剑江河都匀城区段阴离子的测定.doc

剑江河都匀城区段阴离子的测定孙平（2004071117）贵州省黔南民族师范学院化学与化工系 贵州 都匀 558000摘要 河水中阴离子的含量是河流监测的重要项目，本实验用离子色谱法同时检测河水中七种常见阴离子的含量。在优化的实验条件下取得了很好的结果。关键词 阴离子 测定 离子色谱Duyun City of rivers sword to the determination of anionsSunping（2004071117）Qiannan Normal Collage for Nationalities chemistry and chemical engineering department duyun guizhou 558000 Abstract Anionic water in rivers to monitor the content is an important project, the experimental ion chromatography detected in the river in seven common anions. In optimizing the experimental conditions have obtained very good results。Keywords Anionic； Determination；Ion Chromatography引言河水中含有大量阴离子，这些阴离子的含量对人类的生产生活起到重大的影响，如氟离子是人体必需的微量元素之一，缺氟易患龋齿病，饮水中含氟的适宜浓度为0.51.0 mg /L 。当长期饮用含氟量高于11.5 mg /L的水时则易患斑齿病。氯在人类生存活动中具有很重要的生理作用和工业用途。若饮水中氯离子含量达到250 mg /L，相应的阳离子为钠离子时会感到咸味；水中氯离子含量高时，会损害金属管道和建筑物，并妨碍植物的生长。亚硝酸盐是氮循环的中间产物，不稳定。亚硝酸盐可使人体正常的血红蛋白（低铁血红蛋白）氧化成为高铁血红蛋白，发生高铁血红蛋白症，失去血红蛋白在体内输送氧的能力，并出现组织缺氧的症状。因此饮水中亚硝酸盐的含量越低越好。硝酸盐是有氧环境中各种形态含氮化合物中最稳定的氮化合物。人体摄入硝酸盐后，经肠道中微生物作用转变成亚硝酸盐而出现毒性现象。文献报道，水中硝酸盐的含量达数毫克/升时，可致婴儿中毒。磷是生物生长必需的元素之一。水体中磷含量过高(如超过0.2 mg /L),可造成藻类的过度繁殖,直至数量上达到有害程度(称为富营养化),造成湖泊,河流透明度降低,水质变坏。水中少量硫酸盐对人体健康无影响,但超过250 mg /L时有致泻作用。饮水中硫酸盐的含量不应超过250 mg /L1。其中一些阴离子的含量国家有明确的规定，如生活饮用水地表水源地标准限值：氯化物（以Cl-计）250mg/L；硫酸盐（以SO42-计） 250mg/L；硝酸盐（以N计）10mg/L。都匀原名都云，因近郊都云洞得名，明洪武年间改称都匀。云城建于清山碧水之中小巧玲珑，秀丽多姿。沅江主要源头之一的剑江，由此穿过市区流程91.2公里，集水面积115.6平方公里。剑江主源谷江河、杨柳河等9条河流在市中心汇流，古人称“九龙汇江”。剑江是都匀人民的母亲河，是都匀的饮用水源、农用水源、渔业水源地，为了了解剑江河都匀城区段阴离子的含量情况，为有针对性的开发利用剑江河水提供参考依据。本实验利用离子色谱法,连续测定水样中的多种阴离子的含量，而且可以实现准确度高，精密度好。1实验部分1.1实验原理 本法利用离子交换的原理,连续对多种阴离子进行定性和定量分析。水样注入碳酸碳酸氢盐溶液一并流经一系列的离子交换树脂，基于待测阴离子对低容量强碱性阴离子树脂（分离柱）的相对亲和力不同而彼此被分开。被分离的阴离子，在流经强酸性阳离子树脂（分离柱）或抑制膜时，被转换为高电导的酸型，碳酸碳酸氢盐则转变成弱电导的碳酸（消除背景电导）。用电导检测器测量被转变为相应酸型的阴离子与标准进行比较，根据保留时间定性，峰高或峰面积定量。1.2、实验仪器及试剂WIC型离子色谱、WIC型电导检测器（江苏电分析仪器厂）、YSB2型平流泵、分离柱、伍毫色谱工作站、NaF、NaCI、NaBr、NaNO2、NaNO3、Na3PO4、K2SO3、Na2CO3、NaHCO3(均为分析纯)、超纯水。1.3、色谱条件（1）、淋洗条液浓度：2.4mmol/LNa2CO3+3.0mmol/L NaHCO3。（2）、流速：1.2mL/min-1。（3）、进样量：1mL。（4）、抑制器：阴离子微膜抑制器。（5）、电导检测器量程：100s。（6）、恒温抑制器温度为30+1。（7）、柱温：室温。1.4、试验方法实验用水均为电导率小于0.5m/cm的超纯水，并经0.45m的微孔滤膜过滤。（1）、淋洗储备液的配制：分别称取25.44g Na2CO3和25.20g NaHCO3(均已在105烘干2h，干燥器中放冷)，溶解于水，移入1000 mL容量瓶中用水稀释到标线，摇匀，贮存于聚乙烯瓶中，在冰箱中保存。Na2CO3浓度为0.24mol/L；NaHCO3浓度为0.30mol/L。 （2）、淋洗使用液的配制：取10mL淋洗贮备液置于1000mL容量瓶中，用水稀释到标线，摇匀。此溶液Na2CO3浓度为2.4mmol/L；NaHCO3浓度为3.0mmol/L。（3）、标准阴离子贮备液的配制：在电子天平上准确称取2.2100gNaF、1.6484gNaCl、1.2879gNaBr、1.3703gNaNO3、1.8142gK2SO4(所有药品均在105烘干2)、1.4998gNaNO2（在干燥器中干燥24）、1.7301gNaPO4（在干燥器中干燥24）溶于水，移入1000mL容量瓶中，加入10.00mL淋洗贮备液，用水稀释到标线，贮于聚乙烯瓶中，置于冰箱中保存。此时各阴离子的浓度均为1.0mg/mL。（4）、系列混合标准溶液的配制从配制好的标准离子储备液中分别准确吸取体积为12 mL、14 mL、16 mL、18 mL、20mL的标准离子储备液，加入1.00mL淋洗储备液，用超纯水定容至100mL，得到各阴离子浓度见表1所示。 表1Table 1浓度mg /mlF- 0.120.140.160.180.20Cl-0.120.140.160.180.20NO2-0.120.140.160.180.20PO43-0.120.140.160.180.20Br-0.120.140.160.180.20NO3-0.120.140.160.180.20SO42-0.120.140.160.180.201.5、样品的采集与保存 为了考查人类的生产生活对剑江河中阴离子含量的影响，在剑江都匀城区不同断面采集水样，进行分析测定。因样品不能在采集当天分析，所以立即用0.45m滤膜过滤防止其中的细菌使样品浓度随时间而发生变化。这样处理过的样品可以储存在冰箱中，一星期内阴离子浓度不会有明显的变化。 2、结果与分析2.1、淋洗液浓度和流速的选择2.1.1浓度 淋洗液浓度的改变，对保留时间的影响与溶质和淋洗离子的电荷数有关2。淋洗液浓度较高时，各组分分离不好，灵敏度下降；淋洗液浓度较低时，SO42-出现拖尾，峰形前倾，而且基线噪声较大。本实验选择：2.4mmol/LNa2CO3+3.0mmol/L NaHCO3溶液。2.1.2流速 改变淋洗液流速会影响保留时间和灵敏度。流速和保留时间之间存在一种反比的关系，但是流速的增加受分离柱最大压力的限制，同时增加流速会降低灵敏度2。当淋洗液流速较大时，各组分出峰时间缩短，但Cl-与NO2-分离不完全，色谱峰有重叠。当淋洗液流速较小时，出现色谱峰拖尾现象。本实验选择流速为1.2mL/min-1。2.1.3标准色谱图在上述选定的色谱条件下取标准混合溶液进样，标准色谱图如图1：2.2方法的检出限、线性范围和回归方程按表1配制一系列不同浓度的标准溶液，分别进样，在上述的色谱条件下测定色谱峰高和保留时间，以峰高对离子浓度绘制工作曲线，求出线性回归方程，找出在0.12mg/mL0.2 mg/mL范围内具有较好的线性关系。根据3倍信噪比的偏差来计算各离子的检出限（即3）。方法的线性范围、回归方程、相关系数、检出限见表2。 图1 标样谱图Figure 1 standard sample spectra 表2 水样标准曲线、线性范围、回归方程、相关系数、检出限Table 2 water standard curve, and the linear range, the regression equation, the correlation coefficient, and the detection limit被测离子线性范围mg/mL回归方程相关系数检出限mg/mLF-0.120.2y=7.4414E-09X-0.04230.9950.002597Cl-0.120.2y=3.7345E-09X+0.02300.9900.002842NO2-0.120.2y=1.3027E-08X-0.01450.9920.004694PO43-0.120.2y=1.0690E-08X+0.02530.9950.003956Br-0.120.2y=7.1015E-09X+0.03800.9970.005144NO3- 0.120.2y=3.6157E-08X+0.03570.9830.01070SO42-0.120.2y=5.8930E-09X+0.02260.9930.053572.3精密度实验 配制0.15 mg/mL混合标准溶液，重复进样5次，考察其精密度。表3 精密度实验结果(n=5)Table 3 precision of the experimental results (n = 5)离子测定平均值/mgmL-1S（相对偏差）RSDF-0.24080.00096790.4019Cl-0.16160.0010590.6553NO2-0.16050.0017491.0897PO43-0.16200.0014740.9098Br-0.16050.0019171.1943NO3-0.15690.0039872.5411SO42-0.15890.0015491.00312.4 样品分析及回收实验在剑江市区段采集水样后,带回实验室进行分析。样品谱图如图2所示，样品检测结果汇于表4。图 2 样品谱图Figure 2 spectra of samples表4 样品检测结果Table 4 sample test results阴离子测得值采样点F-Cl-NO2-PO43-Br-NO3-SO42-会仙桥（城区上游检测结果）0.0025970.023550.0046940.0039560.0051440.038870.06781西山公园（城区中段检测结果）0.0025970.023380.0046940.0039560.0051440.037260.06253百子桥（城区下游检测结果）0.0025970.023050.0046940.0039560.0051440.037710.08077为了保证试验方法和实验结果的可信度，进行回收率实验，实验结果见表5。表5：回收率测定结果Table 5 ：results of recovery离子本底值/mg/mL加标量/mg/mL回收率/Cl-0.0231710.16064491.6487NO3-0.038150.14242169.514SO42-0.0627140.16200466.6933结果分析：从表中可以看出，回收率较低，其原因可能是样品保存时间较长，样品损失造成的。2.5 重现性实验 取表4中百子桥的水样连续测定5次后，计算相对标准偏差见表6。表6： 相对标准偏差Table 6： relative standard deviation离子测定平均值mg/mLRSDCl-0.023100.002438NO3-0.038600.01347SO42-0.083630.026092.6 结论从样品的分析结果可知，城市生活污水中的重要污染指标，例如：亚硝酸根、磷酸根的含量都较低，体现出都匀市在治理剑江河城区流域中采用沿河两岸修建城市污水排污渠的方式是有效的，防止了生活污水直接排入剑江河造成污染。但氯离子、硝酸根、硫酸根含量仍超过了生活饮用水地表水源地标准限值，所以剑江河不可直接作为饮用水源地，还需要进行进一步的保护和治理。3.参考文献1 国家环境保护总局、编委会.水和废水监测分析方法(第四版)M 北京:中国环境科学出版社.2 牟世芬、刘克纳、丁晓静.离子色谱方法及应用M 北京:化学工业出版社.3 霍峰、鲍正荣、黄会林.离子色谱法同时测定南充西河水中的NO2-、NO3-和PO43-J.太原师范学院学报(自然科学版),2006,5(3):101-103.4 许洁.离子色谱法测定矿泉水中的亚硝酸盐氮J.上海预防医学杂志,2007,19(8):399-400.5 李雪辉、段红丽、潘锦添、王乐夫.离子交换色谱法检测离子液体中阴离子J.