电镀废气中硫酸雾的离子色谱法测定研究

姚 镇，梁丽红

（广东省佛山市环境监测中心站，广东 佛山528000）

1 引言

硫酸雾具有刺激性气味，对皮肤、眼结膜、鼻粘膜、喉咙等器官均有强烈刺激和损害，严重患者有生命危险。大规模硫酸雾会造成酸雨，对森林、水体、土壤等造成严重污染。因此，必须对工业排放废气中的硫酸雾浓度进行监控，尤其是电镀工艺废气。

利用玻璃纤维滤筒采集有组织排放中颗粒污染物样品，采用超声波萃取法将样品进行预处理，用离子色谱法测定溶液中硫酸根浓度，从而换算得电镀废气中的硫酸雾浓度。

2 实验部分

2.1 方法原理

采用玻璃纤维滤筒采集有组织排放中颗粒污染物样品，利用预处理柱除去金属阳离子后，将试样注入离子色谱仪，根据保留时间定性，仪器响应值定量，测定硫酸根离子的浓度［1］。

2.2 仪器

烟尘采样器：崂应3012H自动烟尘（气）测试仪；超声波清洗器；离子色谱仪：瑞士万通861Advanced Compact IC型，配备 Metrosep A Supp 4－250型阴离子分离柱、Metrosep A Supp 4／5保护柱、电导检测器和三柱切换式超微填充嵌体结构抑制器（MSM II）；自动样品处理器（瑞士万通863型），可实现最多33个样品连续进样。

2.3 主要试剂及配制

去离子水：实验所用水均为利用饮用纯净水经Millipore Simplicity超纯水器过滤后所得的超纯水。

硫酸盐标准贮备溶液：ρ（SO24－）＝500mg／L，环境保护部标准样品研究所提供。

硫酸盐标准使用溶液：ρ（SO24－）＝100mg／L，取20mL硫酸盐标准贮备溶液置于100mL容量瓶中，用去离子水稀释至标线，混匀。

淋洗液（0.0017mol／L碳酸氢钠＋0.0018mol／L碳酸钠混合液）的配制：分别称取7.14g碳酸氢钠（分析纯，硅胶干燥）和9.54g碳酸钠（分析纯，105℃烘2h），混合定容至1000mL容量瓶，经0.45μm微孔滤膜过滤后，取一份溶液加49份水配制成淋洗液，临用现配。

2.4 样品的采集与测定

按GB／T 16157《固定污染源排气中颗粒物测定和气态污染物采样方法》采集样品，将装有滤筒的采样管伸入排气筒内的采样点等速采样，根据硫酸雾浓度适当选择采样时间，同时测定温度、压力等参数。采样完毕后小心取出滤筒，放入250mL具磨口锥形瓶中，并用少量蒸馏水冲洗采样嘴及弯管，洗涤液并入锥形瓶中，盖好塞子带回实验室。每次采集3个滤筒样品，取其平均值［1］。

将样品剪碎（切勿使尘粒抖落），于250mL具塞磨口锥形瓶中，加150mL去离子水浸泡样品，将锥形瓶放入超声波清洗器中超声30min，冷却后经中速定量滤纸滤入250mL容量瓶中，用水润洗锥形瓶和滤器3～4次，加1.0mol／L氢氧化钠溶液中和溶液至pH值7～9，用水稀释至标线供分析用。测定时，先用去离子水洗涤预处理柱，然后加入试样进行交换处理，最初流出的30mL溶液弃去不用，然后用0.45μm微孔滤膜将溶液过滤后，得到的滤液再上机进行测定。全程序空白样品的采集与测定同上［1］。

2.5 色谱条件

淋洗液：0.0017mol／L碳酸氢钠＋0.0018mol／L碳酸钠混合液；IC泵流速：1.0mL／min；蠕动泵流速：0.5～0.6mL／min；柱温：室温（不低于18℃）±0.5℃；检测器量程：0～5000μS／cm；自动样品处理器进样，进样量：100μL；抑制模式：自身再生。

3 结果与分析

3.1 采样滤筒的选择

采样用的玻璃纤维滤筒应选择含硫酸盐低且数值稳定的产品，否则会因空白值偏高影响测定值。为降低滤筒空白值，可采用如下方法：使用前先用去离子水浸没滤筒，将杯口用封口膜封好后放入超声波清洗器中清洗10min，然后测定浸泡水的电导率，当电导率小于0.15mS／m时，将洗涤完毕的滤筒放在滤筒架上，置于干燥箱中，干燥后放入滤筒盒中备用。

3.2 色谱柱的选择

Metrosep A Supp 4色谱柱是一种非常耐用的阴离子分离柱，各种分离特性极好，具备分离时间快、寿命长、价格低等特点，可分离出F－、Cl－、NO－2、Br－、NO－3、PO3－4和SO2－4等离子，所有离子完全分离的时间仅需14min，离子交换容量属中等。其分离固定相包含聚乙烯醇颗粒，粒径为9μm，季铵基团改性。这种固定相确保了较高的稳定性，极好地避免那些能透过内置过滤板的极细颗粒的影响。综合色谱柱的性能和要检测的元素，Metrosep A Supp 4适合用于检测硫酸根离子［2］。

使用0.0017mol／L碳酸氢钠＋0.0018mol／L碳酸钠混合液为淋洗液，IC泵流速为1.0mL／min，各组分的保留时间如图1所示。

图1 Metrosep A Supp 4上各组分保留时间

3.3 实验用水对分析结果的影响

普通自来水中含有硫酸根离子，若用其配制淋洗液，在硫酸根离子的出峰位置将会出现倒峰，从而影响硫酸根离子含量的测定。分别取普通自来水和超纯水进行空白实验，测定比较各自硫酸根离子的浓度，测定结果见表1。

表1 普通自来水与超纯水空白实验结果

由表1可知，普通自来水中的硫酸根离子浓度较高，因此在实验全过程中使用的水必须严格按照试剂制备规范制备，且在测定样品之前，需要测定所用超纯水中的硫酸根离子浓度，确保硫酸根离子已完全去除。

3.4 校准曲线

分 别 配 制 5.0mg／L、10.0mg／L、15.0mg／L、20.0mg／L、25.0mg／L的硫酸盐标准系列，与样品相同色谱条件下进行测定，以峰面积相应溶液浓度绘制校准曲线，得到校准曲线方程为：Y＝2.50414x＋101.16，相关系数r＝0.9996。

3.5 方法检出限及精密度

在上述已建立的色谱条件下，用外标法，选取0.5mg／L浓度的硫酸盐标液重复测试6次，按公式MDL（mg／L）＝3Sb（其中Sb为重复测量n次的标准偏差）计算，得出有组织排放废气中硫酸雾的检出限为0.12μg／mL。测试结果见表2。

表2 0.5mg／L硫酸盐标液测定结果

选取5.0mg／L浓度的硫酸盐标液重复测试6次，RSD为0.8%，精密度较高。测试结果见表3。

表3 5.0mg／L硫酸盐标液测定结果

3.6 方法准确度

采集某间电镀企业工艺废气排放口的废气样品进行硫酸根离子浓度测定，并进行加标回收试验，测定结果如表4所示，各样品的加标回收率范围在95.3%～104%之间，满足准确度实验要求。

表4 实际样品的加标回收试验

4 结语

用烟尘采样器采集电镀废气中的硫酸雾，经超声波洗脱预处理后直接采用离子色谱法进行分析测定，此方法对目标化合物分离效果良好，操作简便、快速、准确，具有较高的灵敏度、精密度和稳定性，可提高样品的测定效率。

［1］ 环境保护部.固定污染源废气硫酸雾的测定离子色谱法（暂行）［M］.北京：中国环境科学出版社，2009.

［2］ 邝敏儿，梁丽红.医疗废物焚烧废气中氯化氢的离子色谱法测定研究［J］.广东化工，2011，38（7）：134～135.