離子色譜法測定環境空氣中的氯化氫

李娜

【摘? 要】對于較為常見的空氣污染成分氯化氫，一般采用碳酸鈉和碳酸氫鈉的聯合吸收方式進行含量測定，而離子色譜法則能夠對吸收液中的Cl-含量做出更加精確的客觀評價。根據空氣樣本中氯化氫含量測定數據能夠反映出環境空氣整體狀況，再對照相關檢出限值和標準差判定空氣樣本中氯化氫含量是否符合環境要求。針對環境監測中空氣樣本氯化氫含量測定的方法和流程進行分析和探討，并對環境空氣中低含量氯化氫的測定方法進行解析說明。

【Abstract】For hydrogen chloride， a relatively common air pollution component， the combined absorption method of sodium carbonate and sodium bicarbonate is generally used for content determination， while the ion chromatography method can make a more accurate and objective evaluation of Cl- content in the absorption solution. According to the measurement data of hydrogen chloride content in air sample， it can reflect the overall situation of ambient air， and then determine whether the hydrogen chloride content in air sample meets the environmental requirements by comparing the relevant detection limit and standard deviation. This paper analyzes and discusses the method and process of determining the content of hydrogen chloride in air samples in environmental monitoring， and explains the determination method of low content hydrogen chloride in ambient air.

【關鍵詞】離子色譜法;環境監測;氯化氫;空氣分析

【Keywords】ion chromatography method; environmental monitoring; hydrogen chloride; air analysis

【中圖分類號】X831? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2020）05-0186-02

1 引言

環境空氣中的污染物測定包含碳、氮的氧化物、硫化物和氯化氫等。氯化氫的測定方式常用的有硝酸銀比濁法，二苯碳酰二肼比色法、硫氰酸汞比色法等。這些方式普遍具有操作過程復雜、精確性低等特點，并且對實驗環境要求較高，易受客觀條件限制。而目前實驗室中主流檢定方式，也是該項目的國家標準檢測方法——硫氰酸汞分光光度法，雖然測量的準確度較高，但其靈敏性較差。并且當采集氣體的體積不符合規定要求時，檢出的限值也會出現較大的浮動，總體適應性不夠理想。而伴隨著工業技術的發展和化學分析精度的提高。結合《工業企業設計衛生標準》的規定要求，對于居民居住區空氣含量中氯化氫的最高容許濃度一次值被設定為0.05mg/m3，日均值為0.015mg/m3。由此不難看出，硫氰酸汞法并不適用于居民區環境空氣中較低濃度氯化氫的含量測定。因為過低的氯化氫含量會導致該檢測方法不具有足夠的靈敏性，并且最低檢測限值也處于浮動變化中，間接影響了環境空氣氯化氫含量的測定結果。

2 實驗過程介紹

2.1 儀器與試劑的選擇

環境空氣氯化氫含量測定需要使用到大氣采樣器，流量范圍在0.1～1L/min的離子色譜儀，配電導檢測器、As14陰離子分離柱、AG14陰離子保護柱等精密儀器設備。用于氯化氫含量測定的試劑為與500mg/L的CI-匹配的特制淋洗液，其制備過程需要用到濃度為3.5mmol/L的Na2CO3溶液和濃度為1.0mmol/L的NaHCO3溶液，按照配置比例混合后備用。這里需要注意的是，為了保證測定環境的純凈度，同時有效規避試劑中的雜質對測定結果造成的干擾，除了CI-為標準試劑外，其他試劑的純度等級至少要達到優級以上。測定全過程中使用到的水都要預先經過超純水器的純化，達到高純水等級。

2.2 色譜的定量設置

應用離子色譜法測定氯化氫的含量所使用的進樣量為25μL，淋洗液流量應控制在1.0～1.5mL/min范圍內。

2.3 采樣方案

測量過程中先取一只多孔玻板吸收管并注入10.0mL淋洗液，空氣樣本的采集流速設定在1.0L/min。這樣的數值設定主要是從采集分析裝置的最大承載量角度考慮的，在保證樣本采集效率的基礎上，避免人為因素造成的環境空氣樣本污染，維持氯化氫濃度測定過程的客觀性和真實性。

2.4 樣品分析主要流程及操作要點

經過上述的樣品采集和初步處理后，就可以開始對樣品進行分析。將吸收管內采集到的樣品溶液轉移到10mL標準容積比色管中，用預先制備好的淋洗液稀釋至標準刻度并充分搖勻。按照既定的保持時間測定試液的成分濃度和峰值數據，與此同時開始進行空白對照實驗。該完整操作流程結束后可根據吸收管中主要成分的濃度及占比換算推導得出空氣樣本中氯化氫的濃度。其中涉及的變量主要有吸收管樣品溶液中的Cl-濃度（單位μg/mL），標準量1mol HCI分子的質量（單位g），標準量1mol Cl-的質量（單位g）以及采樣階段標準狀況下的單位采樣體積（單位L）。測定結果的真實性除了受操作的規范性影響外，還會與數值計算中精度的一致性有關。上述氯化氫濃度計算公式中的自變量的有效數字精度確保需要統一。

3 數據分析與結果評價

3.1 理論最優測定條件

從實驗進行的環境條件來看，樣本采集過程的采樣速率、采樣頻率、采樣時間、進樣量和吸收液用量等變量都能直接作用在反應體系中，使得與測定目標Cl-相關聯的濃度峰值數據出現波動。以標準狀況濃度1.50μg/mL的Cl-為例，與之對應的標準采樣時間為60min，標準采樣流速為1.0L/min。經過多次實驗和相關測定過程經驗的積累，選用碳酸鈉和碳酸氫鈉混合溶液作為淋洗液時，二者物質的量濃度分別設定為3.5和1.0mmol/L時對應的體系峰高最大并且測定結果較為穩定。總體來看，理想狀況下的氯化氫測定效率可達90%以上。

3.2 數據工作曲線及檢出限值分析

在環境監測領域中應用離子色譜法是近年來較為新興的成分測定方式之一。而將其用于環境空氣中氯化氫成分的含量測定則能夠大幅改善以往同類型測定準確率低、時限長等缺點。經過大量實踐和研究發現，當待測樣本中Cl-濃度在0.25～6μg/mL范圍內時，其能夠與標準峰高構成線性正比例關系。而與之對應的數值回歸方程也能充分證實這一結論。當環境變量與待測目標的信噪比達到3∶1的比值關系時，對應的Cl-檢出限值可直接在回歸方程上根據自變量獲得。例如，測定過程選用的吸收液體積在10mL時，與采集到的空氣樣本60L的總體積對應的最低檢出限值濃度為0.003mg/m3。

3.3 測定精密程度分析

任何化學反應的結果和生成物都會和反應物的濃度比例及物質的量的關系有直接關聯。對于待檢定樣本的濃度含量分析需要嚴謹地制定反應物濃度配比。用離子色譜法測定環境空氣中氯化氫的過程中，對于同一份特定濃度的樣品必須通過反復多次的重復測定，配合能夠體現出足夠差異性的Cl-濃度分布樣本條件，然后取多次峰高定量并計算其標準差的方式來得出此方法的選擇性傾向，進而統計出與空氣中氯化氫濃度測定相對應的精密度標準。用于衡量和評價一種測定方法性能的指標是RSD，通過其與樣品中Cl-濃度的成反比的對照關系即可證實測定結果的有效性。

3.4 干擾性評估

對于標準檢定試樣中Cl-濃度的數值，要對其進行吸收液離子色譜掃描。通過繪制出的曲線分析測定結果的誤差比例。一般來說，當測定誤差不超過±5%范圍時，雖然掃描吸收液對于F-、NO3-、SO42-也存在測定中間物質吸收的情況，但通過不同種類陰離子出峰時間的明顯差距仍可作為判斷和選擇的參考。因此，為了徹底排除類似原因造成的干擾，還需要對不同種類陰離子的出峰時間進行差異化方法，盡力排除測定干擾因素。

3.5 樣品分析流程

對采集到的環境空氣樣品按照上述測定方法和注意事項完成氯化氫含量測定分析。數據分析時以樣品中的CI-為測定指標，根據樣品的總量均分為3～5份測試樣品，對其分別采取加標試驗。分析過程涉及的指標參數至少需包括每份樣品的CI-濃度值，單位加標量，測量總值，計算得出對應的回收率和樣本中氣態氯化氫的濃度。根據統計學原理，可判定為具有可行性且抗干擾能力較強的測定方法所對應的回收率指標一般落在94.0%～98.0%范圍內，這也標志著此種測定方法適用于環境空氣中較低濃度的氯化氫測定。

4 結語

綜上所述，結合本文關于應用離子色譜法進行環境空氣氯化氫含量測定流程的分析與介紹，充分證實了相關測定數據的真實性及離子色譜法較為理想的應用效果。在環境監測技術快速發展的今天，離子色譜法仍具有極大的利用價值。離子色譜法憑借其獨有的高靈敏度，簡便的測定邏輯和理想的選擇性等優勢，能夠準確而高效地完成空氣中較低含量的Cl-濃度測定任務。離子色譜法對于測定過程的環境限制較小，操作過程簡單易行。只需要單一品類的淋洗液即可達到測定要求，不再需要依賴于其他試劑，能夠在簡化測定流程的同時節約藥品使用和損耗所帶來的檢測成本開銷。該方法應用于環境監測領域中不僅能夠針對空氣污染源進行數值分析和含量測定，還可保證檢測過程中的低污染，因此，具有較高的應用和推廣價值。

【參考文獻】

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