離子色譜法測定空氣環境中的氯化氫

周崢惠 龔文超 張 翔

青山綠水（江蘇）檢驗檢測有限公司

1 引言

現如今，我國市場經濟迅猛發展，隨著人們生活品質的不斷提升，為此，對生活品質也提出了更高的標準與要求。時下，各行業方興未艾，許多工廠會產生大量的氯化氫等有毒有害物質，嚴重威脅人體健康。因此，應測定空氣中氯化氫的含量，以了解工作場所的空氣污染情況，對人身體健康而言，發揮著巨大的現實作用。目前，氟化氫、氯化氫、硫酸的測定分別應用離子選擇電極法、硫氰酸汞比色法、鉻酸鋇分光光度法，采樣測定有較為復雜的過程。離子色譜主要是對陰離子進行測定，應用沖擊式吸管進行一次采樣以后，并使用離子色譜法對空氣中的氟化氫進行同時測定，優勢是干擾小、簡單、高靈敏性等，為此可以被廣泛地進行著應用和推廣。

2 方法原理

使用水對空氣環境中的氯化氫進行吸收，進而形成氯離子試樣，流動相通過離子色譜輸液泵以穩定的流速輸送到分析系統，樣品在色譜柱前由進樣器引入分析柱，用流動相將樣品帶入色譜柱，各組分在色譜柱中分離，并與流動相一起流向檢測器，在電導檢測器前加入一個抑制系統，在抑制器中，流動相的背景電導率降低，流出物被引入電導檢測池，將檢測到的信號送入數據系統進行記錄、處理和存儲，按照保留時間進行定性分析，并對峰面積進行量化。

3 實驗過程

3.1 儀器、試劑的選擇

通常，會應用很多大氣采樣器測定環境空氣中的氯化氫含量，如配電導檢測器、流量為0.1L/min~1L/min的離子色譜儀等精密儀器。而試劑應用的是同500mg/LCI-相符的專用淋洗液，制備中要根據配置比，要把濃度為3.5mmol/L 的Na2CO3溶液和1.0mmol/L的NaHCO3溶液進行混合，需要重視的是，為確保被測環境純度最高，除CI-作為標準試劑外，要防止試劑中雜質不會影響到最終的測定結果，且其他試劑純度也需要最高。在整體測定中，

3.2 色譜的定量設置

用離子色譜法對氯化氫含量測定時，需應用25μL 的進樣量，并對淋洗液流量進行有效控制，保證在10mL/min~1.5mL/min范圍內。為充分確保其達到高純水的等級標準，使用的純水都要預先經過超純水器實施純化。

3.3 采樣方案

在開展測量時，需使用沖擊式吸收管串聯采樣，首先取一根吸收管注入10.0mL洗脫液，將空氣樣本采集流速設成1.0L/min，這個值設置時需要對采集分析裝置最大承載力進行考慮，確保樣品采集率理想的同時，防止人為因素污染環境空氣樣本，進一步確保氯化氫濃度測定匯總的真實性、精準性、客觀性。

3.4 現場空白

在采樣及運輸中，最不能忽略的就是樣品污染，采樣污染主要源于野外的環境，以及采樣工具的清晰與樣品瓶的清潔度等，運輸中的污染主要來源樣品的交叉污染，特別是運輸途中的顛簸，會使這些樣品間交叉污染加劇。然而，在運輸樣品時，還有一部分關鍵因素就是溫度與環境等，總體而言，需要充分確保樣品的分析質量，然后對這部分污染源進行嚴格控制。在采樣與運輸中，監督這部分污染有無發生的一個關鍵方法就是攜帶現場空白，所以，在采集每批樣品時，一定要對多個現場空白進行攜帶。

3.5 樣品分析主要流程和操作要點

操作規范性不但會影響到測量結果的真實性，也同數值計算精度的一致性相關，且自變量的有效數字精度應統一。通過以上樣品的收集和初步處理，下一步是分析樣品，將吸收管中采集的樣品轉移到容積為10mL的標準比色管中，用稀釋的方式使預先備好的淋洗液符合標準值，然后搖勻，根據標準保持時間，對試液成分濃度、峰值進行測定，實施空白對照實驗，完成整個操作流程后，按照吸管中主要成分贊比和濃度，推導換算，得到空氣樣本中氯化氫濃度值。涉及的變量有：吸收管樣品溶液中的CI-濃度（單位μg/mL）、標準量中1molCI-的質量（單位g）、1mol HCl分子的質量（單位g）、標準條件下的單位采樣體積（單位L）。

4 數據分析與結果評價

4.1 理論最優測定條件

在整個實驗環境條件下，這些變量，如采樣率、采樣頻率、時間、進樣量、吸收液量等都會影響到反應體系，從而導致與目標Cl-測定相關的峰濃度數據波動。以標準狀況濃度1.50μg/mL的Cl-作為例子來進行分析，與其相對應的標準采樣流速1.0L/min、標準采樣時間是60min。經反復實驗，積累相關測定過程經驗，當淋洗劑用碳酸鈉、碳酸氫鈉混合溶液時，把二者質量濃度分設成3.5mmol/L、1.0mmol/L，其對應的體系有最大峰值，有穩定的測定結果，經分析其整體，氯化氫在理想狀況情況下，可達到90%以上的測定效率。

4.2 數據工作曲線和檢出限值分析

近些年，環境監測領域一種成熟的方法即為離子色譜法，但它被用于環境空氣中氯化氫的測定，此法可有效彌補之前同類測定方法存在的精準度低，時限長的缺點。據很多實踐研究，可知，樣品中Cl-濃度在0.25μg/mL~6μg/mL 范圍內時，其與標準峰高呈正比。并同它相對應的數值回歸方程也可對這個結論進行驗證，若環境變量和待測目標信噪比為3:1 的比值關系，在回歸方程上課按照自變量獲取到對應的Cl-檢出限值。如，測定時，吸收液體積達到10mL 時，60L 空氣樣品總體積有0.003mg/m3的對應最低檢出限濃度。

4.3 精密程度的測定

無論哪類化學反應產物、結果均同反應物質量及濃度有直接關聯性。對待測樣本濃度含量進行分析時，反應物的濃度比應嚴格制定和使用。應用例子色譜法測環境空氣中氯化氫時，一定要重復多次測定有同個特定濃度的樣品，在不同的采樣條件下，Cl-濃度分布差異較大。通過測定多峰高并計算標準差，得到了該方法的選擇性趨勢，算出同空氣中測定氯化氫濃度的相應精度標準，RSD 作為一個重要指標，主要是來衡量、評價測定方法性能的，用樣品中氯離子濃度與相對標準偏差（RSD）的反比關系，驗證了測定結果的有效性。

4.4 干擾性評估

標準驗證樣品中的Cl-濃度值用吸收液離子色譜法進行掃描，繪出曲線分析結果誤差比，測定誤差若在±5%范圍內，掃描吸收溶液中也有F-、NO3-、SO42-的吸收，然而依舊可應用陰離子峰值時間差作為選擇與判斷標準。所以，想要將類似原因導致的干擾徹底排除，為了將干擾因素盡量消除，還應區分不同種類陰離子的峰時。

4.5 樣品分析流程

根據上面的測定方式與注意事項對采集到的環境空氣樣品中的氯化氫含量進行測定分析。分析數據時其測定指標為樣品中的CI-，按照樣品總量可將測試樣品均分3~5份，分別進行加標試驗。分析中的指標參數至少涵蓋每個樣品的Cl-濃度值、單位加標量值、總測量值，通過計算，得到了相應的回收率和樣品中氯化氫的濃度。根據統計學原理，該測定方法可行，抗干擾能力強，回收率一般在94.0%~98.0%之間，這代表了在環境空氣中低濃度氯化氫的測定中比較適合應用此方法。

5 注意事項

5.1 注射器和進樣管路的清洗

前一針樣品可以在注射器和儀器進樣管路中有殘留存在，如果清洗不干凈，則會影響到下針的樣品，所以，一定要清洗干凈注射器和進樣管路。

5.2 防止觸摸

一般氯化物會含在人手的汗漬中，在對其進行分析時，需要避免手指觸摸到注射器內壁和吸收管內壁，并且還要避免不觸摸到注射器前端，以免在吸樣或進樣中污染樣品，導致結果偏高。

5.3 讀數方式的選擇

通常樣品測定會使用離子色譜法，可按峰高或峰面積進行計算。然而，在對氯化氫進行側定時，因樣品沒有較高的濃度，詳情見圖1，只是0.27mg/L，假若選擇峰面積，儀器的基線波動會影響峰面積，所以，工作曲線和樣品讀數最理想的就是選擇峰高。

圖1 實際樣品測定圖譜

6 結束語

總體而言，當前時期，我國社會與科技持續發展和進步，環境監測技術持續進步，有效提升了離子色譜法的利用價值，因離子色譜法具有高靈敏性、測定簡單、選擇性理想等優勢，為此，可對空氣中含量低的Cl-濃度測定任務進行高效且精準的完成。在具體測定中，使用離子色譜法對環境沒有太大的限制，且操作過程較為容易簡單，只要對單一品類的淋洗液就可滿足具體的測定要求，無須再使用其他試劑，一方面可對測定流程進行簡化，另一方面也可有效節約藥品應用與耗損帶來的檢測成本開銷。在環境監測領域中有效應用這種方法，既可根據空氣污染源分析數值及測定含量，此外，也可充分確保檢測中不產生較大的污染，所以，其應用與推廣價值十分巨大。