離子色譜法在環境檢測中的應用及維護經驗

蘇宸瑾

(云南地礦中心實驗室，云南 昆明 650218)

隨著全社會對環境監測、環境治理、環境保護的持續關注，對環境檢測技術要求也不斷提高。目前離子色譜法涵蓋環境檢測中水質檢測、廢水檢測、大氣檢測、土壤檢測、固廢及危廢浸液檢測等方面。其中，離子色譜檢測技術是水質檢測的核心技術，也是人機互動智能化的高效作業手段[1]。如何高效利用離子色譜儀進行檢測是水環境檢測中的重要課題。

離子色譜在大氣檢測主要分有組織廢氣(固定污染源廢氣)及無組織廢氣(環境空氣)兩個類別，常規檢測指標有空氣中的硫酸霧、氯化氫、氟化氫等。在傳統大氣環境各指標檢測過程中，通常采樣后選用滴定法、離子選擇電極、分光光度法進行檢測，其采樣過程時間長、步驟多，中間易有消耗損失、檢測效率較低。離子色譜法采樣設備簡單，濾膜樣品前處理消解所用時間最多1小時，采樣當天就能檢測出具數據，檢測效率大幅度提高。

離子色譜在固廢、危廢中的應用主要體現在浸提液檢測。但由于固廢、危廢來源途徑多，樣品成分復雜，腐蝕性強，很多含有重金屬離子，長期用離子色譜檢測，會對色譜柱產生污染，影響色譜柱使用壽命和檢測靈敏度。檢測中慎用離子色譜法，可用其他傳統方法代替。

1 技術原理及特點

1.1 檢測原理

離子色譜法檢測原理是水質樣品隨淋洗液進入離子色譜交換柱進行分離，分離出待測離子后通過抑制型電導檢測器檢測，與所配標準系列對比。根據保留時間確定離子類型，根據峰高、峰面積確定離子濃度[4]，圖1。

圖1 離子色譜的水質檢測工作原理

1.2 作業效率高的特點

圖2 離子色譜陰離子色譜圖

1.3 檢出限低的特點

表1 4項陰離子各方法檢出限(mg/L)

1.4 精密度、正確度高的特點

表2 兩種方法標準樣品對比

2 離子色譜檢測前樣品的處理

環境樣品檢測中，樣品中存在大量被污染物質，類型多樣、來源廣泛，導致檢測水體成分復雜多樣，干擾離子多，離子色譜儀長期運行常發生管路堵塞、色譜柱被侵蝕污染等情況。輕者儀器檢測精準度下降，重者儀器無法正常工作。導致實驗室各儀器中離子色譜故障率較高，維護成本高。為延長儀器使用壽命，降低維護成本，提高檢測效率，檢測人員需掌握日常保養及維護技術。本文以賽默飛ICS600離子色譜儀為例，系統整理環境檢測實驗室中離子色譜常見的樣品處理、儀器故障及解決方法。

2.1 樣品選擇

離子色譜雖在環境檢測領域運用廣泛，但環境樣品中廢水及固廢、危廢浸液普遍存在水體強酸強堿、離子濃度高、有機化合物含量高及鹽分高等[6]，這些因素會對色譜柱產生侵蝕，影響檢測精準度，嚴重時造成不可逆轉的污染，導致儀器無法正常工作，必須更換色譜柱。故在檢測前需對檢測樣品進行選擇，排除一部分離子濃度高，強酸強堿、含高有機化合物及高鹽分的復雜樣品，選用分光光度法、重量法、滴定法等方法代替。其次在不確定樣品濃度的情況下，應根據樣品來源、樣品物理性質(色度、濁度、PH值、電導率等)判斷樣品濃度，先做高倍數稀釋后再上機檢測，防止色譜柱被侵蝕污染。

2.2 樣品前處理

樣品中一般存在雜質和不溶于水的顆粒物，離子色譜相關方法規程中基本要求水樣過0.45μm水系微孔濾膜過濾后可上機檢測。但在實際檢測中選用0.22μm水系微孔濾膜過濾可更大程度降低雜質、顆粒物對色譜柱污染，也可降低管線通道的堵塞幾率。同時應該注意通過微孔濾膜的水樣應直接打入樣品管中，立即壓上樣品瓶蓋待測，防止空氣中其他顆粒或毛絮污染樣品，造成管路堵塞。

2.3 淋洗液選擇

離子色譜淋洗液無論是自配型淋洗液還是自動發生淋洗液系統，都應關注所用超純水是否符合要求，一般用水必須為離子電導率小于0.06μs，TOC含量<10ppb去離子水二次超純水。若儀器穩定30min后背景電導率仍過高，可考慮實驗室超純水制備系統存在問題導致水質不達標，及時更換淋洗液所用超純水。同時還需關注淋洗液自動發生系統溶液濃度，當濃度小于20mmol/L時淋洗液發生系統會停止工作，表現為譜圖不出峰，此時應及時更換淋洗液，濃度重新設置為100mmol/L。

3 離子色譜檢測中故障及處理方法

3.1 泵壓力不足的情況

離子色譜泵壓力不足在日常使用中有兩種情況，一種是開泵后壓力不穩，壓力上升一段又回落，反復升高回落，壓力值低，壓力達不到正常使用范圍(1700psi～2300psi)，最后泵停止工作。這種情況多是單向閥附著顆粒物導致堵塞[7]，需要取下單向閥進行5min超聲波清洗后再重新開機運行；另一種情況是測樣過程中泵突然停止工作，并顯示錯誤為“泵沒有注滿”。原因是沒有進行排氣處理。每次開機或更換超純水后應旋松廢液閥，排氣3min左右，觀察管路氣泡均排出，時間不宜太短或太長。需要注意排氣時應關閉抑制器，旋轉泵頭廢液閥也不宜太松，否則會導致漏液，損壞抑制器。

3.2 周期性噪聲

離子色譜在進樣時出現周期性噪聲，同時伴隨系統壓力值不穩或過高。有時可繼續檢測，嚴重時進樣失敗并停止檢測，由于堵塞導致。一種情況是線路堵塞，需細心查看每條管路及接口處，反向沖洗疏通，堵塞嚴重時可切除管路末端0.5cm或更換管路。二是進樣閥堵塞，需要將進定子(六通閥)、轉子取下，超聲波清洗5min左右，用細毛管疏通定子(六通閥)上六個細孔后重新組裝后再運行檢測[8]。

3.3 系統背景值過高，基線不穩

檢測樣品時若從某一樣品開始色譜圖顯示各個離子峰出現分離度差，系統背景值過高，壓力過高，基線不穩的情況。說明色譜柱被樣品污染造成干擾。此類情況可檢測幾個空白樣品，用十倍淋洗液濃度沖洗[9]，直到背景電導值降至2μs以下，基線平穩后可恢復正常檢測。

若出現以上情況，同時發生漏液或色譜柱附近有晶體析出，這是由于樣品濃度過高或鹽分過高導致的，此類情況對色譜柱污染較為嚴重。應立即停止檢測，對色譜柱和分析柱進行反向串聯沖洗。根據長期檢測經驗，反向連接沖洗方法是首先將自動淋洗液系統超純水換為100mmol/L檸檬酸溶液，該溶液用氨水調節PH至4。反向連接色譜柱、分析柱及管路，管路末端不連接進樣器，將沖洗廢液排除。關閉抑制器EGC，打開泵，沖洗2小時以上。再將淋洗液系統再換回超純水，正向連接色譜柱、分析柱及管路，管路末端不連接進樣器，將沖洗廢液排除。打開抑制器EGC，打開泵，繼續沖洗20分鐘。最后連接好檢測時的正常管路，排除氣泡，監視基線直至背景電導值降至2μs以下，基線平穩后可恢復正常檢測。

4 儀器日常維護

儀器使用過程中要防止水樣帶有的細菌導致柱壓力過高，降低色譜柱活性。導致離子峰發生拖尾，影響檢測靈敏度。主要解決方法：一是樣品打入樣品管后應當天檢測，避免細菌滋生；二是在樣品檢測開機、關機時應檢測2個空白樣品沖洗儀器和管路，沖洗所用空白樣品可用純凈水效果較好；三是使用后的樣品管和樣品塞及時用超純水浸泡后用毛刷清洗，晾曬干燥，避免樣品遺留物質滋生細菌。

5 結 語

離子色譜儀在環境水質檢測中廣泛應用，檢測人員應多結合實際檢測情況，總結高效維護儀器方法，避免儀器不必要損耗，延長使用壽命，縮短維修時長，提高總體實驗檢測成效。