離子色譜法測定空氣中二氧化硫

摘要：目的 探索離子色譜法測定空氣中二氧化硫的測定方法。方法 建立離子色譜法測定空氣中二氧化硫的測定方法。結果 在一定的離子色譜條件下，SO42- 在1～50μg/ml范圍內具有良好的線性關系，相關系數r0.9994，檢出限0.01μg/ml，回收率95.2～106.8%。結論 離子色譜法實驗條件容易控制，方法靈敏，精密度高，能滿足空氣中二氧化硫的測定。

關鍵詞：離子色譜法；二氧化硫；空氣

二氧化硫（SO2）是大氣污染物的重要組成，可導致酸雨，給生態系統以及農業、森林、水產資源等帶來嚴重危害，同時也是室內空氣污染的主要成分，特別是在我國農村燃煤地區SO2污染尤為嚴重。大氣中的SO2主要是人類活動產生，大部分來自煤和石油的燃燒以及石油煉制等。SO2會刺激人們的呼吸道，減弱呼吸功能，并導致呼吸道抵抗力下降，誘發呼吸道的各種炎癥，危害人體健康。2002年我國《室內空氣質量標準》（GB/T18883-2002）已將SO2列入室內空氣監測指標[1]。

目前，空氣中SO2的測定主要采用甲醛吸收-副玫瑰苯胺分光光度法和四氯汞鹽-副玫瑰苯胺分光光度法[2，3]，這些方法都是以化學反應為基礎，利用待測物與顯色劑的特異反應，以分光光度法進行比色定量，但這些方法操作步驟較為復雜，用時長，有些吸收液還有劇毒，會對操作人員的健康及周圍環境造成影響。本文以三乙醇胺和過氧化氫為吸收液采集空氣中的SO2[4，5]，使SO2在吸收液中轉化為SO32， SO32-被過氧化氫氧化為SO42-，然后采用離子色譜技術進行定性定量分析。

1資料與方法

1.1儀器與試劑

1.1.1儀器 MIC型離子色譜儀附帶柱溫箱，Metrohm838型自動進樣器，IcNet2.3色譜工作站，Metrosep A Supp 4（250×4.0 mm，9？滋m）分離柱，Metrosep A Supp 1保護柱，MSM抑制柱，抑制型電導檢測器（以上均購自瑞士萬通公司），0.45μm微孔濾膜。

1.1.2試劑：Na2CO3、NaHCO3、K2SO4、H2SO4均為優級純；三乙醇胺、過氧化氫（30%） 為分析純；配制溶液的用水均為電導率為>18.2 MΩ的超純凈水

1.1.3吸收溶液：取超純凈水250mL，加入三乙醇胺7.5mL，混勻，再加入過氧化氫50mL，用超純凈水稀釋至500mL，此溶液臨用前配制。

1.1.4標準溶液：稱取1.8141 g優級純K2SO4，溶于去離子水中，轉入1000 ml容量瓶中，用去離子水定容，搖勻，即得SO42-標準儲備液，濃度為1000μg/mL。

1.1.5 SO2標準氣 500 mg/m3。

1.2色譜條件 淋洗液：l.8mmol/L Na2CO3十l.7mmol/L NaHCO3，流速：1.2mL/min，進樣量20？滋L，滿量程：500？S/cm，量程：25？滋S/cm，柱溫：40℃，再生液：20 mmol/L H2SO4。

1.3樣品采集 用多孔玻板吸收管，內裝10.0 mL吸收液，以0.5L/min流量采氣，采樣時間根據空氣中SO2濃度而定。采樣后，封閉吸收管的進出氣口，在清潔的容器中避光運輸和保存。

1.4標準曲線繪制 取SO42-標準儲備液稀釋成適當工作濃度，配成1.0μg/mL、2.5μg/mL、5.0μg/mL、10.0μg/mL、20.0μg/mL、40.0μg/mL系列，于離子色譜儀上測定。

1.5測定 采樣后，用吸收管中的吸收液洗滌吸收管進氣管內壁3次，吸收液經0.45μm微孔濾膜在線過濾，經儀器自動進樣器直接注入離子色譜儀，分析相應離子，見圖1。

1.6 結果計算 C（SO2，mg/m3）=〔C（SO42-）×V1×64/96〕/V式中 C（SO42-）-從標準曲線上查得SO42-的濃度，μg/ml；V1-吸收液的體積，ml；V-標準采樣體積，L。

2 結果和討論

2.1方法原理及選擇性 將空氣中的SO2吸收在三乙醇胺和過氧化氫中，其化學反應為SO2+H2O→H2SO3，H2SO3被過氧化氫氧化，H2SO3+H2O2→H2SO4+H2O，SO42-用離子色譜法測定，保留時間定性，峰面積或峰高定量，通過測定吸收液中SO42-濃度計算空氣中SO2的含量。

離子色譜法的分離機理主要是離子交換[6]，不同的陰離子根據其在陰離子柱上的親合力差異而得到分離，常見的陰離子如：F-、Cl-、NO3-等，在本實驗選定的條件下分離較好， 對目標峰無干擾，常見陰離子分離效果見圖2。

圖1 實測樣品譜圖

圖2 常見陰離子分離效果譜圖

2.2 淋洗液濃度和流速的選擇 經測定，淋洗液濃度增加，離子的分離度下降，濃度降低，各離子分離不充分。采用l.8mmol/L Na2CO3十l.7mmol/L NaHCO3淋洗液，分離效果較好。淋洗液流速影響到離子的出峰時間、分離度和靈敏度，為確定合適的流量，以不同流量測定各離子的保留時間和峰面積。結果表明，流量增大，出峰提前，節省分析時間，但其分離度變小，峰面積減小，靈敏度降低，且系統的壓力增大，易發生流路滲漏；流量偏小，出峰時間延長，峰出現拖尾現象，測定效率降低。經測定表明，選用1.0～1.3mL/min較適宜。因此，選擇l.8mmol/L Na2CO3十l.7mmol/L NaHCO3，流速1.2mL/min進行測定分析。

2.3 采樣效率 在靜態配氣柜中配制SO2標準氣，將兩只裝有10.0ml吸收液的多孔玻板吸收管串聯，以0.5 ml/min流量采集靜態配氣柜中的空氣。計算第一管中SO2的含量占兩管總量的百分率。

注：SO2的配制濃度是采用國標法[3]測定的。

從表1可知，本法對SO2的采樣效率大于97%，符合方法學上對空氣采樣效率的要求。

2.4 標準曲線線性和檢出限 在上述離子色譜條件下，SO42-在1～50μg/ml范圍內具有良好的線性關系，相關系數r 0.9994，檢出限為0.01μg/ml。

2.5 方法的準確度、精密度及回收率

2.5.1 準確度 分別用國標法[3]和本法測定靜態配氣柜中配制的SO2標準氣，獲得的結果進行t檢驗，結果兩法測定的結果無顯著性差異（t=2.4469 P>0.05） ，見表2。

2.5.2 精密度 在靜態配氣柜中配置不同濃度的SO2，以0.5 ml/min流量采集靜態配氣柜中的空氣，用離子色譜法分別進行多次分析，見表3。

2.5.3 回收率 采用在樣品中加標方法測定回收率，加標濃度分別為1.0mg/L、5.0 mg/L 、25.0mg/L，按本法測定，結果回收率在95.2～106.8%，表明本法準確度較好。

3 結論

本文建立了以溶液吸收-離子色譜法測定空氣中SO2的方法。該法操作簡便，采樣效率高，方法靈敏，精密度高，無干擾離子影響，與國標法的測定結果一致，完全能滿足空氣中二氧化硫的測定，是一種值得推廣的實驗方法。

參考文獻：

[1] 中華人民共和國國家標準[M].室內空氣質量標準. GB/T18883-2002.

[2] 中華人民共和國國家標準[M].工作場所空氣中硫化物的測定方法. GBZ/T160.33-2004.

[3] 中華人民共和國國家標準[M].環境空氣二氧化硫的測定甲醛吸收-副玫瑰苯胺分光光度法. GB /T15262-1994.

[4] Nishikawa Y，Taguchi K.Ion chromatographic determination of nitrogendioxide and sulphur dioxide in the atmosphere using tri-ethanolmine-potassium hydroxide-Coated cartridges[J].J Chromatogr，1987，396：251-259.

[5] 牟世芬，劉克納.固體吸收管攜帶式采樣-離子色譜法測定大氣中SO2和NO2 [M].環境化學，1984，3（3）：46-51.

[6] 牟世芬，劉克納.離子色譜方法及應用[M].第1版.北京：化學工業出版社，2000：459.

編輯/許言