離子色譜分析法在水質(zhì)分析中的應(yīng)用研究

郭璇 郭超

摘 要：由于離子色譜分析法具有很多優(yōu)點(diǎn)，如簡(jiǎn)便、快捷、靈敏度高、能同時(shí)分離多組分等，因此近年來(lái)離子色譜分析法得到了快速發(fā)展。為使離子色譜分析法在水質(zhì)分析中的應(yīng)用更科學(xué)、更合理，能更好的幫助分析水質(zhì)，本文在詳細(xì)闡述了離子色譜分析法概念、原理、分類(lèi)及基本作業(yè)流程的基礎(chǔ)上，研究了離子色譜分析法在分析水中消毒副產(chǎn)物與無(wú)機(jī)陰離子、無(wú)機(jī)陽(yáng)離子等方面的具體應(yīng)用，并建設(shè)性的提出了離子色譜法的未來(lái)發(fā)展對(duì)策，以供同行參考。

關(guān)鍵詞：離子色譜；分析法；水質(zhì)分析；應(yīng)用

1 離子色譜分析法概述

1.1 離子色譜的概念

離子色譜（IC）起源于1975年，是高效液相色譜（HPIC）的一種， 其采用低容量的離子交換樹(shù)脂做柱填料，以低離子強(qiáng)度的溶液作流動(dòng)相，采用電導(dǎo)檢測(cè)來(lái)衡量并分析水體中的陰、陽(yáng)離子的液相色譜方法。

離子色譜的主要對(duì)象為自來(lái)水、污水、工業(yè)廢水、河水和酸雨等環(huán)境領(lǐng)域以及土壤、肥料等農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，近年來(lái)也廣泛應(yīng)用于食品、生化、醫(yī)藥等其他領(lǐng)域。離子色譜法是中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB），美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)法（ASTM）和美國(guó)國(guó)家環(huán)境保護(hù)局制定的檢測(cè)方法（USEPA）等國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)方法。

在具體分析時(shí)，需在分離柱后面接一根抑制柱來(lái)對(duì)水質(zhì)中電解質(zhì)的背景導(dǎo)電率進(jìn)行抑制。其不同于傳統(tǒng)離子交換色譜柱，樹(shù)脂交聯(lián)度較高交換容量較低，且進(jìn)樣體積較小，淋洗液用柱塞泵即可輸送，可在線自動(dòng)實(shí)時(shí)電導(dǎo)檢測(cè)淋出液。

1.2 離子色譜分析法分離原理

離子色譜的分離機(jī)理主要是離子交換，有三種分離模式，分別是高效離子交換色譜（HPIC），離子排斥色譜（HPIEC）和離子對(duì)色譜（MPIC）。三種分離方式分別基于不同的分離機(jī)理，HPIC采用低容量離子交換樹(shù)脂，分離機(jī)理主要是離子交換；HPICE采用高容量的樹(shù)脂，分離機(jī)理主要是離子排斥；MPIC則采用不含有離子交換基團(tuán)的多孔樹(shù)脂，分離機(jī)理主要基于吸附和離子對(duì)的形成。其中離子交換色譜適用于多種離子的分析，其應(yīng)用也最廣泛。主要是借助帶電溶質(zhì)分子與位于離子交換固定相上可交換的離子實(shí)施交換進(jìn)而實(shí)現(xiàn)分離的目的。離子色譜分析法主要利用的是電荷間交互作用，依據(jù)帶電分子中電荷存在的微小差異來(lái)分離分子，其分離容量較高，可有效分離親水性陰、陽(yáng)離子。

1.3 離子色譜分析法的分類(lèi)

按照離子色譜分析法實(shí)際分離機(jī)理的差異，我們可把離子色譜分析法細(xì)分為：離子對(duì)色譜法、離子交換色譜法、離子排斥色譜法、靜電離子色譜法以及金屬配位離子色譜法。

1.4 離子色譜分析法的基本作業(yè)流程

可先用高壓輸液泵把流動(dòng)相以某一穩(wěn)定流速輸送至分析體系，途徑進(jìn)樣器隨流動(dòng)相流入色譜柱，由于各組分具有不同的特性在色譜柱中會(huì)進(jìn)行分離，分離后會(huì)順次進(jìn)入檢測(cè)器。在分析中對(duì)于抑制型離子色譜應(yīng)裝設(shè)一抑制系統(tǒng)于電導(dǎo)檢測(cè)器前，即應(yīng)用另一高壓輸液泵向抑制器輸送再生液，在抑制器中可有效降低流動(dòng)相背景電導(dǎo)，隨后讓流動(dòng)物進(jìn)入布設(shè)的電導(dǎo)池，在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的作用下會(huì)處理、保存?zhèn)鬏攣?lái)的檢測(cè)信號(hào)。對(duì)于無(wú)需抑制器與輸送再生液高壓泵的離子色譜儀來(lái)說(shuō)，這樣的色譜儀不僅結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，而且價(jià)格也更便宜。

2 離子色譜分析法在水質(zhì)分析中的應(yīng)用

當(dāng)前，離子色譜分析法在我國(guó)的水質(zhì)分析中已得到廣泛應(yīng)用。應(yīng)用離子色譜分析法不僅能測(cè)定各類(lèi)水樣中含有的無(wú)機(jī)陰陽(yáng)離子，而且還能測(cè)定水樣中的有機(jī)酸。在實(shí)際生產(chǎn)中很多水樣品都可用離子色譜分析法分析，如人們?nèi)粘Ｊ秤玫娘嬘盟?、制造的生活污水、工業(yè)生產(chǎn)形成的工業(yè)廢水以及海水等。

2.1 離子色譜法在消毒副產(chǎn)物中的應(yīng)用

人們?cè)趦艋畷r(shí)，需往水中加消毒劑，但所加的消毒劑時(shí)常會(huì)與水中有機(jī)物進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，生成很多消毒副產(chǎn)物。如鹵素含氧酸（用氯氣給水消毒時(shí)產(chǎn)生）、亞氯酸根（用二氧化氯與臭氧給水消毒時(shí)產(chǎn)生）、氯酸根（用漂白粉給水消毒時(shí)產(chǎn)生）等。上述物質(zhì)都為有害物質(zhì)，它們不僅易污染環(huán)境，而且易對(duì)人體健康造成嚴(yán)重危害。當(dāng)前，據(jù)科學(xué)家研究用臭氧消毒時(shí)形成的澳酸鹽屬于一種致癌物，因此，為了人畜健康，我們必須能有效檢測(cè)，合理處理這些物質(zhì)。應(yīng)用離子色譜法進(jìn)行水質(zhì)檢測(cè)時(shí)，可分離這些離子，對(duì)它們各自的含量進(jìn)行準(zhǔn)確檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確可靠，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)消毒副產(chǎn)物對(duì)水質(zhì)的影響，能更好的保障人畜健康。

2.2 離子色譜法在無(wú)機(jī)離子中的應(yīng)用

我們?nèi)粘Ｋ?jiàn)的各類(lèi)水源中，都含有大量的陰陽(yáng)離子，應(yīng)用離子離子色譜法可有效檢測(cè)這些離子。

（1）應(yīng)用離子色譜法來(lái)檢測(cè)無(wú)機(jī)陰離子。我們用離子色譜法來(lái)分析水中所含的F、Cl、NO3，SO4時(shí)，發(fā)現(xiàn)應(yīng)用離子色譜分析法的檢出限比應(yīng)用常規(guī)理化法明顯高，這樣一方面可顯著縮短檢測(cè)耗時(shí)，另一方面還可降低檢測(cè)成本，離子色譜檢測(cè)法效果較好。

（2）應(yīng)用離子色譜法來(lái)檢測(cè)無(wú)機(jī)陽(yáng)離子。堿金屬、銨離子以及堿土金屬這些都屬于水質(zhì)中所含的無(wú)機(jī)陽(yáng)離子，在進(jìn)行硬度比較水中的Mg2+與Ca2+時(shí)，人們應(yīng)用離子色譜分析法檢測(cè)出的檢出限要明顯低于應(yīng)用傳統(tǒng)EDTA-2Na法，但它們有大致相同的檢測(cè)結(jié)果。由此，我們可知離子色譜法能更準(zhǔn)確、更迅速的檢測(cè)水中的無(wú)機(jī)陽(yáng)離子，同時(shí)在應(yīng)用離子色譜分析法來(lái)檢測(cè)其它陽(yáng)離子時(shí)，也能取得良好效果，因此離子色譜法較適合應(yīng)用于無(wú)機(jī)離子檢測(cè)。

3 離子色譜法的發(fā)展對(duì)策

（1）在系統(tǒng)分析法的基礎(chǔ)上，綜合應(yīng)用雙機(jī)、多機(jī)聯(lián)用技術(shù)，以及組合多種色譜、應(yīng)用多維色譜技術(shù)。這樣可使離子色譜檢測(cè)技術(shù)更靈敏、選擇性更強(qiáng)、具有更高的分辨力、所得檢測(cè)信息也會(huì)更豐富，檢測(cè)范圍可得到進(jìn)一步擴(kuò)大。

（2）重視離子色譜分析法的完善化、標(biāo)準(zhǔn)化。

（3）努力開(kāi)發(fā)、研制能實(shí)現(xiàn)微型化、自動(dòng)化以及能進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)監(jiān)測(cè)的離子色譜。

4 結(jié)語(yǔ)

離子色譜發(fā)自1975年問(wèn)世以來(lái)，已被廣泛地應(yīng)用到多個(gè)領(lǐng)域，現(xiàn)在已成為常規(guī)的分析方法。離子色譜法具有很多優(yōu)點(diǎn)，在水質(zhì)分析中更是廣泛應(yīng)用，為保障良好的水質(zhì)奠定了基礎(chǔ)，為保障環(huán)境質(zhì)量提供了方法。總之，隨著我國(guó)環(huán)境檢測(cè)技術(shù)的不斷發(fā)展，各項(xiàng)檢測(cè)技術(shù)也會(huì)越來(lái)越成熟，離子色譜法將會(huì)得到進(jìn)一步發(fā)展，離子色譜法必將為環(huán)境質(zhì)量分析做出更大貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 紀(jì)峰，邢艷，馬強(qiáng)，等.DX-120型離子色譜儀在水質(zhì)檢測(cè)中的應(yīng)用[J].化學(xué)工程師，2011，6（03）.

作者簡(jiǎn)介：郭璇（1983-），女，漢族，湖北人，本科，目前承擔(dān)大氣污染及降水的部分分析化驗(yàn)工作。