淺談離子色譜法測定濃水中硫酸根離子含量

侯雪蓮（神華包頭煤化工有限責任公司分析檢測中心，內蒙古 包頭 014010）

1.引言

硫酸鹽在自然界中廣泛存在,少量的硫酸鹽基本無害,但是硫酸根離子含量較高時,會引起鍋爐和熱交換器的腐蝕，高濃度的硫酸鹽也會導致污水處理難度增大，因其在厭氧條件下,會因細菌的生物還原作用而變為硫化氫,產生臭味,使水變黑,有比較強的致污作用。因此，準確的測定水源水、循環水中的硫酸根是非常有意義的。硫酸根的測定，有幾種方法，如鉻酸鋇分光光度法、重量法、離子色譜法等等。在測定公用工程裝置濃水中硫酸根離子含量時，由于樣品中硫酸根離子含量較高，又有大量干擾物的存在,按照國標，可采用重量法和離子色譜法。但是重量法雖然結果準確,但是操作比較繁瑣,要經過一系列的過濾、沉淀、洗滌等等，操作步驟繁多，分析時間較長,不能夠快速及時地給裝置提供數據,因此不適應化工廠生產的需要。而離子色譜法測定陰離子具有操作簡便快捷、響應靈敏、結果準確等特點，因此本文旨在建立用離子色譜法測定硫酸根離子含量的方法。

2.實驗部分

2.1 實驗原理

離子色譜法測定陰離子是將色譜法的高效分離技術與離子的自動檢測技術相結合的一種分析技術，利用離子交換原理進行分離，以離子交換樹脂為固定相，電解質溶液為流動相，通常采用電導檢測器進行檢測，簡單地說就是根據被測物質的離子性進行分離和檢測的液相色譜方法。

離子性:指在水溶液中能夠電離,生成帶正負電荷的物質。

陰離子:氟離子、氯離子、硝酸根離子、硫酸根離子等。

陽離子：鉀離子、鈉離子、鈣離子等。

離子色譜法測定范圍比較廣泛，包括有機陰陽離子、無機陰陽離子等等。我們通常測定的多為無機陰離子，如鹵素、酸根陰離子等。

2.2 儀器和設備

2.2.1 瑞士萬通883型離子色譜儀，配備有863自動進樣系統、淋洗液泵、分析柱、保護柱、抑制器、電導檢測器、樣品定量環、數據處理系統（色譜工作站）等。

2.2.2 0.45um微孔濾膜過濾器

2.2.3 Milli-Q Academic型超純水機

2.3 試劑和材料

2.3.1 硫酸根離子標準儲備液：500mg/（l國家地質實驗測試中心提供）

2.3.2 碳酸氫鈉、碳酸鈉、硫酸（均為優級純）

2.3.3 超純水：電阻>18兆歐,用0.45um微孔濾膜過濾

2.4 分析條件

2.4.1 分離柱:瑞士萬通陰離子交換柱Metrosep A Supp 4 250/4.05.2

2.4.2 保護柱:瑞士萬通Metrosep A Supp 4/5 Guard,保護分離柱免受污染

2.4.3 檢測器：電導檢測器,測量溶液中離子的電導率

2.4.4 抑制器:MSM Rotor抑制器,抑制降低背景電導率,提高色譜檢測靈敏度

2.4.5 淋洗液：1.7mmol/l NaHCO3/1.8mmol/l Na2CO3

2.4.6 再生液：0.05mol/l硫酸溶液

2.4.7 進樣量:20ul

2.4.8 流速為：1.0mL/min

2.4.9 測定方式:選擇測量序列,多個樣品連續測定。電導實驗數據的采集處理和整個系統操作均由MagICNet Basic色譜工作站控制，自動完成。

2.5 分析步驟

2.5.1 標準曲線的繪制

根據測定樣品的濃度范圍，首先繪制標準曲線。我們采用國家地質實驗測試中心提供的濃度為500mg/L的硫酸根離子標準溶液為儲備液。

分別移取上述儲備液0mL、2mL、4mL，6mL，8mL，10mL于50mL容量瓶中，用超純水稀釋定容至刻度、搖勻，即配制成一系列標準溶液。其硫酸根含量如下表：

6 V 儲備液(ml)10 C 硫酸根(mg/L)1 0 0 2 2 2 0 3 4 4 0 4 6 6 0 5 8 8 0 100

以硫酸根含量為橫坐標,電導率為縱坐標,繪制標準曲線，得出線性方程和相關系數

圖1 硫酸根含量與電導率的標準曲線

圖二 硫酸根離子標準譜圖

圖三 樣品譜圖

2.5.2 線性關系

硫酸根標準樣品的質量濃度在20.0mg/l-100.0 mg/L時，峰面積與質量濃度成良好的線性關系，線性方程：A=-0.214855＋5.43813E-3×Q(r2=0.9999)。相對標準偏差RSD=0.785%。

2.5.3 樣品的測定

2.5.3.1 樣品的預處理

由于濃水中硫酸根含量較高,并且含有大量干擾物，影響硫酸根離子的測定，因此，不能直接測定樣品，應先將樣品進行適當稀釋，再將稀釋液用0.45um孔徑微孔濾膜過濾，以消除顆粒和金屬離子的干擾。

2.5.3.2 樣品的測定

將處理好的樣品放入自動進樣器樣品盤中，在做好的標準曲線下，用離子色譜對神華包頭煤化工公用工程裝置RO濃水進行硫酸根含量分析。

結果如表一：

表一

硫酸根標準譜圖和樣品譜圖如圖2和圖3所示。

由上述結果可以看出，使用離子色譜法測定公用工程裝置RO濃水中的硫酸根含量，對樣品進行適當稀釋后，可以得到良好的譜圖，由于采用自動進樣，可同時測定多個樣品，測定過程方便快捷，檢測靈敏度較高，操作性較強。

2.6 方法精密度

將濃度為80mg/l的樣品重復進樣5次，樣品濃度的相對標準偏差RSD為1.79%，表明該方法重復性良好。

2.7 方法對照

測定結果見表二：

表二

為了驗證此法的準確性,我們采用重量法（仲裁法）對相同的濃水樣品進行了測定。

重量法測定的原理是在酸性條件下硫酸鹽與氯化鋇反應,生成硫酸鋇沉淀,經過濾干燥稱重后,根據硫酸鋇質量來求出硫酸根含量。

2.8 結果比較

采用離子色譜法和重量法對相同樣品進行測定,經過結果的比較，兩種方法測定結果沒有顯著性差異。結果見表三

表三色譜法、重量法樣品對比測定

3.實驗說明

3.1 實驗前，在完成排氣工作之后，應等待儀器充分穩定平衡后再進行測定，以得到良好的譜圖，最好是穩定半小時以上，具體視基線情況而定。

3.2 為避免細菌滋生，破壞分離柱，淋洗液、再生液以及沖洗液應當保持新鮮，定期更換。

3.3 淋洗液配制時各化學成分比例要準確，嚴格稱量，以得到良好的線性曲線。

利用離子色譜法對濃水中硫酸根離子含量進行分析，重現性較好，靈敏度較高。與國標仲裁法重量法對比，兩者結果誤差在測定允許范圍內。但是，重量法操作步驟繁瑣，樣品需經溶解、沉淀、放置、洗滌、灼燒等一系列過程，分析周期長，不適用于中間控制快速報出結果。而離子色譜法操作簡便快速、靈敏度高、選擇性好，根據樣品的濃度不同，可制作不同的曲線，方法線性范圍寬。因此，采用離子色譜法對濃水中硫酸根含量進行測定，也能準確測定其含量。試驗結果表明，將樣品進行適當稀釋后，使用離子色譜法測定硫酸鹽含量可大大提高工作效率，具有很強的可操作性，適合用于化工廠中回用水再利用陰陽離子較高時硫酸根離子的測定。

[1]《離子色譜法方法及應用》第二版年世芬劉克納丁曉靜編著化學工業出版社.

[2]GB／T 14642-2009工業循環冷卻水及鍋爐水中氟、氯、磷酸根、亞硝酸根、硝酸根和硫酸根的測定離子色譜法.