰離子分離柱，各種分離特性極好，具備分離時(shí)間快、壽命長、價(jià)格低等特點(diǎn)，可分離出F－、Cl－、NO－2、Br－、NO－3、PO3－4和SO2－4等離子，所有離子完全分離的時(shí)間僅需14min，離子交換容量屬中等。其分離固定相包含聚乙烯醇顆粒，粒徑為9μm，季銨基團(tuán)改性。這種固定相確保了較高的穩(wěn)定性，極好地避免那些能透過內(nèi)置過濾板的極細(xì)顆粒的影響。綜合色譜柱的性能和要檢測的元素，Metrosep A Supp 4適合用于檢測硫酸根離子［2］。

使用0.0017mol／L碳酸氫鈉＋0.0018mol／L碳酸鈉混合液為淋洗液，IC泵流速為1.0mL／min，各組分的保留時(shí)間如圖1所示。

圖1 Metrosep A Supp 4上各組分保留時(shí)間

3.3 實(shí)驗(yàn)用水對分析結(jié)果的影響

普通自來水中含有硫酸根離子，若用其配制淋洗液，在硫酸根離子的出峰位置將會出現(xiàn)倒峰，從而影響硫酸根離子含量的測定。分別取普通自來水和超純水進(jìn)行空白實(shí)驗(yàn)，測定比較各自硫酸根離子的濃度，測定結(jié)果見表1。

表1 普通自來水與超純水空白實(shí)驗(yàn)結(jié)果

由表1可知，普通自來水中的硫酸根離子濃度較高，因此在實(shí)驗(yàn)全過程中使用的水必須嚴(yán)格按照試劑制備規(guī)范制備，且在測定樣品之前，需要測定所用超純水中的硫酸根離子濃度，確保硫酸根離子已完全去除。

3.4 校準(zhǔn)曲線

分 別 配 制 5.0mg／L、10.0mg／L、15.0mg／L、20.0mg／L、25.0mg／L的硫酸鹽標(biāo)準(zhǔn)系列，與樣品相同色譜條件下進(jìn)行測定，以峰面積相應(yīng)溶液濃度繪制校準(zhǔn)曲線，得到校準(zhǔn)曲線方程為：Y＝2.50414x＋101.16，相關(guān)系數(shù)r＝0.9996。

3.5 方法檢出限及精密度

在上述已建立的色譜條件下，用外標(biāo)法，選取0.5mg／L濃度的硫酸鹽標(biāo)液重復(fù)測試6次，按公式MDL（mg／L）＝3Sb（其中Sb為重復(fù)測量n次的標(biāo)準(zhǔn)偏差）計(jì)算，得出有組織排放廢氣中硫酸霧的檢出限為0.12μg／mL。測試結(jié)果見表2。

表2 0.5mg／L硫酸鹽標(biāo)液測定結(jié)果

選取5.0mg／L濃度的硫酸鹽標(biāo)液重復(fù)測試6次，RSD為0.8%，精密度較高。測試結(jié)果見表3。

表3 5.0mg／L硫酸鹽標(biāo)液測定結(jié)果

3.6 方法準(zhǔn)確度

采集某間電鍍企業(yè)工藝廢氣排放口的廢氣樣品進(jìn)行硫酸根離子濃度測定，并進(jìn)行加標(biāo)回收試驗(yàn)，測定結(jié)果如表4所示，各樣品的加標(biāo)回收率范圍在95.3%～104%之間，滿足準(zhǔn)確度實(shí)驗(yàn)要求。

表4 實(shí)際樣品的加標(biāo)回收試驗(yàn)

4 結(jié)語

用煙塵采樣器采集電鍍廢氣中的硫酸霧，經(jīng)超聲波洗脫預(yù)處理后直接采用離子色譜法進(jìn)行分析測定，此方法對目標(biāo)化合物分離效果良好，操作簡便、快速、準(zhǔn)確，具有較高的靈敏度、精密度和穩(wěn)定性，可提高樣品的測定效率。

［1］ 環(huán)境保護(hù)部.固定污染源廢氣硫酸霧的測定離子色譜法（暫行）［M］.北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2009.

［2］ 鄺敏兒，梁麗紅.醫(yī)療廢物焚燒廢氣中氯化氫的離子色譜法測定研究［J］.廣東化工，2011，38（7）：134～135.