一階導數法離子色譜法在水質檢測重疊峰定量中的應用

廖爽 喬茜茜 雷靜 呂警

(1.新疆昌源水務科學研究院有限公司;2.烏魯木齊市農產品質量安全檢測中心 新疆烏魯木齊 830000)

在日常水樣檢測中，Cl-和NO2-為離子色譜常規檢測項目，隨著儀器使用時間的增加，色譜柱的柱效會不斷下降，以致該兩種離子會產生重疊峰[1]。常規處理手段是更換新的色譜柱或者優化現有的實驗條件。但進口色譜柱一般都價格昂貴，改變儀器條件需要較為耗時的實驗摸索[2]。隨著計算機軟件技術的發展，近年來研究人員通過分析軟件后處理解決了重疊峰的定量問題[3-8]。在這些處理技術中，導數處理法可以使得色譜峰更加窄化、峰形更加優化，顯著改善色譜峰重疊情況的優點。

1 實驗部分

1.1 實驗理論基礎

一階導數法是指對離子色譜重疊峰原始譜圖進行求導處理，得到相互分離的Cl-和NO2-兩個導數峰，以導數峰的峰高進行定量。導數峰的峰高可以是正峰，也可以是負峰。在導數峰有多個峰時，選擇分離程度最好的那個峰的峰高定量[9]。

1.2 實驗儀器、試劑及材料

1.2.1 實驗主要儀器

Thermo ICS-1100型離子色譜儀（美國），離子色譜自動進樣器（AS-DV）；陰離子色譜柱（IonPac AS19），陰離子柱保護柱（IonPac AG19）；自身再生抑制器（AERS50）；Thermo電導檢測器；超純水儀。

1.2.2 主要試劑與材料

Cl-標準溶液，1 000 mg/L；NO2-標準溶液，100 mg/L；KOH淋洗液；超純水。

1.3 離子色譜儀儀器條件及數據處理

實驗所用儀器淋洗液的濃度為18 mmol/L，流速為1 mL/min，定量環10 μL，柱溫為35 ℃。儀器軟件自動采集色譜圖數據，再導入軟件Origin 7.5中進行一階導數譜圖處理，最后進行實驗結果計算。

1.4 標準使用溶液的配置

在常規水樣中，一般Cl-的含量較高，NO2-含量較低，當Cl-含量過高時會直接將NO2-的色譜峰掩蓋。用超純水配置濃度為4.0、10.0、20.0、40.0、100、200 mg/L的Cl-和0.04、0.1、0.2、0.4、1.0、2.0 mg/L 的NO2-標準使用溶液，按照前述儀器條件上機測定。

2 結果與分析

2.1 離子色譜圖結果

濃度分別為200 mg/L 及2.0 mg/L 的Cl-與NO2-色譜局部圖如圖1 所示，Cl-和NO2-的保留時間分別為4.637 min和5.307 min。從圖中可以看出2種離子的保留時間接近，分離困難，其一階導數色譜圖見圖2，這2種離子的導數峰分離度較好。

圖1 Cl-與NO2-原始離子色譜圖

圖2 Cl-與NO2-一階導數離子色譜圖

2.2 標準曲線實驗結果

Cl-與NO2-的混標的原始色譜圖峰高、一階導數色譜圖峰高、線性回歸方程及相關系數見表1，其中y表示原始譜圖的峰高，y1表示導數譜圖的峰高，x表示Cl-或NO2-的含量。從表1 中可以看出，Cl-無論采用原始譜峰高還是采用導數峰高進行定量，實驗結果均較好。NO2-由于含量相對于Cl-較低，在采用原始譜圖峰高進行定量時，其相關系數為0.997 0，而通過一階導數進行處理后，其相關系數達到了0.999 8。Cl-采用原始譜圖的峰高定量已經可以取得很好的結果，所以后文主要研究在重疊峰中含量較低的NO2-的導數峰定量問題。

表1 標準系列溶液原始峰高、導數峰高及回歸方程相關系數比較表

2.3 NO2-導數圖譜峰高保留時間及重現性

對NO2-濃度0.40 mg/L的標準溶液進行平行測定6次，得到每次進樣的保留時間t及導數譜圖峰高y1，見表2。從表中可以看出，NO2-導數譜圖峰的保留時間和峰高均具有良好的重現性。

表2 NO2-保留時間t及導數譜圖峰高h

2.4 檢出限實驗結果

選擇標準HJ 84-2016對NO2-的定量進行了驗證，對濃度為0.040 mg/L 的NO2-的水樣平行測定7 次。依據HJ168-2020 中檢出限（MDL）相關計算公式得到該實驗檢出限為0.004 mg/L。該值遠低于標準中的檢出限0.016 mg/L，滿足要求。

2.5 精密度、準確度及實際樣品加標回收率實驗結果

對NO2-加量為0.080、0.400、0.700 mg/L 的樣品平行測定6 次，得到實驗的精密度為1.23%、0.51%及0.67%，準確度為4.58%、3.79%及2.71%。對NO2-濃度含量水平為0.050 mg/L 的樣品，加入高、中、低濃度標液，平行6 次測定，加標回收率分別為105%、102%以及100%。

3 結語

該文對離子色譜測定水樣中Cl-和NO2-時的色譜峰重疊問題進行了研究，實現了兩種離子重疊峰的分離和濃度相對較低含量NO2-的準確定量。采用HJ84-2016 對的檢測NO2-的定量進行了驗證，實驗結果顯示，NO2-檢出限、精密度、準確度及實際加標樣品的回收率均滿足該標準中的相關要求，在日常的水質監測中具有重要作用。