离子色谱法测定水中硫酸根离子浓度范围的探讨.docx

离子色谱法测定水中硫酸根离子浓度范围的探讨张枫华，雷仲存，顾红琴（首钢迁安钢铁有限责任公司，河北迁安 064404）【摘 要】 主要研究了用 ICS2000 型离子色谱仪测定水中不同硫酸根离子的浓度的标准偏差、精密度，及色谱图形。确定了测定水中硫酸根离子浓度在 0.20 120 mg/L 的范围内具有较好的准确度。【关键词】离子色谱仪；硫酸根离子；精确度；浓度范围【中图分类号】 TQ056.1【文献标识码】 B【文章编号】1006-6764（2013）07-0056-05Discussion on Suitable Concentration Range of Sulfate Ion in Water Determined by Ion ChromatographyZHANG Feng-hua, LEI Zhong-cun,GU Hong-qin(Shougang Qianan Iron & Steel Co., Ltd., Qianan, Hebei 064404, China)【Abstract】The standard deviation, precision and chromatogram of different concentrations of sulfate ions are studied. The concentrations are determined by ICS2000 ion chromato原 graph. The sulfate ions concentration range in 0.20120 mg/L determined in water has bet原 ter accuracy.【Key words】ion chromatograph; sulfate ion; accuracy; concentration range1 引言离子色谱法是基于离子交换分离原理进行离子 测定的液相色谱分析方法。离子色谱仪测定硫酸根 离子时发现，在不同的硫酸根离子浓度下，测定的精 度有较大的区别。本实验目的是用离子色谱法探索 循环水中不同硫酸根离子浓度下同一仪器精度的变 化，以寻求合适的循环水中硫酸根离子的测定范围。2 实验部分2.1 实验原理离子色谱分离，主要是应用离子交换的原理，采 用低交换容量的离子交换树脂来分离离子，其主要 填料类型为有机离子交换树脂。水样中待测阴离子 随 20 mmol/L 氢氧化钾淋洗液进入离子交换柱系统（由保护柱和分离柱组成），根据分离柱对各阴离子 的不同亲合力进行分离，已分离的阴离子流经抑制器系统换成高电导率的强酸，淋洗液则转变成为弱 电导率的水。由电导检测器测量待测阴离子的电导 率，以相对保留时间和峰面积进行定性和定量。12.2 分析仪器、试剂及条件仪器:ICS2000 型离子色谱仪，ASRS-4伊250 mm 分离柱，AG19-4伊50mm 阴离子保护柱，电导检 测器，ASRS 300 4-mm 自身再生抑制器，ICS-2000淋洗液发生器（产生 20 mmol/L 的 KOH 溶液），色谱工作站。试剂:硫酸根离子标准溶液（浓度为 1367.5 mg/ L，扩展不确定度为 5）；高纯水。实验参数: 淋洗液 （氢氧化钾）16 mmol/L；流速：0.5 ml/min；进样量：25 滋l；池温：35 益；柱温：30 益；背景电导：1.0 滋S/cm。2.3 配置硫酸根离子标准溶液2淤硫酸根离子贮备液（410.25 mg/L） 取 15 mL 浓度为 1367.5 mg/L 硫酸根离子标准溶液于 50 mL 容量瓶中，用高纯水定容至刻度。于硫酸根储备液（273.5 mg/L）取 5 mL 浓度为1367.5 mg/L 硫酸根离子标准溶液于 25 mL 容量瓶 中，加入高纯水定容至刻度。2.4 实验方法按照离子色谱仪操作规程进行调节仪器参数、 新建方法文件、程序文件和样品表。1样品采用注射 器注入进样口，注射器要求干净，注射时用力均匀， 注射的样品采用 0.22 滋m 滤膜过滤。2.4.1配制系列浓度硫酸根离子标准溶液 分别配制浓度为 0.10 mg/L、8.205 mg/L、16.41mg/L、32.82mg/L、82.05mg/L、164.1mg/L、273.52 4 2 1标准工作曲线以表 1 中的标值和平均值绘制硫酸根离子的标 准工作曲线，见如图 1。硫酸根离子浓度真值/(mg/L)图 1 硫酸根离子工作曲线图2 4 2 2精密度曲线图以表 1 中的标值和标准偏差绘制精密度曲线 图，见图 2。硫酸根离子浓度/(mg/L)图 2 精密度曲线图2 4 2 3相对误差曲线图以表 1 中的标值和相对误差绘制相对误差曲线 图，见图 3。硫酸根离子浓度/(mg/L)图 3 相对误差曲线图冶金动力2013 年第 7 期 总 第 161 期57METALLURGICAL POWERmg/L、410.25 mg/L 的硫酸根离子标准溶液。2.4.2实验内容分别测定浓度为 0.10 mg/L、8.205 mg/L、16.41mg/L、32.82mg/L、410.25mg/L、82.05mg/L、164.1mg/L、273.5mg/L 硫酸根标准溶液 5 次以上，并计算其平均值、标准偏差和相对误差，结果见表 1。表 1测定系列浓度硫酸根离子的平均值、标准偏差和相对误差标值（/ mg/L）410.25273.5164.182.0532.8216.418.2050.1测量值（/ mg/L）测量值（/ mg/L） 测量值（/ mg/L） 测量值（/ mg/L） 测量值（/ mg/L） 测量值（/ mg/L） 测量值（/ mg/L） 测量值（/ mg/L） 平均值（/ mg/L） 相对误差/%408.74411.04414.34413.2417.22420.09417.15420.75415.321.24262.89265.86267.69267.55272.86271.93-268.131.96149.06153.16156.70157.34159.89160.4-156.094.8881.7582.3682.5282.9683.2882.0682.89-82.5510.6131.7232.1032.8332.532.7532.2132.47-32.371.3716.2515.9215.3515.6215.44-15.724.26.446.646.907.437.547.63-7.1013.470.110.090.110.100.090.100.110.060.0910.00 标准偏差/% 4.25 3,75 4.31 0.54 0.39 0.37 0.50 0.02 2.4.2.4离子色谱图分别测定浓度为 0.10 mg/L、8.205 mg/L、16.41 mg/L、32.82 mg/L、82.05 mg/L、164.1 mg/L、273.5 mg/L、410.25 mg/L 的硫酸根离子标准溶液，其色谱 图，见图 4。.色谱峰形比对图组2.4.2.5分 别 测 定 浓 度 为 0.50 mg/L、0.35 mg/L、0.30mg/L、0.25 mg/L、0.20 mg/L、0.15 mg/L、0.10 mg/L的硫酸根离子溶液，观察其色谱图峰形变化，见图 5所示。3 讨论根据工业循环冷却水及锅炉水中氟、氯、磷酸 根、亚硝酸根、硝酸根和硫酸根的测定 离子色谱法（GB/T 14642-2009 标准），精密度要求：RSD约3%。 柱的分离能力，被检测阴离子的分离度不能低于1.3。绘制标准工作曲线或计算出回归方程，线性相 关系数应大于 0.990（最好 0.999 以上）。33.1 线性关系由图 1 标准工作曲线图可以看出，线性方程为： y=0.9975x；相关系数 R2=0.9992。由此可以看出，用 离子色谱仪测定酸根离子具有较好的线性关系。3.2 精密度由图 2 精密度曲线图可以看出，当溶液浓度在0.10耀120 mg/L 时，其标准偏差为 0.02耀2.5 之间。所 采用的硫酸根标准溶液试剂其扩展不确定度为 5， 根据扩展不确定度 U=K伊标准不确定度，可知，标准.溶液的标准偏差为 2.5。注 1因此，当溶液浓度在0.10耀120mg/L 之间时，符合标准溶液精密度要求。3.3 相对误差滋S滋S 滋S滋S 滋S 滋S滋S滋S图 4 离子色谱图组冶金动力2013 年第 7 期总 第 161 期58METALLURGICAL POWER滋S 滋S滋S滋S滋S滋S冶金动力2013 年第 7 期 总 第 161 期59METALLURGICAL POWER图 5峰形比对色谱图组由图 3 相对误差曲线图可以看出，整体上测定的相对误差较小，其中在测定浓度为 10 mg/L耀120mg/L 硫酸根离子时，其相对误差较小，在图形两 端的相对误差有上升趋势。3.4 仪器性能mg/L 时，出现了拖尾现象。3.5柱的分离度分离度定义为两个相邻色谱峰的峰中心之间的 距离与两峰的平均峰宽的比值。 5在测定实际样品（回用水和 1580 直接冷却水）中的硫酸根时，相邻的 离子的保留时间及其峰宽及分离度见表 3。从表 3 可以看出：实际测试中柱的分离度大于1.3，能满足测试要求。4 结论由色谱图可以看出，当测定 0.20mg/L耀273.5mg/L 的硫酸根离子时，其峰形尖而且对称，说明在此浓度范围内仪器的性能良好。而当溶液浓度小于0.2 mg/L 时，出现了肩峰而当溶液浓度大于 273.5冶金动力2013 年第 7 期总 第 161 期60METALLURGICAL POWER表 3 柱的分离度保留时间 t/s峰宽 W/s样品名称分离度相邻离子硫酸根离子相邻离子硫酸根离子1580 直接冷却水回用水17.84317.83020.57720.6500.7440.7511.9551.7762.2062.232此离子色谱仪在测定钢厂循环冷却水中硫酸根离子浓度在 0.20耀120 mg/L 范围内时具有较好的准 确度和精密度。注 1：K 表示置信水平为 95%。标准不确定度以 标准偏差表示的不确定度。可以得出标准溶液试剂的精密度为 2.5。【参 考 文 献】 1戴安中国有限公司.美国戴安公司关于饮用水中阴阳离子和消毒 副产物离子色谱分析论文集.2005.6.2 国家质量监督检验检疫总局. 化学试剂标准滴定溶液的制备.2003.4.1.3中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中国国家标准化管 理委员会.工业循环冷却水及锅炉水中氟、氯、磷酸根、亚硝酸根、硝 酸根和硫酸根的测定 离子色谱法，GB/T 146422009.收稿日期:2013-03-06作者简介：张枫华（1985-）男，2009 年毕业于内蒙古科技大学化学 工程与工艺专业，大学本科学历，现从事分析检验方面工作。(上接第 55 页) 表 4 能源介质平均消耗量 （2）本酸再生系统的氧化铁粉副产品可以达到铁氧体用氧化铁GB/T 24244-2009 中 YHT3 级指 标（质量分数）。若需进一步提高氧化铁粉附加值，则需要减少废酸中杂质的含量，优化酸洗、酸再生系统 运行参数，以得到更高品质的氧化铁粉产品。另外，除增加废酸净化系统外，还应加强对氧化铁粉深加 工的技术研究，以扩大其使用范围。（3）酸再生系统的主要能耗为电能、燃料。使用 能效较高的电机，以及加强对燃烧系统的改进和提高对热能的合理利用，将是酸再生系统的节能降耗 的发展方向。参 考 文 献1 谷开峰. 酸再生排放废气粉尘含量超标问题探讨及对策J. 宝钢 技术，2005（3）：43472 王海燕. 盐酸再生技术的特点及应用分析 J. 河北冶金，2007（4）：50523 轧钢工业大气污染物排放标准 GB28665 S. 中华人民共和国国 家标准，2012.收稿日期：2013-02-16作者简介：常勤学（1981-）,男,山西临汾人，工程师，现从事给排水、 酸再生方面的工程设计工作。介质名称消耗量备注电能（/ kWh/h）焦炉煤气/(m3/h) 压缩空气/(m3/h) 脱盐水/