氣相色譜法測定赤峰地區自來水中氯含量

李萌 張曼 王仁杰

摘要：本文采用氣相色譜法測定赤峰地區自來水中含量較多的氯代烴（三氯甲烷和四氯化碳）的含量.首先測試出了三氯甲烷與四氯化碳的保留時間和最優的色譜條件，最優色譜條件為：進樣量1μL、進樣口溫度300℃、柱箱溫度總用時10min（80℃保持2min、以20℃/min升溫到200℃保持2min）、檢測器溫度250℃.然后用標準曲線法測定出自來水中三氯甲烷與四氯化碳的濃度.

關鍵詞：氣相色譜法;自來水;氯含量;最優條件

中圖分類號：O657.7+1? 文獻標識碼：A? 文章編號：1673-260X（2019）01-0028-03

1 前言

自來水的生產過程中由于加氯消毒勢必會增加水中氯代烴的含量，尤其是在生產原水受到工業排放的有機物污染時，自來水中氯代烴的含量會大幅增加.自來水中氯代烴的主要成分有三氯甲烷、四氯化碳以及少量的一氯甲烷等，其中三氯甲烷具有致畸、致癌、致突變作用，很難降解，而且會在人體內積聚導致慢性中毒，危害很大;四氯化碳除了具有致癌、致突變作用外，還具有胚胎毒性.這些氯代烴不但不能通過煮沸自來水去除，反而會因此增量三到四倍.長期飲用這兩種物質含量超標的自來水，會對人體健康造成很大危害[1].為此，GB5749-2006《生活飲用水衛生標準》規定自來水中三氯甲烷含量小于0.06mg/L，四氯化碳含量小于0.002mg/L.所以準確測量自來水中三氯甲烷和四氯化碳的含量，確保其不超標具有重大意義.

測定自來水中氯代烴的方法主要有氯化物共沉淀富集分光光度法，該方法用磷酸鉛沉淀做載體，共沉淀富集自來水中痕量氯化物，經離心機分離后，用硝酸鐵/高氯酸溶液完全溶解沉淀物，加硫氰酸汞/甲醇溶液顯色，用分光光度計間接測定痕量氯離子，測定范圍為0.01～0.1mg/L[2].比濁法，是在水中加入適量硝酸銀制得懸浮液，再經過對比光通過懸浮液后透射光的強度間接測定自來水中氯化物的含量，其測定范圍是0～6mg/L[3].電位滴定法，是通過在水中滴入硝酸銀，在滴加過程中，氯離子與銀離子的濃度發生變化，再用銀電極或氯離子選擇性電極作為指示電極，顯示在化學計量點附近發生的電位突躍，從而測出氯離子含量[4].此外，還有間接原子吸收法[5]、離子色譜法[6]、氣相色譜法[7]、離子選擇電極法[8]等.

本文采用氣相色譜法，測定赤峰地區自來水中三氯甲烷和四氯化碳的含量.這種方法具有準確性好、靈敏度高、檢測范圍廣等特點.

2 實驗部分

2.1 材料與方法

Agilent7890A GC型氣相色譜儀（美國安捷倫科技公司）;100ml容量瓶若干;膠頭滴管若干.三氯甲烷（分析純，天津市化學試劑供銷公司）;四氯化碳（分析純，沈陽華東試劑廠）;甲醇（色譜純，國藥集團化學試劑有限公司）.

2.2 檢測條件的測定

分別將三氯甲烷、四氯化碳及實驗地區自來水（以下簡稱自來水）裝入試樣瓶中.通過改變進樣口溫度、進樣量、柱箱溫度、檢測器溫度的其中一項，保持其他三個條件不變，從而測定出每一項條件的最優值.

2.2.1 最優進樣口溫度的測定

進樣量為5μL，柱箱溫度為80℃保持2min，再以20℃/min升溫到160℃保持2min，檢測器溫度設置為200℃，分別測定進樣口溫度為200℃、300℃時，三氯甲烷與四氯化碳標準試劑的氣相色譜圖.

從表1和表2可以看出，三氯甲烷在氣相色譜圖中的保留時間為1.9～2.0min，四氯化碳在氣相色譜圖中的保留時間為2.8～3.0min.從表1可以得知，三氯甲烷在進樣口溫度為300℃時的峰面積大于其在進樣口溫度為200℃時的峰面積;從表2可以得知，四氯化碳在進樣口溫度為300℃時的峰面積大于其在進樣口溫度為200℃時的峰面積.據此可推論，三氯甲烷和四氯化碳的最優進樣口溫度均為300℃.

2.2.2 最優進樣量的測定

在進樣口溫度為200℃，柱箱溫度為80℃保持2min、20℃/min升溫到160℃保持2min，檢測器溫度為200℃的條件下，分別測定進樣量為1μL與5μL時的三氯甲烷和四氯化碳標準試劑的氣相色譜圖.

表3為不同進樣量時，三氯甲烷的色譜數據.從表中數據可以得到，進樣量為1μL時，三氯甲烷的峰面積大于其在進樣量為5μL時的峰面積.表4為不同進樣量時，四氯化碳的色譜數據.從表4可以看出，四氯化碳在進樣量為1μL時的峰面積大于其在進樣量為5μL時的峰面積.據此可知，測定三氯甲烷與四氯化碳的氣相色譜圖的最優進樣量均為1μL.

2.2.3 最優檢測器溫度的測定

在進樣口溫度為200℃，進樣量為5μL，柱箱溫度為80℃保持2min、以20℃/min升溫到160℃并保持2min的條件下，分別測定檢測器溫度為200℃和250℃時的三氯甲烷與四氯化碳標準試劑的氣相色譜圖.

表5為不同檢測器溫度下，三氯甲烷的色譜數據.表6為不同檢測器溫度下，四氯化碳的色譜數據.由表5可知，檢測器溫度為250℃時三氯甲烷的峰面積大于其在檢測器溫度為200℃時的峰面積;由表6可知，檢測器溫度為250℃時四氯化碳的峰面積大于其在檢測器溫度為200℃時的峰面積.據此可知，測定三氯甲烷與四氯化碳的氣相色譜圖的最優檢測器溫度均為250℃.

2.2.4 最優柱箱溫度的測定

在進樣量為5μL，進樣口溫度為200℃，檢測器溫度為200℃的條件下，分別測定柱箱溫度為80℃保持2min、以20℃/min升溫到200℃保持2min與80℃保持2min、以20℃/min升溫到160℃保持2min的三氯甲烷與四氯化碳標準試劑的氣相色譜圖.

表7和表8分別為不同柱箱溫度下，三氯甲烷與四氯化碳的氣相色譜數據.從表7可以看出，當柱箱溫度為200℃時，三氯甲烷的峰面積大于其在柱箱溫度為160℃時的峰面積.從表8可以看出，當柱箱溫度為200℃時，四氯化碳的峰面積大于其在柱箱溫度為160℃時的峰面積.據此可知，測定三氯甲烷與四氯化碳的氣相色譜圖的最優柱箱溫度為80℃保持2min、以20℃/min升溫到200℃，保持2min.

2.2.5 確定最佳檢測條件

由以上幾組對比實驗可知，用氣相色譜法測定三氯甲烷和四氯化碳的最優條件為：進樣量1μL，進樣口溫度300℃，柱箱溫度80℃保持2min、以20℃/min升溫到200℃保持2min，檢測器溫度250℃.

2.3 標準溶液的配制

取100mL容量瓶6個，從1～6依次編號.用甲醇標準試劑（色譜純）標定，1號容量瓶配制濃度分別為0mg/L、0mg/L的三氯甲烷和四氯化碳溶液，2號容量瓶配制濃度分別為7.39mg/L、1.594mg/L的三氯甲烷和四氯化碳溶液，3號容量瓶配制濃度分別為14.78mg/L、3.985mg/L的三氯甲烷和四氯化碳溶液，4號容量瓶配制濃度分別為22.17mg/L、7.97mg/L的三氯甲烷和四氯化碳溶液，5號容量瓶配制濃度分別為29.56mg/L、15.94mg/L的三氯甲烷和四氯化碳溶液，6號容量瓶配制濃度分別為59.12mg/L、31.88mg/L的三氯甲烷和四氯化碳溶液.

2.4 標準曲線的繪制

設定氣相色譜儀的測定條件為：進樣量為1uL，進樣口溫度300℃，柱箱溫度為80℃保持2min、以20℃/min升溫到200℃保持2min，檢測器溫度250℃.以上述條件測定1～6號試樣瓶中的標準溶液，得到色譜圖數據.圖1為三氯甲烷的標準曲線圖，R2=0.9989，圖2為四氯化碳的標準曲線圖，R2=0.99844，擬合效果都非常好，因此，可以用來檢測赤峰地區自來水中的三氯甲烷和四氯化碳的含量.

2.5 自來水中三氯甲烷和四氯化碳含量的測定

準確量取50mL自來水，加入一支100mL容量瓶中，用甲醇標準試劑標定，搖晃瓶身使溶液混合均勻，即可制得自來水試樣溶液.用氣相色譜儀測定，數據如表9所示.

根據三氯甲烷標準曲線方程y=A+Bx（A= 0.5325;B=4107.6316）測得自來水試樣溶液中三氯甲烷的濃度為0.0285mg/L，換算可知，自來水中三氯甲烷的濃度為0.057mg/L;同理，根據四氯化碳標準曲線方程y=A+Bx（A=9.53;B=230325.3）可得自來水試樣溶液中四氯化碳的濃度為0.00083mg/L，換算測得自來水中四氯化碳的濃度為0.00166mg/L.

3 結論

通過實驗過程可知，色譜條件中的進樣量、進樣口溫度、柱箱溫度、檢測器溫度都會對測定結果造成影響，通過對比得到最優色譜條件為：進樣量1μL、進樣口溫度300℃、柱箱溫度為80℃保持2min并以20℃/min升溫到200℃保持2min、檢測器溫度250℃.并采用最優色譜條件測定自來水中三氯甲烷和四氯化碳的濃度，三氯甲烷濃度為0.05 7mg/L、四氯化碳濃度為0.00166mg/L，均小于《生活飲用水衛生標準》規定的自來水中三氯甲烷與四氯化碳標準濃度，證明該地區自來水符合國家標準.

參考文獻：

〔1〕黃文鋒，徐麗誼.測定水中三氯甲烷和四氯化碳的毛細管柱氣相色譜法的優化[J].中國衛生檢驗雜志，2015，25（15）：2469—2471.

〔2〕李永生，郭慧.工業水中氯離子測定方法的進展[J].工業水處理，2007，27（4）：1—5.

〔3〕王兆喜，汪敬武.反相流動注射比濁法測定水中氯離子[J].南昌大學學報（理科版），2003，27（3）：248—251.

〔4〕佟琦，高麗華.莫爾法與自動電位滴定法測定水中氯離子含量的比較[J].工業水處理，2008，28（11）：69—71.

〔5〕楊延，薛來，劉永昌.用原子吸收法間接測定電廠水中的痕量氯離子[J].上海電力學院學報，2000，16（1）：8—12.

〔6〕王曉燕，張佳雨，劉春穎.離子色譜法測定水中氯離子的不確定度評定[J].黑龍江環境通報，2014，38（1）：56—58.

〔7〕金曉英，袁東星.動態液相微萃取-氣相色譜法測定水樣中有機磷農藥殘留[J].分析化學研究簡報，2005，33（3）：347—350.

〔8〕張如意，顧宇曦，張愛蕓等.微量/痕量氯測定方法進展[J].河南理工大學學報（自然科學版），2008，27（4）：481—487.