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水质检测中离子色谱分析技术的重要作用

2020-06-15 488 上传者：管理员

摘要：离子色谱法是水质分析的一种常用分析方法，具有简单高效、准确度好及精确度高等优点，目前在大气、水质以及土壤环境监测中均有广泛应用。本文主要对离子色谱法在水质检测方面的应用进展进行综述。

关键词：
应用
检测
水环境保护
水质分析
离子色谱法
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水是生命之源，是人类赖以生存的物质，水质的品质（Ca2+/Mg2+）直接影响人们的身体健康，水中的阴离子含量如果超标则会对人体造成诸多伤害，如NO3-在体内被还原成NO2-可引起高铁血红蛋白症，导致消化系统癌变[1]；水中的SO42-超标会导致人体腹泻、脱水及肠道功能混乱[2]。因此，对饮用水中的相关指标进行准确测定具有重要的现实意义。

离子色谱（IC）技术是20世纪70年代由Small等率先应用起来的一种色谱技术，其原理是样品溶液进入色谱柱后，基于待测阴离子对低容量强碱性阴离子交换柱的相对亲和力的不同而实现分离。离子色谱具有快捷、灵敏、选择性好，可实现多组分同时测定等优点，尤其是对阴离子（F-、Cl-、NO3-、PO43-、SO42-）的检测，成功弥补了经典化学法和其它仪器检测的不足[3]。目前离子色谱在环境、食品、能源、电力、半导体和自来水等方面均有广泛应用，可以实现从生物大分子到无机及有机离子的准确分析[4]，水质分析已成为其主要的应用研究方向之一[5]。本文主要对近年来离子色谱法在水质检测方面的应用进展进行综述。

1、常规阴离子的检测

刘丽等[6]以3.5mol/L的Na2CO3和1.0mol/L的NaHCO3溶液为淋洗液进行等度洗脱采用戴安ICS1100离子色谱仪及Ion Pac AS14分离柱对大同辖区内水源水、末梢水及出厂水中的F-、Cl-、NO3-、SO42-共4种阴离子进行检测。4种阴离子的质量浓度与其色谱峰面积呈良好的线性关系，相关系数均在0.999以上，检出限在0.1～0.4μg/mL之间，加标回收率均为98.3%～103.8%。实验结果表明，方法操作简单快捷，结果准确可靠，适用于水中F-、Cl-、NO3-、SO42-的测定。

邓秀燕等[7]则将METROSEP A Supp 5250与METROSEP A Supp 1 Guard组合作为分离柱，使用100μL定量环，以Na2CO3/Na HCO3为淋洗液测定水中F-、ClO2-、Cl-、NO2-、Cl O3-、NO3-、SO42-共7种阴离子的含量。7种阴离子的线性范围均为0～20mg/L，相关系数r都>0.999,7种阴离子的检出限在0.004～0.041mg/L之间，整个测试耗时约37min。实验结果表明，方法线性范围宽，精密度和灵敏度高，分析简便快速，干扰小，适用于生活饮用水和地表水的检测。

2、常规阳离子的检测

在20世纪70年代之前，水体中阳离子的检测通常采用化学分析方法，一次只能分析一种离子，而且耗时比较长，完成一次分析要25min以上，而离子色谱每次分析只需要几分钟即可，并且可以对多个离子同时在线分析，大大地节省了人力物力，提高了工作效率。

徐丹[8]采用离子色谱法对水中钙、镁离子同时进行测定，钙离子的浓度1.0～60.0mg/L范围内呈现良好的线性关系（r>0.999），检出限0.022mg/L；镁离子（r>0.999）的线性范围为0.4～24.0mg/L，检出限0.004mg/L，两种离子的样品的加标回收率在91.9%～97.4%之间。将离子色谱法的测定结果与EDTA-2Na滴定法的测定结果进行比较，结果显示两者之间无显著性差异。实验结果说明方法简单快捷、干扰少、结果准确可靠，适合大批量样品中钙、镁离子含量的测定。

周晚晴等[9]建立了离子色谱-抑制电导法检测天然饮用矿泉水、管网末梢水和地表水中Li+、Na+、NH4+、K+、Mg2+、Ca2+、Sr2+的新方法。实验使用Ion Pac CS16(5mm×250mm）分离柱，在40℃的柱温下，以30mmol/L甲基磺酸（MSA）为流动相，流速为1.0mL/min进行分离。结果表明，NH4+在饮用天然矿泉水和管网末梢水水样中均未被检出，地表水中的检出浓度≤1.89mg/L,Li+和Sr2+的检出浓度普遍较低（Li+≤0.026mg/L,Sr2+≤0.263mg/L），检出浓度最高的是Na+和Ca2+。

3、消毒副产物的检测

随着人民生活水平的不断提高和健康意识的增强，饮用水中的消毒副产物的检测已成为一个新的关注焦点。生活饮用水通常用氯气进行消毒，氯气与水中的有机物作用后会生产卤代乙酸类物质如：氯乙酸、二氯乙酸及三氯乙酸等副产物，这些副产物会对人体的健康产生一定的副作用。

张锋等[10]以4.0mmol/L Na2CO3+0.8mmol/L NaOH溶液为淋洗液，采用DIONEX ICS600型离子色谱仪对亚氯酸盐、氯酸盐、二氯乙酸、三氯乙酸进行测定。亚氯酸盐、氯酸盐、二氯乙酸、三氯乙酸四种物质的相关系数均大于0.999，检测限分别为0.015、0.009、0.028、0.033mg/L，方法精密度在0.387%～5.58%之间，样品加标回收率在93.5%～110.8%之间。方法操作简单，灵敏度高，可用于游泳池水中氯化消毒副产物的检测。

张媛媛等[11]采用离子色谱法对生活饮用水中的二氯乙酸、三氯乙酸进行检测，并与气相色谱法的测定结果进行比较，做了统计学分析。结果发现2种方法均能对生活饮用水中二氯乙酸、三氯乙酸进行准确的定性和定量分析，气相色谱法的检出限分别为1.0µg/L和0.5µg/L，样品加标回收率在96.0%～99.1%之间，相对标准偏差小于2.42%。离子色谱法的检出限分别为10.0µg/L和20µg/L，样品加标回收率在97.2%～99.8%之间，相对标准偏差小于1.90%，两种方法均能对标准物质进行准确的测定。

4、有毒物质的检测

温维丽等[12]使用带有安培检测器、银工作电极和AS7阴离子分析柱的Dionex ICS3000离子色谱仪采用外标法对水样中的氰化物含量进行测定。研究发现氰根离子浓度在0.24～6.0mg/L范围内与色谱峰面积呈良好的线性关系，相关系数大于0.999，样品测定结果的相对标准偏差小于1.6%(n=9)，加标回收率在95.0%～104%之间。实验方法简便快捷，测定结果准确可靠，可用于水样中氰化物含量的快速测定。张任男等[13]以27mmol/L KOH溶液作为淋洗液（进样体积设为500μL，流速设为1.0mL/min）采用高容量IonPacAS16阴离子交换色谱柱对山泉水中草甘膦进行分离测定。草甘膦含量可以用离子色谱仪在13min内准确测出，其线性范围为0.005mg/L～0.1mg/L,r>0.999，相对标准偏差小于1.7%，回收率在89%～98%之间。方法简单快速，结果可靠，可用于山泉水中草甘膦含量的快速检测。

5、结语

离子色谱法作为水中多种常规离子及消毒副产物的常规检测方法，方法简单、快速、灵敏度高及准确性好，并且经济实惠，具有其他方法无法比拟的优势。随着各类新的检测技术的出现，离子色谱与其他检测仪器的联用，如离子色谱与质谱的串联可用于多组分的同时在线分析或者有害元素的形态分析，它具有灵敏度高、准确性好，同时还可以有效地消除样品本身带来的基体干扰，将会有广泛的发展前景。

参考文献：

[1]秦兵,李俊霞.大同盆地高氟地下水水化学特征及其成因[J].地质科技情报,2012,31(2):106-111.

[2]何小清.离子色谱法的原理及其在水质分析中的应用[J].生命科学仪器,2010,8(6):64-67.

[4]牟世芬,梁立娜.离子色谱的最新进展和几个热点应用[J].现代科学仪器,2006(1):35-39.

[6]刘丽,薛佳彬,张占才,等.离子色谱法测定大同市辖区饮用水中4种阴离子[J]山西大同大学学报(自然科学版),2018,34(4):1-4.

[7]邓秀燕,林崇昌,司徒小玉.水中多种阴离子离子色谱测定法[J].职业与健康,2017,33(9):1280-1282.

[8]徐丹.离子色谱法测定水中总硬度[J].现代农业科技,2019(14):170-171.

[9]周晚晴,Nesterenko Pavel N,林洋,等.三种饮用水中主要阳离子的离子色谱法检测及其分布特征[J].食品工业科技,2019(24):219-224.

[10]张锋,甄诚,王若男.游泳池水中氯化消毒副产物的离子色谱测定法[J].职业与健康,2017,33(12):1613-1622.

[11]张媛媛,韩晓鸥,陈曦,等.气相色谱法和离子色谱法测定生活饮用水中二氯乙酸､三氯乙酸的方法比对[J].食品安全质量检测学报,2019,10(5):1294-1299.

[12]温维丽,张红,郭晶晶,等.离子色谱法测定水样中的氰化物[J].化学分析计量,2018,27(Z1):54-56.

[13]张任男,霍宗利,刘华良,等.离子色谱法测定山泉水中草甘膦[J].江苏预防医学.2012,23(6):65-66.