離子色譜法測定飲用天然礦泉水中多種陰離子的方法探究

唐若宓

（廣東省輕工業(yè)技師學(xué)院，廣東廣州 511300）

飲用天然礦泉水中含有豐富的礦物質(zhì)，在水質(zhì)檢測中，陽離子均為單一金屬元素，可通過電感耦合等離子體質(zhì)譜法同時進(jìn)行多元素的檢測。但水樣中各種陰離子的檢測方法十分豐富，主要包括離子選擇電極法、光譜法、滴定法和離子色譜法等。其中，離子選擇電極法、分光光度法、滴定法只能測定單一成分，且在操作過程中，步驟煩瑣，靈敏度低[1]。《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 飲用天然礦泉水檢驗方法》（GB 8538—2022）中采用離子色譜法可同時進(jìn)行F-、Cl-、Br-、NO3-、SO42-等5種陰離子的檢測，操作簡便，快速，靈敏度高。本文在國家標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，對色譜實驗條件進(jìn)行優(yōu)化，建立同時檢測飲用天然礦泉水中 F-、Cl-、NO2-、Br-、NO3-、H2PO4-和SO42-共7種陰離子的離子色譜方法。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

農(nóng)夫山泉、景田、恒大冰泉、阿爾山、昆侖山5種市售天然飲用礦泉水；NaF、NaCl、NaNO2、NaBr、NaNO3、KH2PO4和Na2SO4標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，優(yōu)級純，均為西安天茂化工有限公司生產(chǎn)；所用水符合國標(biāo)GB/T 6682—2008規(guī)定的一級水[2]。

1.2 儀器與設(shè)備

天美IC 1010離子色譜儀；IC 1020全塑高壓恒流泵；9725i手動進(jìn)樣器；D1010數(shù)據(jù)工作站；超聲波發(fā)生器；真空泵；抽濾瓶。

1.3 實驗方法

1.3.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線配制

使用蒸餾水將標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)配制成F-濃度為2 mg·L-1、Cl-濃度為 3 mg·L-1、NO2-濃度為 5 mg·L-1、Br-濃 度 為 10 mg·L-1、NO3-濃 度 為 10 mg·L-1、H2PO4-濃度為 15 mg·L-1和 SO42-濃度為 15 mg·L-1的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液。將混合標(biāo)準(zhǔn)溶液分別按梯度加入2 mL、4 mL、6 mL、8 mL和10 mL到10 mL容量瓶中，用蒸餾水定容至刻度，標(biāo)準(zhǔn)系列溶液中各陰離子濃度如表1所示。以保留時間定性，以峰面積進(jìn)行定量，設(shè)置面積外標(biāo)法，以質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，峰高（或峰面積）為縱坐標(biāo)，分別繪制7種陰離子的標(biāo)準(zhǔn)曲線[3]。

表1 標(biāo)準(zhǔn)系列溶液中各陰離子濃度（單位：mg·L-1）

1.3.2 儀器條件

色譜柱：SHODEX IC SI-52 4E陰離子分離柱（柱材料：PEEK；柱尺寸：250 mm×4 mm，5 μm）、SHODEX IC SI-90G陰離子保護(hù)柱（柱材料：PEEK；柱尺寸：10 mm×4.6 mm，9 μm）；檢測器：IC1050色譜單元（含陰離子抑制器）、IC 1040電導(dǎo)檢測器；淋洗液：9 mmol·L-1NaHCO3水溶液；淋洗液流速：1.0 mL·min-1；柱溫：30 ℃；溫度系數(shù)：1.7%；進(jìn)樣量：50 μL；抑制器電流：30 mA；檢測器量程：100 μS；設(shè)置自動調(diào)零：AUTO OFFSET；采樣時間：30 min。

1.3.3 樣品測定

本次實驗以5種市面售賣的飲用礦泉水為樣品。水樣經(jīng)過0.45 μm水相過濾膜過濾后，直接進(jìn)樣測定。

2 結(jié)果與分析

2.1 色譜分離情況

7種陰離子混合標(biāo)準(zhǔn)溶液色譜分離情況如圖1所示。從圖譜中可以看出各離子分離效果良好，都實現(xiàn)了基線分離，可用來定性飲用礦泉水中的各種離子。各色譜峰按順序分別為F-、Cl-、NO2-、Br-、NO3-、H2PO4-和SO42-。

圖1 7種陰離子混合標(biāo)準(zhǔn)溶液色譜圖

2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線線性分析

在標(biāo)準(zhǔn)系列溶液濃度范圍內(nèi)，標(biāo)準(zhǔn)曲線的相關(guān)系數(shù)r均在0.999以上，線性關(guān)系良好。各陰離子的線性方程及相關(guān)系數(shù)如表2所示。

表2 7種陰離子的線性方程及相關(guān)系數(shù)

2.3 方法檢出限

根據(jù)《合格評定 化學(xué)分析方法確認(rèn)和驗證指南》（GB/T 27417—2017）5.4.2.2的要求，用信噪比法評估檢出限，以產(chǎn)生3倍信噪比信號的檢測濃度為檢出限濃度。各陰離子檢出限如表3所示。與GB 8538—2022進(jìn)行對照，均符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求[4]。

表3 7種陰離子檢出限

2.4 精密度與準(zhǔn)確度試驗

對混合標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行6次平行測定，計算RSD。取同一水質(zhì)的水樣，以各項目測定結(jié)果的平均值為基礎(chǔ)值，分別加入不同濃度水平的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，試樣經(jīng)處理后上機測試，結(jié)果見表4。水樣的精密度為0.57%～1.76%，回收率為96.0%～102.4%，精密度與準(zhǔn)確度均符合GB/T 27417—2017 的要求[5]。

表4 精密度與準(zhǔn)確度試驗

2.5 樣品檢測結(jié)果

對5種市售天然飲用礦泉水進(jìn)行檢測，結(jié)果見表5。通過與GB 8537—2018要求進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)5種礦泉水的檢測指標(biāo)均符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求。

表5 5種市售天然飲用礦泉水7種陰離子的檢測結(jié)果

3 結(jié)論

本文通過建立7種陰離子離子色譜測定方法，對生活飲用礦泉水的水樣進(jìn)行檢測。結(jié)果表明，各樣品在此方法下分離度好，干擾小，標(biāo)準(zhǔn)曲線線性和濃度范圍、準(zhǔn)確度和精密度、方法檢出限均符合方法學(xué)驗證要求。該方法在國標(biāo)基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化，操作簡便，靈敏度高，適用范圍廣，可提高工作效率，具有一定的實用價值。