離子色譜法與傳統方法測定水體中陰離子的比較

陳艦 吳亞榕

(東莞理工學院 化學與環境工程學院，廣東東莞 523808)

1 離子色譜法概述

離子色譜是高效液相色譜的一種，故又稱高效離子色譜 (HPIC)或現代離子色譜，其區別傳統離子交換色譜柱色譜主要是樹脂具有很高的交聯度和較低的交換容量，進樣體積很小，用柱塞泵輸送淋洗液通常對淋出液進行在線自動連續電導檢測。離子色譜法是高效液相色譜法中分離分析溶液中離子組分的方法。離子色譜中使用的固定相是離子交換樹脂。離子交換樹脂上分布有固定的帶電荷的基團和能游動的配位離子。當樣品加入離子交換色譜后，如果用適當的溶液洗脫，樣品離子即與樹脂上能游動的離子進行交換，并且連續進行可逆交換吸附和解吸，最后達到吸附平衡。食品制造行業、制藥業、紡織業等行業都有著離子色譜的應用。現代技術的發展更為離子色譜的應用提供了良好的發展空間，越來越簡便的操作、更加精準的監測結果都為離子色譜的應用提供了基礎。

1.1 研究意義

離子色譜是高效液相色譜的一種，故又稱高效離子色譜 (HPIC)或現代離子色譜，其有別于傳統離子交換色譜柱色譜的主要是樹脂具有很高的交聯度和較低的交換容量，進樣體積很小，用柱塞泵輸送淋洗液通常對淋出液進行在線自動連續電導檢測。離子色譜法是高效液相色譜法中分離分析溶液中離子組分的方法。

傳統的化學方法測定水中陰離子存在準備工作繁瑣、靈敏度差等缺點，通過對離子色譜法的學習與掌握，通過實驗數據的分析和討論驗證離子色譜具有選擇性好、靈敏度高，準確性高，穩定性好，檢測限低等優點。

食品制造行業、制藥業、紡織業等行業都有著離子色譜的應用。現代技術的發展更為離子色譜的應用提供了良好的發展空間，越來越簡便的操作、更加精準的監測結果都為離子色譜的應用提供了基礎。

2 實驗過程

2.1 主要儀器和試劑

ICS900-RFC30-AS-DV離子色譜儀配有陰離子色譜柱AG19/AS194 mm、抑制器ASRS 300、電導檢測器、串聯泵、淋洗液等;超聲波清洗器;PHS-2型酸度計;氟離子選擇;飽和甘汞電極;電磁攪拌器;容量瓶1000 mL，100 mL;吸量管10 mL;721型分光光度計;烘箱;離心機。

試劑:氯化鈉，化學純;氟化鈉，化學純;硫酸鈉，化學純;硝酸鈉，化學純;二磺酸酚溶液;乙二胺四乙酸二鈉(EDTA);KOH;AgNO3;超純水;國家標準溶液1000 μg/mL的F－、Cl－、NO－3;環境標準溶液500 mg/L的SO2－4。

2.2 標準溶液的配制以及測定

陰離子混合標準溶液的配制:將氟化鈉、氯化鈉、硝酸鈉、硫酸鈉放入烘箱中，在溫度為105℃下干燥2 h，用電子天平稱取氟化鈉、氯化鈉、硝酸鈉、硫酸鈉各0.1000 g，分別溶于1 L的容量瓶中制得0.1 mg/mL的標準儲備液，然后再分別吸取F－、Cl－、NO－3、SO2－4標準儲備液按表1配制五點混合標準溶液，用超純水定容。

表1 F－、Cl－、NO－3、SO2－4離子的標準曲線濃度mg·L－1

以質量濃度為橫坐標，峰面積為縱坐標分別繪制各離子的標準曲線如圖1所示。

圖1 F－、Cl－、離子的標準曲線

F－、Cl－、陰離子的線性方程、相關系數見表2。由表2可知，峰面積與質量濃度之間的線性關系良好，相關系數均大于0.9970。

表2 4種陰離子的線性方程、相關系數

圖2 陰離子混合標準溶液5次平行進樣疊加色譜圖

2.3 離子色譜儀測定水體中陰離子

對處理過的水樣平行進樣五次，計算標準偏差 (SD)和相對標準偏差 (RSD)，結果見表3，可見離子色譜測陰離子的精密度很好。

表3 平行進樣五次，計算標準偏差 (SD)和相對標準偏差 (RSD)

對濃度分別為1.00 mg/L、5.00 mg/L、2.00 mg/L、5.00 mg/L的F－、Cl－、標準溶液連續進樣測定九次，測得其相對標準偏差見表4。

表4 不同濃度測得標準偏差

2.4 常規方法測定水中陰離子

常規的化學方法有:電極法、滴定法、分光光度法、沉淀法等;本論文采用電位法測定F－濃度，即配制成不同濃度的F－標準溶液，測定工作電池的電動勢，并在同樣條件下測得試液的EX，由E-lgCF－曲線差的未知試液中的F濃度;采用標準加入法測定Cl濃度，即先測得電機在未知試液中的電位值E1，然后加入小體積欲測組分的標準溶液，混合均勻后再測試液中的電位E2，根據兩次測量的增量△E，按cx=c△(10△E/S－1)－1計算欲測組分的濃度cx;采用分光光度法測，即配制不同濃度的NO－3標準溶液，測其在最大吸光度下的波長，做出濃度與吸光度的標準曲線，測出待測水樣的吸光度，在標準曲線上找到對應濃度;采用沉淀法測濃度，即取待測水樣過濾后加入BaCl2(aq)，生成BaCO3、BaSO4白色沉淀，再加入HCl溶液，BaCO3溶解，用離心機離心后烘干稱量得BaSO4重量。將常規化學法測得的4種陰離子的數據和離子色譜儀測得的結果對比見表5，由表5可知，離子色譜法測定相關性指標良好，與常規方法測定各離子的結果基本一致，無顯著性差異，完全可以達到測定要求。

表5 離子色譜法與常規方法測定各離子的結果比較

2.5 離子色譜測定中的影響因素

離子濃度對測定結果的影響，如果水樣的總離子強度較大，被測定離子濃度與標準濃度相差較大，會影響測定結果的準確性，應適當加大樣品稀釋倍數，稀釋時，最好用淋洗液進行稀釋，以減小水負峰對測定結果的影響。標準曲線和樣品等實驗的測定應在相同條件下進行。如果水樣渾濁，需用0145 μm孔徑濾膜過濾后進行測定，以免使儀器流路及色譜柱發生堵塞。

3 結果與討論

傳統方法測定水中陰離子的操作繁瑣、耗時長、藥品儀器多，而離子色譜儀可以一臺儀器同時測定樣品中的多種陰離子、連續測定多個樣品，并且結果與傳統方法的基本一致。可見離子色譜法測定湖水中的氟離子、氯離子、硝酸鹽和硫酸鹽，方法簡便、快捷、準確性好、緊密度高，有一定的實用性。

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