非抑制电导与抑制电导离子色谱法同时测定饮用水中常见的10种阴阳离子

周 圆，张 瑩，徐永梅，马玉洁

(1.昆明市环境监测中心，云南 昆明 650228；2.寻甸县环境监测站，云南 昆明 655200)

非抑制电导与抑制电导离子色谱法同时测定饮用水中常见的10种阴阳离子

周 圆1，张 瑩1，徐永梅1，马玉洁2

(1.昆明市环境监测中心，云南 昆明 650228；2.寻甸县环境监测站，云南 昆明 655200)

研究了离子色谱双通道进样、非抑制电导与抑制电导检测器同时测定饮用水中10种常规阴、阳离子含量的方法，结果表明：该方法20min内能完成10种常规阴、阳离子的测定，标准曲线相关系数为0.9993～0.9999，相对标准偏差为1.03%～4.65%，具有操作简便、试剂配制方便、精密度高的特点。

离子色谱；阴阳离子；水质监测；饮用水

近年来，随着社区、生活区的规划完善和配置服务的进一步提高，许多住房较为密集的地方安装了直饮水站。直饮水站采用的是一种较先进的逆渗透水处理技术，经活性碳等多重过滤，消除自来水中的大部分杂质，以达到直接饮用的目的。

大多数直饮水源为自来水，自来水是经过多道工艺流程，通过专业设备由天然水体制取而来的饮用水。天然水体中含有氟离子、氯离子、硝酸盐、磷酸盐、硫酸盐等常见的阴离子，钠、钾、镁、钙等常规阳离子。这些离子不会在自来水制备中被大量消除，相反，由于加入了含氯消毒剂，自来水中的氯离子含量远远高于天然水体[1-2]。

目前传统的阴阳离子检测方法很多，比如氟电极法、化学滴定法、分光光度法和原子吸收法。传统检测方法存在着操作步骤繁琐、费时、检出限高等缺点。离子色谱(Ion Chromatography, IC)是高效液相色谱(High Performance liquid Chromatography, HPLC)的一种，离子色谱仪从问世初期发展至今，已经从早期单一的阴离子分析，到现在成为在无机和有机阴、阳离子分析中起重要作用的分析技术。与光度法和原子吸收法相比，IC的主要优点是同时检测样品中的多种成分，分析时间短，定性准确，定量精确[3-5]。本实验使用自动进样器进样，一次性同时测定10种饮用水中常见的阴离子和阳离子，降低了工作量，节约了成本，适用于各种饮用水、自来水、天然湖库水体阴阳离子的检测。

1 材料与方法

1.1 仪器和试剂

Metrohm (万通)883Basic IC Plus离子色谱仪；919ICAutosampler plus自动进样器；MagIC Net 3.0色谱工作站；Metrohm 850电导检测器；抽滤瓶(配0.45μm使用)。

氟化钠、氯化钠、亚硝酸钠、磷酸氢二钠、硝酸钠、硫酸钾、氯化钾、碳酸钙均为优级纯，氧化镁为光谱纯[5]。实验用水为超纯水(电导率25℃，≤0.1μs / cm)。

标准储备液：

阴离子[6]：将氟化钠(105℃烘2h，2.2100g)，氯化钠(105℃烘2h，1.6484g)，亚硝酸钠(干燥器中干燥24h，1.4998g)，磷酸氢二钠(干燥器中干燥24h，1.495g)，硝酸钠(干燥器中干燥24h，1.3703g)，硫酸钾(105℃烘2h，1.8142g)，用超纯水配制成1000mg/L 标准储备液，于4℃条件下保存。

阳离子[7]：氯化钾(150℃烘2h，1.9068g)，氯化钠(150℃烘2h，2.5422g)，氧化镁(0.1658g，800℃灼烧至恒重)，碳酸钙(105℃烘2h，2.4973g)，用超纯水配制成1000mg/L 标准储备液，于4℃条件下保存。使用时用超纯水逐级稀释至所需质量浓度，按照阴离子和阳离子分类，配制成不同质量浓度的混合标液。

1.2 色谱条件

(1)阴离子体系

色谱柱：Metrosep A Supp5-150/4.0阴离子柱；Metrosep RP2 Guard保护柱；采用电导检测模式检测；平衡时间25～35min。

淋洗液：分别称取8.401g碳酸氢钠(0.1mol，105℃烘干2h，干燥器中保存)和33.9170g的碳酸钠(0.32mol，105℃烘干2h，干燥器中保存)，用超纯水溶解后，混合定容至1000mL，摇匀。过0.45μm滤膜，贮存于聚乙烯瓶中，于4℃冰箱中保存。使用时吸取20mL淋洗储备液，超纯水定容至2L，淋洗液流速为0.7mL/min；再生液为浓度0.5%稀硫酸(5mL硫酸溶于1000mL超纯水)；外接超纯水。

进样体积:20μL。

柱温箱温度：40℃。

(2)阳离子体系

色谱柱：MetrosepC4-150/4.0；Metrosep RP2 Guard保护柱；采用非抑制电导检测模式检测；平衡时间55～65min。

淋洗液：吸取15mL硝酸，超纯水定容至1000mL，摇匀。过0.45μm滤膜，贮存于聚乙烯瓶中，于4℃冰箱中保存。使用时吸取30mL硝酸储备液，超纯水定容至2L，淋洗液流速为0.9mL/min。

进样体积：20μL。

柱温箱温度：40℃。

1.3 测定方法

根据水样中10 种阴阳离子的实际质量浓度范围，分别取氟化钠、氯化钠、亚硝酸钠、磷酸氢二钠、硝酸钠、硫酸钾的标准溶液根据测试所需要的范围，按照一定比例混合配制成5个不同质量浓度梯度的阴离子混合标准溶液，以超纯水定容。

分别取氯化钾、氧化镁和碳酸钙的标准溶液根据测试所需要的范围，按照一定比例混合配制成5个不同质量浓度梯度的阳离子混合标准溶液，以超纯水定容。水样经0.45μm微孔滤膜过滤后直接进样。阴离子最后一个峰是硫酸根，在14.12min出峰。阳离子最后一个峰是钙离子，在11.36min出峰。综合10种离子的最后出峰时间，把样品分析时间设为20min。

2 结果与分析

2.1 工作曲线及线性范围

(1)阴离子

各个阴离子的出峰时间及色谱图见图1，线性方程见表1。

表1 6种阴离子的线性方程、线性范围、相关系数

离子线性方程线性范围/(mg/L)相关系数相对标准偏差/%F-A=-0.0129332+0.0144343×Q0.05～5.00.99943.277Cl-A=-0.0197110+9.94524E-3×Q0.1～10.00.99944.630NO2-A=-0.0171975+5.78108E-3×Q0.1～10.00.99935.352NO3-A=-3.91026E-3+5.06449E-3×Q0.1～10.00.99991.211PO43-A=-5.14177E-3+1.30262E-3×Q0.2～20.00.99982.323SO42-A=-0.128844+7.77041E-3×Q0.5～50.00.99956.182

注：列表中的线性方程为MagIC工作站自动计算得出，也可根据峰面积和离子浓度进行线性回归计算。

从表1中可以看出，F-在0.05～5.0mg/L，Cl-、NO2-、NO3-在0.1～10.0mg/L，HPO42-在0.2～20.0mg/L内线性关系良好，相关系数在0.9993～0.9999。

(2)阳离子体系

各个阳离子的出峰时间及色谱图见图2，线性方程见表2。

表2 4种阳离子的线性方程、线性范围、相关系数

离子线性方程线性范围/(mg/L)相关系数相对标准偏差/%Na+A=6.29617E-3+0.0115715×Q0.25～2.50.99990.341K+A=3.90014E-4+6.31999E-3×Q0.25～2.50.99980.836Mg2+A=5.32073E-3+0.0219182×Q0.25～2.50.99961.551Ca2+A=0.0398603+0.0130919×Q1.0～10.00.99990.557

注：列表中的线性方程为MagIC工作站自动计算得出，也可根据峰面积和离子浓度进行线性回归计算。

从表2中可以看出，Na+在0.25～2.5mg/L，K+、Mg2+在0.25～2.5mg/L，Ca2+在1.0～10.0mg/L内线性关系良好，相关系数在0.9996～0.9999。

2.2 方法的精密度

由于饮用水样品中不一定同时存在配制的10种阴、阳离子，因此配制混合标准溶液，分别平行进样6次，结果见表3。

表3 方法精密度

相对标准偏差最小值是F-为1.03%，最大值是K+为4.81%，相对标准偏差RSD均<5%，表明该方法精密度良好。

2.3 样品测定

本次实验样品采自昆明市某小区内的自来水、直饮水(水源来自该小区自来水)、家用净水器净化后的水(水源来自该小区自来水)。连续3d在相同时段采样进行测定，结果见表4。

表4 方法精密度

直饮水中的10种阴、阳离子浓度明显低于自来水，净化效果明显。某家用净水器出水中的10种阴、阳离子浓度略低于自来水，净化效果不明显，可能与没有定期更换净化柱芯有关。

3 结论

本实验建立了双通道进样、非抑制电导与抑制电导检测器同时测定饮用水中10种常规阴、阳离子含量的方法。结果表明：色谱峰型好，分离度高，试剂配制方便，样品分析时间短，精确度良好，具有较大的实用价值，适合实验室对饮用水源和河流湖泊水质的分析。

[1]胡俊明，喻晓毅，高立雪，等. 家用净水器所用净水部件安全性影响因素分析[J]. 环境与健康杂志，2010，27(5)：434-435.

[2]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.

[3]牟世芬.离子色谱方法及应用[M].北京：化学工业出版社，2001.

[4]本书编委会.水和废水监测分析方法(第四版)[M].北京：中国环境科学出版社，2002.

[5] 本书编委会.空气和废气监测分析方法(第四版)[M].北京：中国环境科学出版社，2003.

[6]水质 无机阴离子的测定 离子色谱法:HJ/T 84-2001[S].

[7]本书编委会.空气和废气监测分析方法(第四版):大气降水中钾、钠、钙、镁的测定 离子色谱法 [M].北京：中国环境科学出版社，2003.

Simultaneous Determination of Ten Kinds of Conventional Anions and Cations in Drinking Water by Ion Chromatography with Suppressed Conductance Detector and Non- Suppressed Conductance Detector

ZHOU Yuan1, ZHANG Ying1, XU Yong-mei1, MA Yu-jie2

(1.Kunming Environmental Monitoring Center, Kunming Yunnan 650228, China)

Simultaneous determination of 10 kinds of conventional anions and cations in drinking water with dual channel sampling by Ion chromatography with suppressed conductance detector and non- suppressed conductance detector was tried. The results showed that the process took twenty minutes. The standard curve correlation coefficient was from 0.9993 to 0.9999. The relative standard deviation was from 1.03% to 4.03%. This method was simple and convenient preparation for reagent with high precision.

ion chromatography; anions and cations; water monitoring; drinking water

2016-09-20

X83

A

1673-9655(2017)02-0110-04