離子色譜法測定工業廢水中多種陰離子

才 鳳

（遼寧省食品檢驗檢測院（遼寧省鹽品質量監督檢驗中心），遼寧沈陽 110015）

水是人類賴以生存的基礎，隨著工業的快速發展，會產生各種各樣工業或是生活廢水。廢水中含有對人體有害的各種離子。國家有關于陰離子表面活性劑，硫化物等方面的相關標準，若這些有害離子的含量超過國家標準規定，即對人體是有害的。甲酸、乙酸、氯離子、亞硝酸根、硝酸根、硫酸根、草酸根、硫代硫酸根和硫氰酸根都是廢水中常見的無機陰離子。傳統的檢測方法可以用電極法、化學滴定法、分光光度法進行測定，但每種方法只能測定一種離子，費時費工。隨著離子色譜的出現，離子色譜法可以同時測定多種無機和有機陰離子，具有分析速度快，靈敏度高，是一種理想的陰離子檢測方法[1-3]。本文采用美國戴安ICS-5000離子色譜儀對廢水中甲酸、乙酸、氯離子、亞硝酸根、硝酸根、硫酸根、草酸根、硫代硫酸根和硫氰酸根進行研究，獲得了滿意結果[4]。

1 試驗部分

1.1 儀器與試劑

ICS-5000離子色譜儀（美國戴安）、附帶電導檢測器；Milli-Q A10（美國Millipore公司）；lonpacAS16-HC型分析柱；AG16-HC保護柱；AERS500 4 mm自動再生抑制器，抑制電流149 MA；流速為1 mL/min。

50%NaOH溶液，色譜級；甲酸、乙酸、氯離子、草酸根、硫氰酸根標準儲備液均為1 000 mg/L（O2Si公司）；亞硝酸根、硝酸根、硫酸根、硫代硫酸根標準儲備液均為1 000 mg/L（中國計量院）；分析所用的水為一級水。

1.2 試驗方法

1.2.1 多種陰離子標準液配制

分別準確量取0.02 mL甲酸、乙酸、CI-、亞硝酸根、硝酸根、硫酸根、草酸根、硫代硫酸根和硫氰酸根標準儲備液，置于同一20 mL容量瓶中，用超純水稀釋至刻度，搖勻，制成濃度均為1 μg/mL的混合標準中間液，4 ℃保存。

混合標準工作溶液：依需要配制適當濃度的混合標準工作液，臨用新制。

1.2.2 樣品處理

工業廢水樣品經采集后過0.22 μm微孔濾膜過濾，分析前放置4 ℃冰箱冷藏保存備用。

1.2.3 色譜條件

色譜柱：Dionex IonPacTMAS16-HC（4 mm×250 mm）。流動相：A為100 mmol/L NaOH，B為水。流速：1.0 mL/min。柱溫：30 ℃。進樣量：10 μL。梯度洗脫程序見表1。

2 結果與討論

2.1 色譜分離柱和淋洗液濃度選擇

用電導檢測器分析多種陰離子時，采用合適的色譜柱和淋洗液，對于樣品的分離至關重要。IonpacAS16-HC陰離子交換柱具有超低疏水性，可實現對易極化陰離子的快速分析。淋洗液的選擇系數影響樣品的分離，甲酸和乙酸為弱保留離子，用弱淋洗離子就可以很好分離，其余陰離子為強保留離子，用強淋洗液可以進行有效分離。采用NaOH為淋洗液時，淋洗液濃度變化可改變不同陰離子的保留時間和分離度。當淋洗液（NaOH）濃度增加時，甲酸根、乙酸根難以分開，淋洗液（NaOH）濃度為2 mmol/L時，達到基線分離，與干擾離子分開，淋洗液（NaOH）濃度繼續增加，可以使其他陰離子達到很好的分離效果。因此，選擇IonpacAS16-HC分離柱，2 mmol/L NaOH溶液作為淋洗液起始濃度，采用梯度洗脫對廢水中陰離子進行分析測定。

2.2 淋洗液流速對分析的影響

為使多種陰離子有較好的分離效果，試驗可以減低淋洗液的流速，但流速越小，分析時間越長，為兼顧分離度和保留時間的需要，選擇流速1.0 mL/min，在此條件下，多種陰離子達到基線分離。各離子的色譜圖見圖1。

圖1 乙酸根、甲酸根、氯離子、亞硝酸根、硝酸根、硫酸根、草酸根、硫代硫酸根和硫氰酸根的色譜圖

2.3 標準曲線及方法檢測限

甲酸等9種離子在0.05～10.00 mg/L范圍內具有良好的線性關系，線性相關系數（R2）為0.999 4～0.999 7。通過測定一系列濃度的對照品確定檢測限（信噪比S/N=3）,經計算甲酸根檢測限為0.02 mg/L，乙酸根檢測限為0.05 mg/L，氯離子檢測限為0.05 mg/L，亞硝酸根檢測限為0.02 mg/L，硝酸根檢測限為0.02 mg/L，硫酸根檢測限為0.2 ng/L，草酸根、硫代硫酸根及硫氰酸根的檢測限均為0.05 mg/L。

2.4 精密度和回收率

在樣品溶液中分別加入乙酸根、甲酸根、氯離子、亞硝酸根、硝酸根、硫酸根、草酸根、硫代硫酸根和硫氰酸根標準物質溶液，用此樣品進行精密度和回收率的分析測定。經計算，得到的方法的變異系數分別為：甲酸根5.34%；乙酸根3.01%；氯離子2.35%；亞硝酸根5.98%；硝酸根2.41%；硫酸根2.05%；草酸根3.37%；硫代硫酸根4.34%；硫代硫酸根3.25%；平均回收率分別為；甲酸根91.8%；乙酸根95.2%；氯離子95.8%；亞硝酸根99.8%；硝酸根92.7%；硫酸根95.1%；草酸根97.8%；硫代硫酸根96.2%；硫氰酸根99.1%，滿足分析測試質量控制的要求。

2.5 實際樣品測定

用本方法測定某廢液中的各陰離子含量，樣品測定結果見表2。

表2 樣品測定結果（單位：mg/L）

實測結果進一步表明，本方法是一種監測廢液中乙酸根、甲酸根、氯離子、亞硝酸根、硝酸根、硫酸根、草酸根、硫代硫酸根和硫氰酸根較為理想的方法。

3 結論

離子交換色譜法測定工業廢水中的多種陰離子，利用AS16陰離子分離柱分離，電導檢測，和其他陰離子有較好的分離效果，檢出限低，具有較高的準確度、精密度和良好的線性關系。離子色譜具有測定范圍廣，成本低廉，操作簡單快速、準確的特點，被認為是一種切實可行的分析方法[5]。