离子色谱法测定矿泉水中六种阴离子方法的研究

□ 张 洋 朱梦旭 安徽国科检测科技有限公司

离子色谱法测定矿泉水中六种阴离子方法的研究

□ 张 洋 朱梦旭 安徽国科检测科技有限公司

运用离子色谱法测定矿泉水中F-、BrO3-、Cl-、Br-、NO3-和SO42-六种常见阴离子的含量，改进国标方法，建立一种能同时、快速、灵敏检测六种常见阴离子的方法。分离条件为：12 mmol NaOH和40 mmol NaOH作为流动相，梯度洗脱，流速为1 mL/min，进样量为500 μL，柱温40 ℃。在30 min内将六种离子完全很好地分离开，分离度和加标回收率都达到很好，且六种离子不同浓度之间所呈的线性关系良好。

离子色谱法； 酸盐；阴离子；梯度洗脱；矿泉水

溴酸盐在国际上被定为2B级的潜在致癌物，它是矿泉水以及山泉水等多种天然水源在经过臭氧消毒后所生成的副产物[1]。2007年7月1日，随着中国《生活饮用水卫生标准》正式实施以及国家2016年开始为矿泉水新标准征集意见，这个隐藏在中国饮用水行业中10余年的“秘密”浮出水面，溴酸盐超标会致癌。氟化物、溴化物、氯化物、硝酸盐和硫酸盐超标会对水土产生危害，并对人体产生慢性毒害[2-4]。因此，建立一种快速检测水中这些常见阴离子含量的方法是非常至关重要的，也是必须的。目前，常见的检测水中阴离子的方法有分光光度法、滴定法和比色法等[5]。离子色谱法是一种独特且有效分析痕量离子的液相色谱方法，具有高选择性、高灵敏度、快速、简便的特点，可以同时测定多种离子，在水质分析中起着非常重要的作用[6-8]。

1 实验部分

1.1 仪器和试剂

1.1.1 仪器

赛卡姆 S1130 HPLC PUMP SYSTEM、赛卡姆 S5300 SAMPLE INJECTOR、赛卡姆 S150 ION CHROMATOGRAPHY SYSTEM。分离柱为Thermo Scientific Dionex IonPAC AS19 RFIC（4×250 mm）separator。保护柱为ThermoScientific Dionex IonPAC AG19 RFIC（4×50 mm）separator。数据处理软件为赛卡姆S150数据处理软件。

表1 标准溶液浓度表

表2 正交实验因素水平表

1.1.2 试剂

F-、BrO3-、Cl-、Br-、NO3

-和SO4

2-标准溶液为：国家液体标准样品，购于国家有色金属及电子材料分析测试中心国标（北京）检验认证有限公司。氢氧化钠标准溶液2 M（2 N）购于赛默飞世尔科技（中国）有限公司。实验用水为：超纯水（18.2 MΩ·cm）。

1.2 标准溶液的配制

根据GB5749-2006 标准中对六种阴离子的指标限量要求，配制标准溶液浓度见表1。

1.3 测定步骤

样品经过0.45 μm水相滤膜过滤后，上机，编好序列，设定好方法，经自动进样器自动进样分析检测。

2 结果与分析

2.1 色谱条件的探究

用单因子分析法来对国标GB/ T5750.10-2006色谱条件进行改良，确定最佳色谱条件。GB/T5750.10-2006色谱条件：0-10 min用10.0 mmol氢氧化钾溶液进行洗脱，10.1-18.0 min用35.0 mmol氢氧化钾进行柱再生，18.1-23 min用10.0 mmol氢氧化钾溶液进行平衡。改进方法：流动相洗脱梯度分别设置为：低浓度为5、6、8、10 mmol和12 mmol，高浓度为30、40、50、60 mmol和80 mmol；流速分别设置为：0.3、0.4、0.6、0.8 mL/min和1.0 mL/min；进样量分别设置为：100、200、500、700 μL和900 μL；柱温分别设置为30、35、40、45 ℃和50 ℃。

设计1个五因素五水平的正交实验，见表2。正交实验结果直观分析表，见表3。根据实验结果最终确定最佳色谱条件为：A5B2C5D3E3，即氢氧化钠梯度洗脱浓度为：0-19 min用12 mmol NaOH进行洗脱，19.01-24.0 min用40mmol NaOH进行柱子再生，24.01-30 min用12 mmol NaOH进行平衡；流速：1 mL/min；进样量：500 μL；柱温：40℃。其中，低浓度洗脱液对分离效果影响最大。

表3 正交实验结果直观分析表

2.2 定位分析

以高浓度标准溶液进样，作为定位分析，如图1所示，得到六种阴离子的出峰时间分别为：F-5.34 min、BrO-37.28 min、Cl-8.23 min、Br-12.25 min、NO3-14.07 min和SO42-26.23 min。

2.3 标准曲线

以表1浓度配制的标准溶液进行检测分析，以样品中离子浓度为横坐标，以响应面积作为纵坐标，得到相应的标准曲线，其回归方程和相关系数见表4。

表4 回归方程和相关系数表

表5 精密度、加标回收率和检出限（n=5）/（mg/L）

表6 样品中六种离子含量表

图1 六种离子色谱图

2.4 精密度、加标回收率和检出限实验

取线性范围内6种阴离子低、中、高三个浓度标准溶液分别进行5次平行测定，计算相对标准偏差（RSD）和加标回收率。实验表明加标回收率为90.6%～103%，RSD为1.23%～3.16%。通过数据处理软件计算6种阴离子出峰信噪比，逐级稀释并测定，当信噪比为3时，计算6种阴离子的检出限，其中最低可达到0.038 5 mg/L，结果见表5。

2.5 样品的测定

样品购于超市几个品牌天然矿泉水，分别编号为样品1、样品2、样品3、样品4，样品经0.45 μm水系过滤膜过滤后，直接上机检测，检测结果见表6。

3 结语

本文运用离子色谱法测定矿泉水中F-、BrO-、Cl-、Br-、NO-和SO2-334六种常见阴离子的含量，改进国标方法，建立一种能同时、快速、灵敏检测六种常见阴离子的方法，可同时测定多种离子，在水质分析中起着非常重要的作用。

[1]尹 ．现代分析技术在水质氨氮监测中的应用[J]．中国无机分析化学，2013，3(2)：1-5．

[2]代园园，员建，苑宏英，等．二氧化氯作为消毒剂在饮用水处理中的应用[J]．净水技术，2011，30(1)：4-7．

[3]刘贞，崔艳，胡志军，等．紫外分光光度法检测水中微量 酸盐的含量[J]．中国无机分析化学，2012，2(2)：14-16．

[4]张燕君，陶玲．滴定和离子色谱联用在水质分析中的应用[J]．中国无机分析化学，2012，2(2)：12-13．

[5]付生录，魏燕．流动注射-分光光度法测定水中氰化物[J]．中国无机分析化学，2013，3(2)：39-42．

[6]曾敏洁，岩田和则．离子色谱法测定水中的卤氧化物阴离子[J]．中国无机分析化学，2012，2(2)：19-21．

[7]齐春华，张颖，王化勇．用离子色谱法同时测定生活饮用水中 酸盐、亚氯酸盐和氯酸盐[J]．中国卫生检验杂志，2012，22(10)：2284-2287．

[8]孙卫明，孙建飞，王权帅．生活饮用水中 酸盐、氯酸盐和亚氯酸盐的离子色谱测定方法[J]．职业与健康，2013，29(7)：824-826．