電鍍廢氣中硫酸霧的離子色譜法測定研究

姚 鎮，梁麗紅

（廣東省佛山市環境監測中心站，廣東 佛山528000）

1 引言

硫酸霧具有刺激性氣味，對皮膚、眼結膜、鼻粘膜、喉嚨等器官均有強烈刺激和損害，嚴重患者有生命危險。大規模硫酸霧會造成酸雨，對森林、水體、土壤等造成嚴重污染。因此，必須對工業排放廢氣中的硫酸霧濃度進行監控，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行預處理，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 實驗部分

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，利用預處理柱除去金屬陽離子后，將試樣注入離子色譜儀，根據保留時間定性，儀器響應值定量，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保護柱、電導檢測器和三柱切換式超微填充嵌體結構抑制器（MSM II）；自動樣品處理器（瑞士萬通863型），可實現最多33個樣品連續進樣。

2.3 主要試劑及配制

去離子水：實驗所用水均為利用飲用純凈水經Millipore Simplicity超純水器過濾后所得的超純水。

硫酸鹽標準貯備溶液：ρ（SO24－）＝500mg／L，環境保護部標準樣品研究所提供。

硫酸鹽標準使用溶液：ρ（SO24－）＝100mg／L，取20mL硫酸鹽標準貯備溶液置于100mL容量瓶中，用去離子水稀釋至標線，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的采樣點等速采樣，根據硫酸霧濃度適當選擇采樣時間，同時測定溫度、壓力等參數。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，蓋好塞子帶回實驗室。每次采集3個濾筒樣品，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，用水稀釋至標線供分析用。測定時，先用去離子水洗滌預處理柱，然后加入試樣進行交換處理，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，得到的濾液再上機進行測定。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；自動樣品處理器進樣，進樣量：100μL；抑制模式：自身再生。

3 結果與分析

3.1 采樣濾筒的選擇

采樣用的玻璃纖維濾筒應選擇含硫酸鹽低且數值穩定的產品，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率，當電導率小于0.15mS／m時，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，具備分離時間快、壽命長、價格低等特點，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，季銨基團改性。這種固定相確保了較高的穩定性，極好地避免那些能透過內置過濾板的極細顆粒的影響。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，各組分的保留時間如圖1所示。

圖1 Metrosep A Supp 4上各組分保留時間

3.3 實驗用水對分析結果的影響

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行空白實驗，測定比較各自硫酸根離子的濃度，測定結果見表1。

表1 普通自來水與超純水空白實驗結果

由表1可知，普通自來水中的硫酸根離子濃度較高，因此在實驗全過程中使用的水必須嚴格按照試劑制備規范制備，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的硫酸鹽標準系列，與樣品相同色譜條件下進行測定，以峰面積相應溶液濃度繪制校準曲線，得到校準曲線方程為：Y＝2.50414x＋101.16，相關系數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，用外標法，選取0.5mg／L濃度的硫酸鹽標液重復測試6次，按公式MDL（mg／L）＝3Sb（其中Sb為重復測量n次的標準偏差）計算，得出有組織排放廢氣中硫酸霧的檢出限為0.12μg／mL。測試結果見表2。

表2 0.5mg／L硫酸鹽標液測定結果

選取5.0mg／L濃度的硫酸鹽標液重復測試6次，RSD為0.8%，精密度較高。測試結果見表3。

表3 5.0mg／L硫酸鹽標液測定結果

3.6 方法準確度

采集某間電鍍企業工藝廢氣排放口的廢氣樣品進行硫酸根離子濃度測定，并進行加標回收試驗，測定結果如表4所示，各樣品的加標回收率范圍在95.3%～104%之間，滿足準確度實驗要求。

表4 實際樣品的加標回收試驗

4 結語

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

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

［2］ 鄺敏兒，梁麗紅.醫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.