离子色谱仪在水质检测分析中的应用及维护

发表时间:2020/11/16   来源:《城镇建设》2020年8月22期   作者:鲁 强
[导读] 现如今,水质安全问题已经成了了影响人们生活质量的重点问题之一。
        鲁 强
        东营市垦利区自来水公司,山东省东营市
        摘要:现如今,水质安全问题已经成了了影响人们生活质量的重点问题之一。文章结合生活饮用水水质检测展开分析,首先,对离子色谱检测技术的运行原理及应用特点进行分析,其次,围绕离子色谱技术在水质检测中的实际应用流程进行详细阐述,并且着重分析了离子色谱设备在工作过程中的应用重点,意在通过文章论述突出离子色谱检测技术的重要价值,从而提升水质检测的效率和质量。
        关键词:离子色谱仪;水质检测;应用及维护
        引言
        离子色谱法测定生活饮用水水中消毒剂副产物(如亚氯酸盐、氯酸盐、溴酸盐等)具有操作简便、灵敏度高、选择性强等优点,日常分析中经常使用离子色谱法同时测定几种甚至十几种离子,但是采用离子色谱法做水质分析时需要注意一些难以分离的组分。这些组分保留时间接近,会干扰目标组分的测定,导致检测目标组分准确度的降低。因此,改善这些难分离组分的分离度显得非常重要。
        1.离子色谱检测技术的运行原理及优的特点
        1.1运行原理
        离子色谱法基于离子交换树脂上可离解的离子与流动相中具有相同电荷的溶质离子之间进行的可逆交换和分析物溶质对交换剂亲和力的差别而被分离。适用于亲水性阴、阳离子的分离。在利用离子色谱检测技术进行水质检测工作的过程中,在恒定高压的情况下,样品中的阴阳离子会在淋洗液的输送下,进入到色谱柱中,由于不同离子对分离柱的亲和度有着较大的差异性,从而将其分离。在抑制器中, 流动相的背景电导被降低, 将被测离子导入电导检测池, 检测到的信号送至数据系统记录、处理或保存,根据目标组分保留时间、峰面积以及峰高等指标对组分进行定性及定量检测工作的实际方案。
        1.2应用特点
        在水质检测的过程中,利用离子色谱检测技术能够有效节省检测时间,同时可以有效减少人力和物力资源。与传统的化学方法相比,离子色谱检测技术能够有效避免外界环境以及操作环节等复杂因素的影响,可以进一步提升检测结果的精度,降低误差,具有较高的灵活性和精准性[1]。在利用离子色谱检测技术进行水质检测的过程中,不需要利用浓氨水以及丙酮等污染环境和影响健康的有害物质。同时也可以进一步缩短水浴锅的加热时间,从而减少酸碱等有害气体的排放量,产生的废弃液总量较少,因此离子色谱检测技术也是一项符合当前环保发展理念的绿色检测技术体系。另外,在实际检测的过程中通过以浓度第一的重碳酸钠以及碳酸钠作为淋洗液进行工作,该种方式可以在短时间内进行重金属以及有害物质的分离,从而提升检测的效率,节约资金。
        2.离子色谱检验技术在水质检测中的实际应用
        2.1亚氯酸盐、氯酸盐与溴酸盐
        亚氯酸盐和氯酸盐是二氧化氯消毒的副产物。《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)规定其限值均为0.7mg/L。溴酸盐则是臭氧消毒的一种副产物,是采用臭氧对饮用水消毒时,臭氧将源水中的 Br-通过其中间体 OBr-氧化为溴酸根 (BrO3- ),《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)规定其限值为0.01mg/L。亚氯酸盐和溴酸盐在阴离子交换分离柱上的保留均比较弱,两者的保留时间一般都小于氯离子,氯酸盐的保留时间则大于氯离子。离子色谱测定水中的亚氯酸盐、溴酸盐、氯酸盐和溴化物等,用阴离子交换分离以后主要有三种检测方法,即抑制型电导测定法、柱后衍生光度检测法和离子色谱 - 质谱联用。抑制型电导测定法的仪器设备比较简单、操作方便,选择合适的条件后其灵敏度能符合有关规定,因此本文主要探讨抑制型电导检测。
        2.2氯酸盐与溴化物
        以前普遍认为氯酸盐是二氧化氯作为消毒剂的副产物,但是刘丽君等提出次氯酸钠在储存过程中会产生高浓度的氯酸盐副产物,氯酸盐生成量与温度、储存时间以及储存方式密切相关。换言之,氯酸盐不但是二氧化氯消毒而且也是次氯酸钠消毒的副产物。可能正是由于次氯酸钠的储存温度、时间及储存方式问题,在采用次氯酸钠预处理的我水司的生活饮用水也检出了氯酸盐,检测出来的氯酸盐质量浓度在0.30mg/L左右。

与溴酸盐是消毒副产物不同,溴化物经常存在于天然水体中。东营市的很多地表水(水库)都存在溴化物,因此与亚氯酸盐和溴酸盐相比,氯酸盐和溴化物在同一个水样中存在的机会可能更多。
        2.3二氯乙酸
        卤代乙酸 (haloacetic acids,HAAs) 是饮用水加氯消毒时氯与水中存在的天然有机物反应生成的一类消毒副产物,二氯乙酸是卤代乙酸的其中一种。由于卤代乙酸在近中性和碱性条件下可完全离解呈阴离子状态,因此可用阴离子交换分离分析卤代乙酸。采用阴离子交换分离、抑制型电导离子色谱检测卤代乙酸需要选择高容量柱,而且要特别注意温度的影响。生态环境部标准《HJ 1050-2019水质氯酸盐,亚氯酸盐,溴酸盐,二氯乙酸和三氯乙酸的测定离子色谱法》中,不论是碳酸盐淋洗液还是氢氧根淋洗液,推荐柱温均为 25℃[2]。2018 年 6 月 12日发布、2018 年 12 月 1 日开始实施的住房和城乡建设部标准 《CJ/T141 -2018 城镇供水水质标准检验方法》中 9. 8. 1 离子色谱法测定城镇供水和水源水中的二氯乙酸和三氯乙酸,此法推荐用 IonPacAS19 色谱柱,KOH 淋洗液,梯度淋洗,抑制型电导检测,柱温恒定至 30℃。然而实践表明,在30℃的柱温条件下,亚硝酸盐色谱峰与二氯乙酸色谱峰靠近,因本地水体中不含有亚硝酸盐,不影响二氯乙酸的测定。
        3.检验要求
        3.1超纯水要求
        由于对水质进行检测的过程中需要接触到大量溶液性试剂,在这个过程中需要对检测设备和相应仪器进行清洗所使用的水,必须要以超纯水为主,以免清洗剂中带有的杂质影响检测结果。在制备超纯水的过程中必须要落实离子色谱测试工作,保证超纯水未被其他物质污染,若多次检测的结果都以正峰值的形式出现,则代表超纯水中含有其他杂质。超纯水要与淋洗液之间的干扰离子平衡,若多次检测结果以负峰值的状态呈现出来,表示超纯水的干扰离子含量较淋洗液中的离子含量低,这时需要根据相关标准更换淋洗液。
        3.2氯离子要求
        东营市地表水含量一般在100mg/L,氯离子会对检测结果造成较大的干扰,因此要想进一步提升水质检测的精准性,需要利用具有较高容量的离子色谱柱对氯离子进行精准分离,但是在选择消除和分离方式的过程中要结合实际情况进行分析。例如,当被检测水体中的污染成分中同样含有较高的氯离子,那么在进行氯离子分离的过程中便要结合水体的产生和污染物的来源综合对比,切勿盲目将氯离子全部去除,以免影响检测结果。可以选择不同类型的离子色谱柱进行检测作业,避免检测成分中含有的氯离子对检测结果造成影响。例如,通过银离子色谱柱消除检测样本中的部分氯离子,但是这种方式虽然能够减少氯离子的检测干扰,同时也会消除部分样本中存在的其他离子,因此,是否使用该种方式还需要结合实际情况而定。
        3.3基线噪声要求
        在应用离子色谱仪检测的过程中,检测环境以及设备本身会产生部分噪声。这些噪声会直接导致检测结果受到波动影响,因此为了避免机械噪声的出现,在使用离子色谱仪的过程中需要维持电压稳定,且在使用之前需要利用脱气的方式,排除淋洗液中的部分气泡,以免在色谱柱带压操作的期间淋洗液释放气泡从而产生噪声。另外所选用的工作站中也会存在不同的平滑代数方式,这些平滑代数方式会通过数据计算来绘制平滑谱图曲线,能够进一步降低噪声带来的干扰,在增加信噪比的同时,也可以缓解检测的下限,从而提升检测的精度[3]。
        4.结束语
        本文主要分析了离子色谱技术在水质检测应用中的相关流程以及注意事项,在规范超纯水、氯离子以及噪声控制要求的同时,也需要明确维护重点,保证样本的有效性,才能够在提升检测精度的同时,提升离子色谱技术的应用价值。
        参考文献:
        [1] 王启淳. 离子色谱分析技术在水质检测中的应用进展[J].轻工科技,2020, 36(06): 12-13.
        [2] 全合华,徐霁,李其秀. 离子色谱法在饮水水质卫生检测中的应用分析[J]. 科学技术创新,2020 (15): 24-25.
        [3] 李顺波,李丰源. 离子色谱法在饮水水质卫生检测中的应用分析[J]. 世界最新医学信息文摘,2018, 18(83): 137.
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