探討離子色譜法測定地表水中氟化物的影響因素及其應對方法

文/白吉祥

引言

氟是人體需要的必要元素，廣泛存在自然水體中，離子色譜法是測定地表水氟化物的常見方法，本研究通過離子色譜法測定地表水中氟化物的影響因素，發現影響因素包括水樣的采集保存、水質以及實驗過程等，并講述幾點應對措施，希望能為相關人員帶來一些幫助。

氟化物是指負價氟的所有有機或者無極化合物，廣泛存在自然水體中，測定水中氟化物含量的方法包括離子選擇性電極法、光度法以及容量法等。離子色譜法在使用中具有方便性、快捷性、選擇性高的特點，因此廣泛使用，在測定實際水樣中，采用離子色譜法的測量結果往往偏高，本文主要分析測量氟化物的影響因素以及應對措施。

不確定因素分析

本實驗采用美國戴安公司生產的ICS-900型離子色譜儀，RFC-30淋洗液自動發生器，DS5電導檢測器，ASR300 4-mm電抑制器，IonPac AS11-HC 4mm 分離柱，IonPac AG11-HC 4mm保護柱，CR-ATC在線捕獲柱，AS-DV自動進樣器，0.45μm微孔過濾膜、Chromeleon 6.8色譜工作站。氟化物標本溶液采用我國GSB 07-1266-2000確定，依照《水質 無機陰離子的測定離子色譜法（HJ/T84-2001）》確定的檢驗方法來檢驗，淋洗液為碳酸鈉和碳酸氫鈉溶液，流速為1.5ml/min，進樣量為125μL，電抑制器電流為112 mA。氟化物采用10.0ml移液管吸取至100ml容量瓶中，使用滴定至刻度線得到標準使用液。分別吸取氟化物標準使用液配置不同濃度的標準體系。

測定樣本12次，保留時間定性，分別測量每個點三次，以峰面積表示濃度，擬合標準曲線求出氟化物的濃度。不確定因素采用數學模型，w=X×C1×C2×V，式中X代表標準曲線氟化物的濃度，V代表配置系列的配置體積，在本影響因素中引入重復測量、氟化物的稀釋等因素。在抑制離子色譜法中，采用淋洗液清洗脫離子的峰，可以看到一個反方向的干擾峰，若是待測例子的保留時間與此峰的保留時間比較接近，就表示可能出現干擾情況。有研究表明一些弱保留離子如碳酸根離子、碳酸氫根離子等均會影響氟化物的影響，因此除需要測定這些離子的因素對氟化物測定的影響。樣品進行多次重復的測量，測量的氟化物的濃度會存在一定的差異，計算氟化物的平均值與數據列的標準差，采用最小二乘法擬合線性回歸方程對樣本進行不確定度評價。依照同等方法測定其他因素的不確定度。在實驗過程中影響因素主要是溶液的配置，溫差因素影響不大。

應對方法

針對以上存在的影響因素，應從以下幾方面進行應對。

樣品采集的應對方法

氟化物的采集對于氟離子的測定影響是非常大的，但是在操作中可以采取一定的措施避免。在采集含氟化物的水樣中需要采用含氟化物的水樣收集和保存，在水樣的保存中，需要放置在2℃-5℃環境下保存，這種保存條件的要求是因為玻璃瓶的制作中還有硅元素，硅元素可以與氟離子反應，盡量降低樣本中氟離子的含量。在樣本采集中，需要反復清洗塑料瓶，避免塑料瓶中的殘留成分對氟離子測定的影響。水樣保存的過程中，水樣很有可能出現顆粒物，會污染色譜柱，對氟離子的測定有重大影響，因此在采集過程中還需使用直徑25mm、0. 45μm微孔濾膜過濾水樣，冷藏的冰箱中。

水質成分的應對方法

在測定氟離子的過程中，若是樣本中氟化物含量濃度過大，就會極大的增加色譜分析時氟的峰面積，影響氟化物的色譜峰的生成，嚴重干擾測定精度。針對這種樣本可以在樣本預蒸餾前，加入適量硫酸銀固體，再進行預蒸餾，測定氟化物的含量。

如果水質中還有雜質成分較高，也需要采取預蒸餾的方法，在這里可以采用直接蒸餾法和水蒸氣蒸餾法，水蒸氣蒸餾法主要是將水樣中的氟化物在高氯酸的溶液中通入水蒸氣，使得氟化物以氫氟酸或氟硅酸的形式被蒸出，在進行測量，需要指出的是，如果水質中含有的是有機物，可以采用硫酸來代替高氯酸，避免有機物與高氯酸發生發生爆炸。直接蒸餾法是指將水樣中的氟化物放置在沸點較高的酸溶液中，保證氟化物以氫氟酸或氟硅酸形式蒸餾出來，進而去除雜質。在采用預蒸餾的操作中需要注意，蒸餾裝置必須嚴格密合，必須保證氟化物經過了全部的吸入。

實驗過程材料等的應對措施

在實驗過程中的影響因素主要是指配制溶液濃度影響、水負峰的影響、離子的影響等。要求在配置溶液中，水的電阻需要超過12MΩ。淋洗液的流速也會對氟離子的測定產生影響，因此在測定過程中需要嚴密監測淋洗液的流速，避免出現波動變化，保證樣品和標準液信號的準確性。

在使用離子色譜儀測定過程中，對氟化物濃度有影響的因素有很多。從水負峰的存在而言，在使用離子色譜儀測定的過程中，采用的淋洗液會存在一個反方向的干擾峰，也就是水負峰，消除水負峰的主要方式是保證樣品淋洗液濃度與標準溶液的淋洗液濃度相一致，一般是通過水樣和淋洗液貯備液按99+1體積混合來達到取出水負峰影響的目的。

陰離子的影響雖然并不大，但是卻是客觀存在的，一些保留陰離子或不被保留的陰離子的存在，如碳酸根離子、碳酸氫根離子、醋酸根離子、乙酸根離子等，若是測定中氟化物的保留時間與陰離子的保留時間比較接近，在實驗中就很難以分離色譜峰，造成很大的干擾。因此在測定含有以上陰離子的樣品中需要反復清洗，在進行氟離子的測定。若是同一樣品中同時含有氟離子和陰離子，就需要先對樣品進行預處理，水中碳酸根離子、碳酸氫根離子、醋酸根離子、乙酸根離子等離子濃度越大，對氟化物的測定影響就越大，濃度和影響呈現正相關。

采用的去除方法包括更換離子色譜柱法等，這種方法雖然可能有效，但是實驗時間延長，也存在引入新的影響因素的可能性。先對樣本進行適當的處理，使用離子色譜法測定水樣需要注意盡量避免碳酸根離子的影響，采用化學法來消除碳酸根和碳酸氫根離子非常困難，在這里可以采用標準消除基體的方法。

針對操作過程中產生的干擾氟化物測定的因素，在使用樣本中，需要先檢測淋洗液，保證淋洗液足夠使用，淋洗液的進液管不能接觸到容器底部，在淋洗液的出口需要有溶液留出，在測量進樣時，必須注意整個系統都不能被浸泡，在色譜柱和抑制器不得出現任何氣泡，否則會影響色譜分離效果。在測量樣本與校準曲線的制作中需要保證在統一敏感度下進行，徹底清洗干凈自動進樣器進樣瓶。

結語

綜上所述，本文主要分析離子色譜法測量地表水氟化物的影響因素以及應對措施，離子色譜法在測定水中氟化物的過程中主要影響因素包括水質樣本的采集保存、水質情況以及實驗過程等，在以后的發展中需要不斷對測定方法進行改善，提高測量精確度。