離子色譜快速柱檢測簡單基質樣品中的無機陰離子

曹盛林 葉明立 朱巖

（1浙江大學化學系，杭州 310028；2賽默飛世爾科技有限公司上海實驗室，上海 201203）

離子色譜快速柱檢測簡單基質樣品中的無機陰離子

曹盛林1葉明立2朱巖1

（1浙江大學化學系，杭州 310028；2賽默飛世爾科技有限公司上海實驗室，上海 201203）

為實現簡單基質樣品中常規陰離子的快速分析，選用Dionex IonPac AS22－fast（4mm×150mm）離子交換色譜柱，通過優化流速、淋洗液濃度等色譜條件，使F－、Cl－、NO3－、NO2－、Br－、PO43－、SO42－7種常規陰離子在3.5min內分離完全，實現簡單基質樣品中常規陰離子的快速測定。

快速柱；無機離子；離子色譜；環境水樣

1 引言

在色譜分析工作中為提高待測組分峰分離度，往往忽視了分析時間，嚴重影響工作效率。為實現快速分離，最直接的方法是提高淋洗液流速，但柱壓往往會隨著流速的提高而快速增大，因此該方法在實際應用中往往受到限制。此外，若縮短常規色譜柱柱長，壓力將會相應減小，因此也可通過這個方法使快速分離在常規的色譜儀器上得以實現。

采用Dionex IonPac AS22－fast陰離子交換柱，柱長150mm，與常規型離子色譜柱（250mm）相比，柱長大大縮短，能夠快速、等度分離包括飲用水、地表水、地下水等簡單基質樣品中的常規陰離子和低分子量的有機酸。由于柱長縮短，使用IonPac AS22－fast陰離子交換柱能夠減小死體積、縮短分析時間且適用于更高的流速。

2 實驗部分

2.1 儀器及試劑

ICS－1600離子色譜儀（美國賽默飛世爾公司），Chromeleon 6.8色譜工作站（美國賽默飛世爾公司）。

F－、Cl－、、、Br－、標準儲備液（1000mg／L），均購自上海市計量測試技術研究所，使用時稀釋至所需濃度。

實驗用水電阻率均為18.2MΩ·cm的二次去離子水；Na2CO3和NaHCO3皆為分析純試劑。

2.2 色譜條件

IonPac AS22－fast（4mm×30mm）和IonPac AS22－fast（4mm×150mm）陰離子交換柱，進樣量25μL，流動相為Na2CO3（6.5mmol／L）和NaHCO3（1.4mol／L），流速2.2mL／min，柱溫45℃，抑制電導檢測，抑制電流100mA。

2.3 樣品制備

水樣采集后經0.45μm濾膜過濾，保存于潔凈的PET塑料瓶中。

3 結果與討論

3.1 淋洗液種類和濃度與分析時間關系探討

陰離子交換色譜柱的交換基團主要分為季銨烷功能基、季銨烷醇功能基兩大類。其中季銨烷功能基的親脂性較強，比較適合于洗脫能力較強的碳酸根淋洗液體系；而季銨烷醇功能基的親水性較強，適用于氫氧根淋洗液體系。IonPac AS 22－Fast所用離子交換基團為季銨烷與季銨烷醇混合型功能基團，因此選用碳酸鈉、碳酸氫鈉作淋洗液可增加洗脫強度［1］。

3.1.1 不同濃度的碳酸鈉淋洗液

將淋洗液流速設為2.2mL／min。固定淋洗液中NaHCO3濃度為1.4mmol／L，選擇不同的Na2CO3濃度（4.5、5.0、5.5、6.0、6.5、7.0mmol／L）分別用來分離F－、Cl－、、、Br－、的混合標準溶液（5mg／L）。由實驗結果可知，Na2CO3濃度大于7.0mmol／L時，和Br－所對應的色譜峰不能達到基線分離的要求，因此選用Na2CO3（6.5mmol／L）作淋洗液。

3.1.2 不同濃度的碳酸氫鈉淋洗液

將流速設為2.2mL／min。固定淋洗液中Na2CO3濃度為6.5mmol／L，選擇NaHCO3濃度為1.4mmol／L，7種常規陰離子均能達到基線分離，但隨著濃度增大，系統噪音增大，信噪比降低，從而影響靈敏度。以為例，信噪比與NaHCO3濃度關系如圖1所示。

圖1 碳酸氫鈉濃度與信噪比關系圖Figure 1.Relationship between NaHCO3concentration and the signal to noise ratio for.

3.2 重現性、線性和檢出限

在優化后色譜條件下分離F－、Cl－、、、Br－、，各待測組分的色譜峰分離度較好（見圖2），滿足定性和定量的要求。準確移取標準儲備液，配制質量濃度分別為0.1、0.2、0.5、0.8、1.0、5.0、10.0、20.0、50.0、150.0mg／L的混合標準溶液，依次進樣，以峰面積（Y）對離子的質量濃度（X，mg／L）進行線性回歸，得到線性回歸方程；以3倍信噪比計算檢出限；保留時間和峰面積的相對標準偏差（RSD）由連續10次測定混合標準溶液得到，結果見表1。7種陰離子混合標準溶液的色譜圖見圖2。

表1 待測離子的重現性、線性關系及檢出限Table 1 RSDs，linearity and detection limits for the ions in the analytes（n＝10）

3.3 樣品測定和回收率測定

收集樣品后，按2.3方法處理樣品，在最優色譜條件下進行測定，外標法定量。同時，為驗證方法的準確性，在雨水、自來水、河水和空氣吸收液中分別對待測離子進行低（50%）、中（100%）、高加標（150%），測定回收率。樣品測定與回收率實驗結果見表2，自來水樣品色譜圖見圖3。

圖2 7種陰離子混合標準溶液的色譜圖Figure 2.A chromatogram of a mixed solution of the standards containing seven anions.

圖3 自來水樣品色譜圖Figure 3.A chromatogram of a tape water sample.

表2 實際樣品測試結果及加標回收率Table 2 Determination results of real samples and spiked recoveries with standard addition ／（mg·L－1）

4 結論

采用IonPac AS22－fast（4mm×150mm）離子色譜快速柱分析7種常規陰離子。優化后的色譜條件分析速度快，能夠在3.5min之內快速洗脫7種常規陰離子。并將該方法應用于雨水、自來水、河水等簡單基質樣品中常規陰離子的快速分析。

［1］朱巖.離子色譜原理及應用［M］.杭州：浙江大學出版社，2002：150－155.

Determination of Inorganic Anions in Simple Matrix Samples by Fast Ion Chromatography Column

CAO Shenglin1，YE Mingli2，ZHU Yan1
（1.DepartmentofChemistry，ZhejiangUniversity，Hangzhou310028，China；2.ShanghaiLaboratory，ThermoFisherScientificInc.，Shanghai201203，China）

In this work，a Dionex IonPac AS22－fast（4mm×150mm）anion exchange column was chosen for the fast determination of common anions in simple matrix samples.By optimizing the chromatographic conditions including flow rate and eluent concentration，etc.，seven common anions，which are fluoride，chloride，nitrite，nitrate，bromide，phosphate and sulfate，were separated completely within 3.5min.By application of the method，the fast determination of common anions in simple matrix sample can be achieved.

fast column；common anions；ion chromatography；environmental water samples

O657.7＋5；TH833

A

2095－1035（2012）03－0012－03

10.3969／j.issn.2095－1035.2012.03.003

2012－07－03

2012－08－06

國家自然科學基金項目（20775070，J0830413）；浙江省自然科學基金項目（R4080124，Y4090268）。

曹盛林，男，碩士研究生，主要從事離子色譜應用方面的研究。E－mail：slcao1001＠163.com