離子色譜法同時測定水中四種陰離子的方法研究

馮 博

離子色譜法同時測定水中四種陰離子的方法研究

馮 博

（遼寧省水文水資源勘測局鞍山分局，遼寧 鞍山 114001）

文章著重介紹了目前最新的離子色譜法在水質分析中同時測定四種陰離子的應用情況，并對其測定結果進行分析和探討。

離子色譜法；水質分析；陰離子

在常規水質檢測中，氟化物、氯化物、硝酸鹽和硫酸鹽等項目通常采用化學法，操作復雜，工作量大，檢測結果常受干擾因素影響，使用的試劑又多具有污染性，難回收處理，容易對檢測人員和環境造成危害。

離子色譜法(IC)是依據物質在離子交換柱上遷移的差異而分離物質[1]，分離的原理是基于離子交換樹脂上可離解的離子與流動相中具有相同電荷的溶質離子之間進行的可逆交換和分析物溶質對交換劑親和力的差別而被分離的一種方法。與化學分析法相比較，不但客服了以上問題，且具有快速、簡單、選擇性好、精密度高、準確度好以及可以同時測定多組等優點。用離子色譜法對常規地表水中的陰離子F-、Cl-、NO2-、SO42-四種離子進行分析測定，能夠獲得準確可靠的定性和定量結果。

1 實驗部分

1.1 實驗原理

Dionex ICS-90A離子色譜儀（ICS-90A）使用抑制的電導率檢測進行等度離子分析。基本組成部分包括：高壓輸送泵，進樣閥，分離柱，化學抑制器和電導池。在測樣之前，ICS-90A須使用標準樣本進行校正，將樣品的數據用電導檢測器測量被轉換為相應酸型的陰離子，與標準進行比較，根據保留時間定性，峰高或峰面積定量[2]。自動運行色譜分析軟件的計算機將色譜中的每個峰轉換成樣品濃度，并將結果列表打印輸出。

1.2 儀器和試劑

1.2.1 儀器

Dionex ICS-90A離子色譜儀配以 DS5 電導檢測器、MMS III 抑制器、分離柱和防護柱、裝有Chromeleon色譜儀管理系統的電腦。

1.2.2 試劑

（1）碳酸氫鈉和碳酸鈉，均為優級純(GR) 。

（2）氟化物、氯化物、硝酸鹽、硫酸鹽標準溶液，濃度均為1000mg/L。

（3）實驗用水均為電導率小于0.5μscm的二次去離子水。

1.2.3 淋洗液

分別稱取0.477g碳酸鈉和0.0672g碳酸氫鈉（在105℃烘干2h，于干燥器中放至室溫），溶解于水，移入1000mL容量瓶中，用水稀釋到標線、搖勻，此時碳酸鈉濃度為0.0045mol/L；碳酸氫鈉濃度為0.0008mol/L。

1.3 色譜條件

分離柱、DS5電導檢測器、MMSTMIII抑制器、壓力傳感器、泵。

進樣量：1.0mL；

淋洗液流速：1.5mL/min。

1.4 實驗分析過程

1.4.1 樣品預處理

防止系統堵塞，首先濾去樣品中的顆粒物，用注射器吸取1.0ml 水樣，采用0.22μm 微孔濾膜過濾頭過濾后進樣。若待測水樣濃度較高時，應預先稀釋。

1.4.2 制作標準曲線

混合標準使用液：分別從氟、氯、硝酸、硫酸四種陰離子標準溶液中吸取0.20mL、10.00mL、2.00mL、10.00mL于100mL容量瓶中，加入10.00mL淋洗貯備液，用純水稀釋到標線，配制得混合標準使用液V，四種陰離子的質量濃度分別為2.00 mg/L、100 mg/L、20.0 mg/L、100 mg/L。再通過逐級稀釋分別配得混合標準使用液I、混合標準使用液Ⅱ、混合標準使用液III、混合標準使用液IV（見表1）。

標準溶液和標準使用液均應放入聚乙烯塑料瓶中，在冰箱中保存，使用前取出，靜置至室溫使用。

表1 標準系列各離子的質量濃度(mg/L)

1.4.3 標準物質及考核樣品的測定

待測樣品采用已知真實值的氟、氯、硝酸、硫酸四種陰離子標準物質（水利部水環境監測評價研究所研制，批號為130104），以下簡稱“盲樣”。待測考核樣品為遼寧省水環境監測中心提供的氟、氯、硝酸、硫酸四種陰離子標準物質（水利部水環境監測評價研究所研制），以下簡稱“考核樣”。

用手動進樣器注入1.0mL待測樣品，在最佳的實驗條件下，25min內完成1個待測樣品中 4種水溶性陰離子的分離與測定過程（見表2）。

表2 樣品分析結果原始記錄表(mg/L)

2 實驗結果與分析

2.1 標準曲線

以下為測得四種陰離子工作曲線圖（見圖1）及線性方程、相關系數（見表3）。

圖1 工作曲線原始記錄

表3 線性方程相關系數

通過測定混合標準使用液的結果(見表3)可以看出，峰面積與質量濃度之間的線性關系良好，相關性良好（r＞0.999）。

2.2 標準樣品的測定

在選定的實驗條件下，4種陰離子標樣色譜圖如圖2（出峰順序從左往右分別為：F-、Cl-、所示，各陰離子之間分離完全，無互相干擾。

2.3 精確度和準確度

2.3.1 精確度實驗

將待測考核樣重復進樣5次，通過樣品量計算得出的相對標準偏差（RSD）結果來考察本方法的精確度，考核樣測定原始數據見表2，計算結果見表4。

由計算結果可知，相對標準偏差值均小于0.4%，實驗測定具有良好的精密度。

圖2 四種陰離子混合標準色譜圖

表4 相對偏差與相對標準偏差結果

2.3.2 準確度實驗

將待測盲樣進樣3次，通過樣品量計算得出絕對誤差(E)和 相對誤差(E﹪)來考察本方法的準確度，盲樣測定原始數據見表2，計算結果見表5。

表5 絕對誤差與相對誤差結果

通過實驗可知，盲樣測定結果完全符合，且絕對誤差均小于0.4，相對誤差均小于1.5%，實驗測定具有良好的準確度。

3 注意事項

(1)對于不穩定的物質，最好臨用前現配。

(2)整個系統不要進氣泡，否則會影響分離效果。

(3) 應該在與繪制校準曲線相同的色譜條件下測定樣品的保留時間和峰高(或峰面積)。

(4) 要求樣品必須是水溶性的，非水溶性的樣品必須進行前處理才能進樣。對于混濁水溶液需離心分離，取上清液分析或通過濾膜除去顆粒狀雜質。

4 結 論

用離子色譜法可同時一次性分離測定水樣中多種離子，花費的時間也不多，大大提高了工作效率，保證了測定結果的準確性。 我國生活飲用水中F-、Cl-、NO3-、SO42-離子的限量指標分別為1.0mg/L、250.0mg/L、10.0mg/L和250.0mg/L。通過用離子色譜法對鞍山市某地兩個樣品進行了測定，以上4種陰離子含量均未超標。因而離子色譜法是目前水中多種陰離子同時測定的首選方法，在水分析領域有廣闊的前景。

[1] 單春玲.離子色譜法在水質分析中的應用[J].現代商貿工業,2011(16).

[2] 劉欣,郭斌.ICS-900型離子色譜儀測定水樣中的8種陰離子[J].遼寧化工,2010,(9).

[3] 李玉蘭.單柱離子色譜法同時測定地面水中陰離子.中國環境監測,1998,(4):57-59.

[4] 郭巖.離子色譜法測定礦泉水中F-、Cl-、NO、S離子[J].汕頭科技,2001,(2):62-63.

[5] 錢立群,劉寧英,陳春蘭,等.飲用水中5種陰離子的離子色譜測定法.環境與健康雜志[J].2006,(5):78-81.

10.3969/j.issn.1008-1305.2014.03.001

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1008-1305（2014）03-0001-03

馮 博（1980年-），女，碩士，工程師。