淺談離子色譜法測定濃水中硫酸根離子含量

侯雪蓮（神華包頭煤化工有限責(zé)任公司分析檢測中心，內(nèi)蒙古 包頭 014010）

1.引言

硫酸鹽在自然界中廣泛存在,少量的硫酸鹽基本無害,但是硫酸根離子含量較高時,會引起鍋爐和熱交換器的腐蝕，高濃度的硫酸鹽也會導(dǎo)致污水處理難度增大，因其在厭氧條件下,會因細(xì)菌的生物還原作用而變?yōu)榱蚧瘹?產(chǎn)生臭味,使水變黑,有比較強的致污作用。因此，準(zhǔn)確的測定水源水、循環(huán)水中的硫酸根是非常有意義的。硫酸根的測定，有幾種方法，如鉻酸鋇分光光度法、重量法、離子色譜法等等。在測定公用工程裝置濃水中硫酸根離子含量時，由于樣品中硫酸根離子含量較高，又有大量干擾物的存在,按照國標(biāo)，可采用重量法和離子色譜法。但是重量法雖然結(jié)果準(zhǔn)確,但是操作比較繁瑣,要經(jīng)過一系列的過濾、沉淀、洗滌等等，操作步驟繁多，分析時間較長,不能夠快速及時地給裝置提供數(shù)據(jù),因此不適應(yīng)化工廠生產(chǎn)的需要。而離子色譜法測定陰離子具有操作簡便快捷、響應(yīng)靈敏、結(jié)果準(zhǔn)確等特點，因此本文旨在建立用離子色譜法測定硫酸根離子含量的方法。

2.實驗部分

2.1 實驗原理

離子色譜法測定陰離子是將色譜法的高效分離技術(shù)與離子的自動檢測技術(shù)相結(jié)合的一種分析技術(shù)，利用離子交換原理進(jìn)行分離，以離子交換樹脂為固定相，電解質(zhì)溶液為流動相，通常采用電導(dǎo)檢測器進(jìn)行檢測，簡單地說就是根據(jù)被測物質(zhì)的離子性進(jìn)行分離和檢測的液相色譜方法。

離子性:指在水溶液中能夠電離,生成帶正負(fù)電荷的物質(zhì)。

陰離子:氟離子、氯離子、硝酸根離子、硫酸根離子等。

陽離子：鉀離子、鈉離子、鈣離子等。

離子色譜法測定范圍比較廣泛，包括有機陰陽離子、無機陰陽離子等等。我們通常測定的多為無機陰離子，如鹵素、酸根陰離子等。

2.2 儀器和設(shè)備

2.2.1 瑞士萬通883型離子色譜儀，配備有863自動進(jìn)樣系統(tǒng)、淋洗液泵、分析柱、保護(hù)柱、抑制器、電導(dǎo)檢測器、樣品定量環(huán)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)（色譜工作站）等。

2.2.2 0.45um微孔濾膜過濾器

2.2.3 Milli-Q Academic型超純水機

2.3 試劑和材料

2.3.1 硫酸根離子標(biāo)準(zhǔn)儲備液：500mg/（l國家地質(zhì)實驗測試中心提供）

2.3.2 碳酸氫鈉、碳酸鈉、硫酸（均為優(yōu)級純）

2.3.3 超純水：電阻>18兆歐,用0.45um微孔濾膜過濾

2.4 分析條件

2.4.1 分離柱:瑞士萬通陰離子交換柱Metrosep A Supp 4 250/4.05.2

2.4.2 保護(hù)柱:瑞士萬通Metrosep A Supp 4/5 Guard,保護(hù)分離柱免受污染

2.4.3 檢測器：電導(dǎo)檢測器,測量溶液中離子的電導(dǎo)率

2.4.4 抑制器:MSM Rotor抑制器,抑制降低背景電導(dǎo)率,提高色譜檢測靈敏度

2.4.5 淋洗液：1.7mmol/l NaHCO3/1.8mmol/l Na2CO3

2.4.6 再生液：0.05mol/l硫酸溶液

2.4.7 進(jìn)樣量:20ul

2.4.8 流速為：1.0mL/min

2.4.9 測定方式:選擇測量序列,多個樣品連續(xù)測定。電導(dǎo)實驗數(shù)據(jù)的采集處理和整個系統(tǒng)操作均由MagICNet Basic色譜工作站控制，自動完成。

2.5 分析步驟

2.5.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

根據(jù)測定樣品的濃度范圍，首先繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。我們采用國家地質(zhì)實驗測試中心提供的濃度為500mg/L的硫酸根離子標(biāo)準(zhǔn)溶液為儲備液。

分別移取上述儲備液0mL、2mL、4mL，6mL，8mL，10mL于50mL容量瓶中，用超純水稀釋定容至刻度、搖勻，即配制成一系列標(biāo)準(zhǔn)溶液。其硫酸根含量如下表：

6 V 儲備液(ml)10 C 硫酸根(mg/L)1 0 0 2 2 2 0 3 4 4 0 4 6 6 0 5 8 8 0 100

以硫酸根含量為橫坐標(biāo),電導(dǎo)率為縱坐標(biāo),繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得出線性方程和相關(guān)系數(shù)

圖1 硫酸根含量與電導(dǎo)率的標(biāo)準(zhǔn)曲線

圖二 硫酸根離子標(biāo)準(zhǔn)譜圖

圖三 樣品譜圖

2.5.2 線性關(guān)系

硫酸根標(biāo)準(zhǔn)樣品的質(zhì)量濃度在20.0mg/l-100.0 mg/L時，峰面積與質(zhì)量濃度成良好的線性關(guān)系，線性方程：A=-0.214855＋5.43813E-3×Q(r2=0.9999)。相對標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD=0.785%。

2.5.3 樣品的測定

2.5.3.1 樣品的預(yù)處理

由于濃水中硫酸根含量較高,并且含有大量干擾物，影響硫酸根離子的測定，因此，不能直接測定樣品，應(yīng)先將樣品進(jìn)行適當(dāng)稀釋，再將稀釋液用0.45um孔徑微孔濾膜過濾，以消除顆粒和金屬離子的干擾。

2.5.3.2 樣品的測定

將處理好的樣品放入自動進(jìn)樣器樣品盤中，在做好的標(biāo)準(zhǔn)曲線下，用離子色譜對神華包頭煤化工公用工程裝置RO濃水進(jìn)行硫酸根含量分析。

結(jié)果如表一：

表一

硫酸根標(biāo)準(zhǔn)譜圖和樣品譜圖如圖2和圖3所示。

由上述結(jié)果可以看出，使用離子色譜法測定公用工程裝置RO濃水中的硫酸根含量，對樣品進(jìn)行適當(dāng)稀釋后，可以得到良好的譜圖，由于采用自動進(jìn)樣，可同時測定多個樣品，測定過程方便快捷，檢測靈敏度較高，操作性較強。

2.6 方法精密度

將濃度為80mg/l的樣品重復(fù)進(jìn)樣5次，樣品濃度的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD為1.79%，表明該方法重復(fù)性良好。

2.7 方法對照

測定結(jié)果見表二：

表二

為了驗證此法的準(zhǔn)確性,我們采用重量法（仲裁法）對相同的濃水樣品進(jìn)行了測定。

重量法測定的原理是在酸性條件下硫酸鹽與氯化鋇反應(yīng),生成硫酸鋇沉淀,經(jīng)過濾干燥稱重后,根據(jù)硫酸鋇質(zhì)量來求出硫酸根含量。

2.8 結(jié)果比較

采用離子色譜法和重量法對相同樣品進(jìn)行測定,經(jīng)過結(jié)果的比較，兩種方法測定結(jié)果沒有顯著性差異。結(jié)果見表三

表三色譜法、重量法樣品對比測定

3.實驗說明

3.1 實驗前，在完成排氣工作之后，應(yīng)等待儀器充分穩(wěn)定平衡后再進(jìn)行測定，以得到良好的譜圖，最好是穩(wěn)定半小時以上，具體視基線情況而定。

3.2 為避免細(xì)菌滋生，破壞分離柱，淋洗液、再生液以及沖洗液應(yīng)當(dāng)保持新鮮，定期更換。

3.3 淋洗液配制時各化學(xué)成分比例要準(zhǔn)確，嚴(yán)格稱量，以得到良好的線性曲線。

利用離子色譜法對濃水中硫酸根離子含量進(jìn)行分析，重現(xiàn)性較好，靈敏度較高。與國標(biāo)仲裁法重量法對比，兩者結(jié)果誤差在測定允許范圍內(nèi)。但是，重量法操作步驟繁瑣，樣品需經(jīng)溶解、沉淀、放置、洗滌、灼燒等一系列過程，分析周期長，不適用于中間控制快速報出結(jié)果。而離子色譜法操作簡便快速、靈敏度高、選擇性好，根據(jù)樣品的濃度不同，可制作不同的曲線，方法線性范圍寬。因此，采用離子色譜法對濃水中硫酸根含量進(jìn)行測定，也能準(zhǔn)確測定其含量。試驗結(jié)果表明，將樣品進(jìn)行適當(dāng)稀釋后，使用離子色譜法測定硫酸鹽含量可大大提高工作效率，具有很強的可操作性，適合用于化工廠中回用水再利用陰陽離子較高時硫酸根離子的測定。

[1]《離子色譜法方法及應(yīng)用》第二版年世芬劉克納丁曉靜編著化學(xué)工業(yè)出版社.

[2]GB／T 14642-2009工業(yè)循環(huán)冷卻水及鍋爐水中氟、氯、磷酸根、亞硝酸根、硝酸根和硫酸根的測定離子色譜法.