离子色谱在不同水质分析中的应用

帅瑾，吕晓飞，巩卫东，焦肖飞（.三门峡市检验检疫中心，三门峡河南47000；.三门峡出入境检验检疫局，三门峡河南47000）

离子色谱在不同水质分析中的应用

帅瑾1，吕晓飞2，巩卫东2，焦肖飞2
（1.三门峡市检验检疫中心，三门峡河南472000；2.三门峡出入境检验检疫局，三门峡河南472000）

摘要：综述离子色谱法在不同水质检测中的应用，主要介绍离子色谱在生活饮用水、地表水与地下水、污水中阴阳离子及有机酸的应用，并对其应用前景进行展望。

关键词：离子色谱；水；检测；应用

离子色谱法是美国Small等在1975年发展起来的一项液相色谱技术，具有前处理简单、试样用量少，灵敏度高、选择性好，可同时测定多组分和分析不同化合价态等优点，弥补了常规化学方法和其他仪器分析手段的不足［1-2］。随着分析测试技术地迅速发展，其检测对象已从最初的无机阴阳离子发展到有机离子的测定［3］。目前，离子色谱法广泛应用于测定饮用水、地下水、地表水、生活废水和工业废水等物质中的阴阳离子和有机酸［4］。本文综述了近年来离子色谱法在不同水质检测中的应用，对分析水质、选择最佳的试验条件作参考。

1　检测不同水质中阴离子

水中氟化物、氯化物、硝酸盐和硫酸盐等的检测，传统化学方法有离子选择电极法、麝香草酚分光光度法、硝酸盐容量法、铬酸钡分光光度法（热法），与传统化学方法对比，离子色谱法具有操作简单、准确和灵敏，可以同时测定多种离子，成为检测水中阴离子的首选方法［5］。

1.1生活饮用水

随着生活水平的提高，人们对水质要求不断增强，饮用水安全越来越受到重视。生活饮用水中含有F-、Cl-、NO2-、NO3-、SO42-、Br-、PO43-等常见的阴离子，这些离子含量是否符合标准直接关系到饮用水安全。离子色谱是目前检测饮用水中阴离子的国家标准方法。刘峰等［6］采用化学抑制电导-离子色谱法，IonPac AS11A阴离子分离柱，KOH作为淋洗液同时测定饮用水中F-、Cl-、NO2-、NO3-、SO42-、Br-、PO43-，样品经过0.45 μm微孔过滤膜和RP柱过滤后进样，AS11色谱柱可以分离水负峰和F-，10 min内7种阴离子得到很好的分离，且阴离子之间峰高比例合适，此法峰型好，分析速度快，适合F-的检测。周贻兵等［7］研究了运用离子色谱，IonPac AS-19色谱柱，KOH淋洗液同时测定生活饮用水中F-、Cl-、NO3-、SO42-，试验分析了影响离子测定的因素：流速、电流、离子价态、离子半径、离子极化程度和有机改进试剂，优化色谱条件，排除干扰离子的影响。彭莎莎等［8］采用IC-6000离子色谱仪，SI-52E SHODEX阴离子分离柱，Na2CO3淋洗液同时测定生活饮用水中的氟化物、氯化物、硝酸盐、硫酸盐，水样经0.22 μm微孔滤膜过滤后直接进样，试验操作简单、重现性好、回收率高。

保证饮用水安全，不仅要检测水中含有的离子，还要检测经二氧化氯、氯气、臭氧等消毒剂处理后产生的消毒副产物，如亚氯酸盐、氯酸盐和溴酸盐等。钟新林［9］采用高容量的IonPac AS19色谱柱，以KOH作为淋洗液，通过优化分离的各种条件，大大降低背景电导和噪音，建立了直接进样分析饮用水中亚氯酸盐、氯酸盐、溴酸盐、二氯乙酸及三氯乙酸5种消毒副产物的方法。霍晶［10］采用离子色谱法电导检测器同时检测水中3种消毒副产物及4种阴离子的含量，该方法样品前处理简单，具有较高的分离度和灵敏度。杨敏等［11］采用化学抑制电导-离子色谱法，IonPac AS9-HC分离柱，Na2CO3淋洗液，大体积直接进样同时测定饮用水中的溴酸盐、氯酸盐、亚氯酸盐3种消毒副产物及其他7种常规阴离子，在18 min内检出10种阴离子，各离子加标回收率为93%～103.1%，相关系数为0.999 3～0.999 9，相对标准偏差为1.07%～4.98%。该方法快速简便、分离效果好、准确度高。

1.2地表水与地下水

饮用水中阴离子浓度过高会严重危害到人体健康，因此分析地表水与地下水中阴离子含量对保护人体安全具有重要意义。总磷是衡量水质的重要指标，因此监测地表水中总磷含量十分必要。徐生丰研究采用碱性过硫酸钾对地表水中含磷化合物进行消解，再经OnGuardⅡBa柱过滤除去硫酸根离子，此法可保护色谱柱，延长色谱柱寿命，且回收率高、重复性好［12］。冯志强等［13］采用离子色谱法同时测定饮用天然山泉水中F-、ClO2-、BrO3-、Cl-、NO2-、NO3-、ClO3-、Br-、SO42-9种阴离子，比较IonPac AS9-HC和IonPac AS23阴离子色谱柱的性能，发现IonPac AS23分离柱分离BrO3-和ClO2-峰不理想，两者不能准确定量；比较7.0、9.0、11.0 mmol/L Na2CO33个浓度的淋洗液，发现淋洗液浓度较低时，分析时间长；浓度高时，ClO3-和Br-峰分离不好，故选择IonPac AS9-HC分离柱和9.0 mmol/L Na2CO3的淋洗液，该法操作简单、快速，20 min内9种离子得到最佳的分离，适用于检测山泉水样品中多种阴离子。常姣等［14］离子色谱法同时测定温泉水中F-、Cl-、NO3-、Br-、H2PO4-、NO2-、SO42-，通过测试水样中离子浓度判断温泉水的异常情况，应用于地震监测预报分析。柳玲等［15］采用离子色谱法筛选出最佳色谱工作条件，将样品直接过滤进样分析，对地下水中F-、Cl-、NO3-、PO43-和SO42-同时进行测定，此法相关性好（r＞0.999），检出限低（0.02 mg/L～0.12 mg/L）、精密度高（RSD为0.33%～3.07%）。

1.3污水

冶炼、电镀、炼焦等工业排放污水中泄露有毒有害物质时有发生，监测污水排放对环境和人的生命安全尤为重要。鲁蕴甜采用离子色谱-电化学检测器测定电镀废水中的氰化物，该法克服了传统检测方法的不足，且检测速度快，定性定量准确［16］。李涛等［17］采用离子色谱法，IonPac AS14A阴离子分离柱，Na2CO3和NaHCO3作为淋洗液，对淋洗液组分、浓度和流速进行筛选，选择最佳的色谱条件分析污水中F-、Cl-、NO3-、NO2-和SO42-，11 min内5种阴离子全部出峰，且分离度达到了3.06，相对标准偏差均小于1.533%。董振莲等［18］通过筛选预处理方法，采用简单快捷样品稀释法（稀释1 000倍）做预处理，不用任何试剂和加热处理，测定高含硫污水中的Cl-，解决了硫化物干扰Cl-测定的问题。

2　检测不同水质中阳离子

目前测定水中金属元素常用的方法有：原子荧光光度法、电感耦合等离子体质谱分析法、电感耦合等离体原子发射光谱法等。离子色谱从最初测定阴离子逐渐发展到可测定阳离子和多价阳离子。张显安等［19］采用单柱非抑制型离子色谱法，以酒石酸+吡啶二羧酸为淋洗液同时测定矿泉水中Li+、Sr2+、Na+、K+、Mg2+、Ca2+，样品经0.45 μm滤膜过滤后直接进样，13 min内6种离子检出，且分离效果较好，比ICP-MS检测成本低。要志丹等［20］采用离子色谱-氢化物发生原子荧光联用技术测定海水中As（Ⅲ）、As（Ⅴ）、MMA、DMA砷化合物的4种形态，优化流动相、盐酸载流、还原剂、载气流速等检测条件，采用银柱有效去除海水中Cl-干扰，在12 min内较好分离出4种物质，该方法简单、准确、选择性好。刘艳［21］采用ICS-1600离子色谱法，CS12A阳离子交换色谱柱，MSA淋洗液测定水中锶，线性范围0～500 mg/L，相关系数达到0.999 99，检出限0.066 mg/L。林华影等［22］采用离子色谱法，直接进样测定饮用水中Li+、Sr2+、Na+、K+、Mg2+、Ca2+、Ba2+、Ru+、NH4+、Cs+等10种无机阳离子，具有操作简便、干扰小、线性范围宽、灵敏度高、结果准确等优点。综上，离子色谱法测定水中金属元素操作简单、选择性好、灵敏度高、稳定性好，而且节能、环保，在检测成本方面具有较大优势。

3　检测不同水质中有机酸

甲酸、乙酸、丙酸、丁酸都是有机类羧酸，广泛应用在化学工业中，由于工业废水和废气的不达标排放会造成水体的污染，产生含有甲酸、乙酸、丙酸和丁酸等的废水。有机酸的测定主要采用气相色谱法，与离子色谱法相比操作复杂、耗时长、成本高。邓立群建立了离子色谱法测定化工废水中的甲酸、乙酸和丙酸的方法，采用ICS-900离子色谱仪，IonPac AS23阴离子分离柱，Na2CO3和NaHCO3作为淋洗液对化工废水进行分析，3种酸的加标回收率在93.5%～105.8%之间，此法分析速度快，所需样品量少［23］。谢永洪等［24］采用离子色谱电导法同时检测水中甲酸、乙酸、丙烯酸和氯乙酸。张峰［25］采用离子色谱法直接检测工业废水中正丁酸和异丁酸，实测标准样品和水样，精密度和准确度都能达到标准，该方法具有前处理简单、快速、灵敏度高的特点。

4　结语

近年来，随着离子色谱技术的快速发展，在水质方面的检测应用越来越广泛，它能同时分离测定多种无机阴阳离子及有机酸，还能测定多组分和分析不同化合价态等，同时它还具有高精密度、高效便捷、低污染等特点。在环境监测及食品检测方面应用已经十分广泛。相信通过离子色谱技术不断深入的研究，进一步改进样品前处理技术、研制高性能离子色谱分析柱、开发高灵敏度检测器，并联用质谱等检测仪器，离子色谱将在检测领域发挥越来越重要的作用。

参考文献：

［1］Small H，Stevens T，Bauman W.Novel ion exchange chromatographic method using conductimetric detection［J］. Anal Chem，1975，47（11）：1801-1809

［2］Licata P，Naccari F，Bella Di G，et al.Inorganic anions in goat and ovine milk from Calabria by suppressed ion chromatography［J］.Food Addit Contam：Part A，2013，30（3）：458-465

［3］潘灿盛，李维嘉，吴凌涛，等.离子色谱在饮用水及食品分析中的应用研究［J］.广州化工，2014，42（7）：33-34

［4］何婕.离子色谱在环境监测中的应用［C］.天津：中国环境科学学会学术年会论文集，2012：599-601

［5］黄文锋，张骊，肖琳.离子色谱法测定饮用水中四种阴离子与传统化学法的比较［J］.中国卫生检验杂志，2013，23（2）：309-315

［6］刘峰，马文琼，任红波，等.离子色谱法同时测定饮用水中7种阴离子研究［J］.哈尔滨商业大学学报，2008，24（5）：614-616

［7］周贻兵，刘利亚，李磊，等.离子色谱法测定生活饮用水中F-、Cl-、NO3-- N、SO42-的含量［J］.微量元素与健康研究，2014，31（4）：53-54

［8］彭莎莎，刘卫超.离子色谱法同时测定生活饮用水中4种阴离子［J］.河南预防医学杂志，2014，25（6）：444-445

［9］钟新林.离子色谱法测定饮用水中亚氯酸盐、氯酸盐、溴酸盐、二氯乙酸及三氯乙酸［J］.环境化学，2013，32（7）：1422-1423

［10］霍晶.离子色谱法测定水中7种阴离子［J］.中国无机分析化学，2014，4（2）：8-10

［11］杨敏，谢静，杨树科，等.离子色谱法测定饮用水中的溴酸盐、亚氯酸盐、氯酸盐及常规阴离子含量［J］.食品科学，2012，33（12）：219-222

［12］徐生丰.离子色谱法测定地表水中总磷［J］.中国测试，2014，40（6）：49-51

［13］冯志强，林丹，罗小宝，等.离子色谱法测定饮用天然山泉水中9种阴离子［J］.食品研究与开发，2014，35（10）：102-105

［14］常姣，徐爱慧，黄春玲，等.离子色谱法测定夏县温泉水中阴离子含量［J］.山西地震，2014（4）：12-14

［15］柳玲，郑海，高晓庆，等.离子色谱法同时测定地下水中多种阴离子含量的研究［J］.水资源与水工程学报，2014，25（3）：237-240

［16］鲁蕴甜.离子色谱-电化学检测器测定电镀废水中的氰化物［J］.广州化工，2014，42（12）：156-158

［17］李涛，于小迪，张烨红，等.离子色谱法快速分析污水中的无机阴离子研究［J］.环境科学与管理，2014，39（2）：97-99

［18］董振莲，金晓春，刘冰，等.离子色谱法测定高含硫污水氯离子的方法研究［J］.油气田环境保护，2014，24（5）：62-64

［19］张显安，曾石峭，李冠新，等.非抑制型离子色谱法同时测定矿泉水中6种阳离子［J］.食品工业，2013，34（12）：220-222

［20］要志丹，马继平，胡钢强，等.离子色谱-氢化物发生原子荧光法测定海水中4种不同形态的砷［J］.青岛理工大学学报，2014，35（5）：58-63

［21］刘艳.离子色谱法测定水中锶［J］.分析仪器，2014（4）：23-25

［22］林华影，张琼，盛丽娜，等.离子色谱法同时测定水样中的10种阳离子［J］.中国卫生检验杂志，2005，15（8）：920-922

［23］邓立群.离子色谱法测定化工废水中的甲酸、乙酸和丙酸［J］.环境科学导刊，2014，33（6）：92-93

［24］谢永洪，郑昌杰，杨坪，等.离子色谱法同时测定水中的甲酸、乙酸、丙烯酸和氯乙酸［J］.四川环境，2011，30（3）：24-28

［25］张峰.离子色谱法测定工业废水中正丁酸和异丁酸［J］.污染防治技术，2014，27（1）：46-48

Research on Ion Chromatography Technologies Applied in Different Water

SHUAI Jin1，LÜ Xiao-fei2，GONG Wei-dong2，JIAO Xiao-fei2
（1. Sanmenxia Inspection and Quarantine Center，Sanmenxia 472000，Henan，China；2. Sanmenxia Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureaμ，Sanmenxia 472000，Henan，China）

Abstract：The application of IC technologies in water analysis was reviewed，which application of IC were described respectively in drinking water，surface water，groundwater，waste water and organic acids. Finally，the possible development of IC in the future was forecasted.

Key words：ion chromatography；water；detection；application

DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2016.09.053

作者简介：帅瑾（1987—），女（汉），助理农艺师，硕士，研究方向：食品理化检测。

收稿日期：2015-03-10