離子色譜法測(cè)定夏縣溫泉水中陰離子含量

常 姣，徐愛慧，黃春玲，劉國(guó)俊

(1.山西省地震局夏縣中心地震臺(tái)，山西 夏縣 044400；

2.太原大陸裂谷動(dòng)力學(xué)國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)研究站，山西 太原 030025)

0 引言

夏縣中心地震臺(tái)(以下簡(jiǎn)稱夏縣臺(tái))位于夏縣溫泉區(qū)，開展地震流體水化觀測(cè)，主要觀測(cè)溫泉水中水氡、水汞、氣氡、氣汞、水溫、水位、氣體等變化情況，多年來(lái)積累的觀測(cè)數(shù)據(jù)為地震監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)奠定了基礎(chǔ)。為進(jìn)一步拓寬地震預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)分析，了解水樣中具體離子含量，夏縣臺(tái)于2013年11月安裝了離子色譜儀。離子色譜法是一項(xiàng)新型的液相色譜法，水樣注入碳酸鹽溶液并流經(jīng)系列的離子交換樹脂，基于待測(cè)陰離子與色譜柱中填充的樹脂間的親和力不同而彼此分開[1]。被分開的陰離子，在流經(jīng)強(qiáng)酸性陽(yáng)離子樹脂(抑制柱)室，被轉(zhuǎn)換為高電導(dǎo)的酸型，碳酸鹽則轉(zhuǎn)變成弱電導(dǎo)的碳酸[2]，本底電導(dǎo)降低，待測(cè)離子電導(dǎo)值增大，大大提高了檢測(cè)器靈敏度。與標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，根據(jù)色譜圖中各類離子的保留時(shí)間進(jìn)行定性，峰高或峰面積進(jìn)行定量測(cè)定[3-4]。離子色譜儀的應(yīng)用已經(jīng)遍及多個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域，其中最普遍的是用于水質(zhì)的監(jiān)測(cè)。

本實(shí)驗(yàn)室所用的離子色譜儀為雙柱系統(tǒng)，依據(jù)所用的色譜分離柱不同，可以分別進(jìn)行陰離子和陽(yáng)離子的分析，目前我們主要應(yīng)用陰離子色譜柱對(duì)溫泉水樣中的陰離子進(jìn)行定性定量分析。通過(guò)檢測(cè)水樣中離子濃度來(lái)判斷溫泉水中異常變化情況，應(yīng)用于地震監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)分析。

1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作

1.1 離子色譜儀簡(jiǎn)介

利用CIC-200離子色譜儀，選用Shodex IC SI-52 4E陰離子交換分析柱，以3.6 mM Na2CO3溶液作為淋洗液，控制流速在0.7 mL/min，抑制器電流為75 mA，柱溫箱溫度在45 ℃，泵壓力在9.2～9.8 MPa等的條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，電導(dǎo)檢測(cè)，峰面積定量。

對(duì)離子進(jìn)行定量方法測(cè)定，可以使用校正曲線法(即外標(biāo)法)，也可以使用單點(diǎn)校正法，校正曲線法是基于在給定的色譜條件下，將一系列不同濃度標(biāo)準(zhǔn)溶液分離后得到的響應(yīng)值，對(duì)其濃度作圖得各個(gè)離子的標(biāo)準(zhǔn)曲線，待測(cè)樣品進(jìn)行多點(diǎn)校正可測(cè)得離子含量；單點(diǎn)校正法是以單一已知濃度標(biāo)準(zhǔn)溶液為模板，進(jìn)行對(duì)比計(jì)算得離子濃度。文中分別采用外標(biāo)法與單點(diǎn)校正法進(jìn)行測(cè)量。

1.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

首先，選用優(yōu)級(jí)純(GR)或基準(zhǔn)試劑的氟化物、氯化物、亞硝酸鹽、硝酸鹽、硫酸鹽、溴化物、磷酸二氫鹽等配置成1 000 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液，準(zhǔn)確量取以上各種標(biāo)液一定量，加入100 mL的容量瓶用去離子水稀釋定容至刻度，搖勻，即得混合的標(biāo)準(zhǔn)液體。所取儲(chǔ)備液的量如表1所示。

表1 混合標(biāo)準(zhǔn)液體陰離子濃度及所取量

其次，準(zhǔn)確量取一定量混合標(biāo)準(zhǔn)液體加入到50 mL容量瓶中，用去離子水定容至50 mL，得到不同濃度混標(biāo)液(見表2)。

表2 陰離子標(biāo)準(zhǔn)工作液濃度

圖1 7種陰離子原混合標(biāo)準(zhǔn)溶液色譜圖

1.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制及線性方程

對(duì)以上不同濃度的離子色譜圖進(jìn)行處理，建立工作曲線，以標(biāo)準(zhǔn)溶液的質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，相應(yīng)的峰面積為縱坐標(biāo)制作標(biāo)準(zhǔn)曲線，所得方法的標(biāo)準(zhǔn)曲線、相關(guān)系數(shù)(r)如表3所示。

線性相關(guān)系數(shù)大于0.995，即相關(guān)性較好，從上述表中看出，文中所建立標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性相關(guān)性均較好，可用。

2 溫泉水樣品的測(cè)試過(guò)程與結(jié)果及討論

2.1 水樣前處理

夏縣臺(tái)熱水井的溫泉水(42.9 ℃)中礦物含量較高，在進(jìn)行樣品測(cè)試之前需將樣品進(jìn)行適度的稀釋處理，以免污染離子色譜流路系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)中，采用稀釋500倍的溫泉水樣進(jìn)行分析。操作方法為：用0.5 mL移液管量取0.2 mL水樣，用去離子水稀釋定容至100 mL容量瓶中，即得稀釋500倍的樣品。將配好的樣品經(jīng)0.22 μm水系濾膜過(guò)濾，采用1 mL注射器進(jìn)樣分析。

表3 標(biāo)準(zhǔn)曲線線性方程及相關(guān)系數(shù)

2.2 溫泉水樣分析

在上述實(shí)驗(yàn)條件下，分別測(cè)定按上述條件下測(cè)量溫泉水樣30次，將樣品的色譜圖(見圖2)分別引進(jìn)外標(biāo)法與單點(diǎn)校正法進(jìn)行校正分析，根據(jù)保留時(shí)間進(jìn)行定性判斷，根據(jù)峰面積大小進(jìn)行定量測(cè)定，結(jié)果如第14頁(yè)圖3所示。

圖2 溫泉水樣陰離子色譜圖(2013-12-30)

3 結(jié)語(yǔ)

上述分析得知，在選定的離子色譜條件下，即選用Shodex IC SI-52 4E陰離子交換分析柱，以3.6 mMNa2CO3溶液梯度淋洗，流速為0.7 mL/min，分別建立校正曲線法(外標(biāo)法)及單點(diǎn)校正法的模板，并對(duì)溫泉水樣進(jìn)行校正分析。結(jié)果顯示，外標(biāo)法測(cè)得離子數(shù)據(jù)較為平穩(wěn)，相對(duì)偏差均小于5%，此方法靈敏度和準(zhǔn)確度高，操作簡(jiǎn)便，適用于觀測(cè)溫泉水中異樣，便于地震監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)分析。

圖3 溫泉水樣經(jīng)多點(diǎn)及單點(diǎn)校正數(shù)據(jù)對(duì)比分析圖

參考文獻(xiàn)：

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[4] 張學(xué)慧.離子色譜法測(cè)定水樣中常見陰、陽(yáng)離子的方法[J].赤峰學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2013,29(6):19-20.