离子色谱法测定水中无机阴离子材料与方法

离子色谱法测定水中无机阴离子材料与方法目的：应用离子色谱法同时检测黄河水中6种无机阴离子（F-，Cl-，NO2-，NO3-，HPO42-，SO42-）的含量，研究并优化检测条件。方法：采集流经兰州市西固区、安宁区、七里河区和城关区连续3天的黄河水样，利用瑞士万通882型离子色谱仪进行检测，观察兰州市四个不同行政区黄河水中6种无机阴离子含量。色谱条件为：分离柱为A Supp 4-250阴离子分析柱，保护柱为Metrosep A Supp 4/5 Guard，以0.0018mol/LNa2CO3和0.0017mol/LNaHCO3为淋洗液，以0.05mol/LH2SO4溶液为再生液，泵的流速为1.0ml/min。结果：每种离子的相关系数r均大于0.999，F-，Cl-，NO2-，NO3-，HPO42-和SO42-检出限分别为0.02 mg/L、0.02 mg/L、0.03 mg/L、0.08 mg/L、0.12 mg/L和0.09 mg/L，相对标准偏差均小于5%，加标回收率在96.58%-103.00%之间，实验条件良好；经检测发现连续3天兰州不同区段黄河水中6种阴离子指标均符合地表水环境质量标准（GB3838-2002）和生活饮用水卫生标准（GB5749-2006）。结论：离子色谱法检测黄河水中无机阴离子灵敏度高，准确度好，方便高效；黄河水兰州段水中6种无机阴离子含量安全稳定。关键字；离子色谱、阴离子、黄河水、加标回收黄河，起自青海，流经兰州，是兰州人民的 “母亲河”。兰州的饮用水、生活用水、工业用水和农业灌溉都离不开黄河，因此黄河水的水质安全应得到足够的重视。天然水中含有一定量的氟化物、氯化物、硝酸盐、硫酸盐等无机物质，其含量主要受地质条件的影响，各地有所不同。同一区域水体内其含量是相对稳定的，然而，当水中这些物质含量突然增高时，表明水体有可能受到人畜粪便、生活污水、工业废水或农作物肥料等污染。水中无机阴离子的含量是否正常与人类生活有着密切的关系1，F-、Cl-、NO2-、NO3-、HPO42-和SO42-6种离子含量的检测对水质安全意义重大。目前，上述离子常规的检测手段有分光光度法，电极法等，但这些方法一般不能同时检测多种离子，并且大多数运用了化学分析的方法2。自1977年离子色谱法应用于水处理领域以来，经过几十年来科学技术领域的进步，高效分离柱、温度补偿的电化学检测器等一系列辅助系统技术的融入，使得离子色谱法的稳定性和灵敏度均得到了迅速提高，应用领域也不断拓展，在环境监测方面得到普遍应用，对于无机阴离子的检测技术也不断成熟3-5。本研究采用离子色谱法检测黄河水中6种无机阴离子含量，为黄河兰州段水质的检测和管理提供参考依据。1.1仪器与试剂1.1.1仪器882.0020型瑞士万通离子色谱仪，863.0010自动进样器、A Supp 4-250阴离子分析柱、二氧化碳抑制器、882 Compact IC plus 1化学抑制型电导检测器，魔术师色谱工作站。超声清洗器，优普超纯水机，MH1010型便携式水质采样器。1.1.2试剂F-，Cl-，NO2-，NO3-，HPO42-，SO42-六种无机阴离子标准溶液（分别取分析纯氟化钠、氯化钠、硝酸钠、亚硝酸钠、磷酸氢钠、硫酸钾配置）。混合标准溶液 ：分别吸取不同浓度梯度六种阴离子标准储备液于七个容量瓶中，加去离子水稀释至刻度，混匀，配制成7个系列浓度的混合标准溶液。碳酸钠 、碳酸氢钠均为分析纯。全部试剂均由电导率小于0.5 us/cm的二次去离子水配制而成，并经过0.45 m微孔滤膜过滤。1.2兰州段黄河水样 采集及处理1.2.1样品采集根据兰州市行政区划将兰州市分为：红古区、西固区、安宁区、七里河区和城关区五个区。本研究选取了除红古区外的四个区作为研究区，于4月中旬连续3天采集流经四个区的黄河水样。具体的采样方法是：将每个区按照黄河水的流向分成上、中、下三个断面，每个断面选距离岸边2、3、4米的取水点各采集水样150 ml，然后将三个水样混合成平均混合水样450 ml，每个断面采集一瓶平均混合水样，并做好采样记录。采样器为MH1010型便携式水质采样器，采样容器为500 ml聚乙烯瓶，采样完毕立即返回实验室，采样当天完成样本的检测工作。1.2.2样品预处理来自同一天的样本，从同一区段的上、中、下游分别取100 ml黄河水水样，装入500 ml容量瓶中混匀，混匀后经0.45 m滤膜加压过滤，将经过滤的300 ml样本转移，存入500 ml容量瓶中，进样前使用10 ml一次性注射器抽取10 ml混匀后样本，然后用0.45m微孔滤膜过滤至塑料试管等待进样检测。1.3离子色谱法检测兰州段黄河水样中无机阴离子含量1.3.1色谱条件1.3.1.1淋洗液浓度淋洗液浓度是影响离子峰保留时间的重要指标之一，当淋洗液浓度较低时，保留时间延长，实验总用时也会相应的较长，实验效率低下。当淋洗液浓度较高时，出峰迅速，保留时间相应缩短，但分离效率降低，背景电导值相应增高，长期在这种流速下使用，机器的损伤会愈加严重。实验条件的摸索过程中，限定Na2CO3浓度范围1.0 mmol/L-4.5 mmol/L，NaHCO3浓度范围1.0 mmol/L-2.0 mmol/L，经尝试多种浓度配比后，结果显示当淋洗液组成为Na2CO3和NaHCO3浓度分别为1.8 mmol/L和1.7 mmol/L时离子间分离效果较好，出峰时间较快，检测效率高，确定为最终淋洗液浓度比例。1.3.1.2流速的选择流速高低影响各峰的保留时间。高流速条件下保留时间减少，对应的分离度降低，并且平行样本的相对标准偏差较大。当流速低时，保留时间延长，分离效果好，但工作效率低，不宜采取。为高效并良好的分离各种离子，流速从0.5 ml/min-1.2 ml/min之间进行调整（过程中发现流速与离子峰面积成反比，提示尝试降低流速的方式解决当标准曲线准不变时因两相邻离子间浓度差异大导致的低浓度离子不能检出，但是否可行有待验证），最终发现当流速为1.0 ml/min时，离子分离效果好，保留时间相对较短。最终确定流速为1.0 ml/min。1.3.1.3进样量与温度进样量20 L，测定温度为18 28。1.3.2 标准曲线与检出限实验共用7个不同浓度梯度标准溶液绘制标准曲线，标1到标7浓度均为等倍升高关系，根据保留时间定性，峰面积定量，以峰面积为纵坐标，以离子浓度（mg/L）为横坐标，用最小二乘法计算校准曲线得回归方程。以去离子水为空白溶液，得出基线色谱图，以检出限参考值为基准，以公式Cmin=Cs(2Hn/H)计算（Cmin最小检出浓度，g/L；Cs检测离子浓度，g/L；H检测离子峰高，mm；Hn基线噪声，mm）得出检出限。1.3.3精密度及加标回收率取城关区样品做精密度测试，在优化后的色谱条件下共检测6个平行样品，求取均值和相对标准偏差。取一份平均混合样，经0.45 m滤膜过滤，取100 ml滤液加入适量的标准储备液，进行检测，然后用加标后的检测浓度减去样品检测浓度，再除以标准浓度，即为加标回收率。计算公式为：加标回收率=（加标试样测