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离子色谱法测定饮用水中亚氯酸盐、氯酸盐和溴酸盐的残留量

2021-07-08王启淳雷宁生曾炫萍

化学工程师 2021年5期
关键词:精密度色谱法水样

王启淳,雷宁生,曾炫萍

(广西壮族自治区疾病控制中心,广西壮族自治区 南宁530028)

我国自来水消毒使用的消毒剂一般采用Cl2、ClO2和O3等,在消毒过程中消毒剂与水中含有的天然有机物反应会产生少量对人体健康不利的副产物化合物,如氯酸盐、亚氯酸盐和溴酸盐等。氯酸盐具有较强的氧化性,易造成人体有用的矿物质流失,亚氯酸盐长期接触可能引起人体内红血细胞改变,溴酸盐可能会增加人类患癌症的几率,对人体健康有害[1]。由于自来水消毒过程中可能产生上述3种物质,我国的《生活饮用水卫生标准》(GB/T5750-2006)规定中规定氯酸盐、亚氯酸盐和溴酸盐的限值不得超0.7、0.7和0.01mg·L-1,因此,准确测定饮用水中亚氯酸盐、氯酸盐和溴酸盐的残留量具有重要的现实意义。

水中亚氯酸盐、氯酸盐和溴酸盐的测定一般采用分光光度法、碘量法和离子色谱法等,其中分光光度法、碘量法操作步骤繁琐,灵敏度低,不适用水中痕量待测物的测定[2,3]。本方法采用离子色谱法同时测定饮用水中亚氯酸盐、氯酸盐和溴酸盐的残留量,方法操作简便,测定结果令人满意[4-7]。

1 实验部分

1.1 仪器和试剂

赛默飞ICS-5000型离子色谱仪,配DS6电导检测器、SRS-300自动再生抑制器、IonPac AS23阴离子分析柱(250mm×4mm)和IonPac AG23保护柱(50mm×4mm);OnGuard-Ag柱固相萃取小柱;密理博Milli-Q型超纯水制备仪。

亚氯酸盐、氯酸盐和溴酸盐混合标准溶液,质量浓度均为100mg·L-1,国家标准物质研究中心;Na2CO3、NaHCO3均为优级纯,国药集团上海化学试剂公司;实验用水由纯水器制备,电阻率为18.3MΩ·cm-1。

1.2 色谱条件

离子色谱仪载气为高纯N2;仪器抑制器电流为25mA;淋洗液为4.5mmol·L-1Na2CO3和0.8mmol·L-1

NaHCO3溶液,流速1.0ml·min-1;样品进样体积为100μL。

1.3 水样处理

采用洁净聚四氟乙烯容器采集样品,样品采集后加入1mL·L-1乙二胺防止亚氯酸盐氧化。水样过OnGuard-Ag柱和0.22μm微孔滤膜后直接注入离子色谱仪进行分析。

1.4 校准曲线绘制

取100mg·L-1的亚氯酸盐、氯酸盐和溴酸盐混合标准溶液1mL于100mL容量瓶中,超纯水定容摇匀,配制成1μg·mL-1的混合标准储备液。吸取一定量的亚氯酸盐、氯酸盐和溴酸盐混标储备液,用超纯水定容,配置成4.00、8.00、16.0、30.0、50.0、60.0μg·L-1的混合标准系列。

2 结果与讨论

2.1 色谱条件的选择

为了将饮用水中亚氯酸盐、氯酸盐和溴酸盐与其他无机阴离子进行较好的分离,本实验通过改变淋洗液的浓度进行分析。采用以下4种浓度:6.0/2.0,4.5/0.8,3.0/0.5和2.0/0.3mmol·L-1的淋洗液对亚氯酸盐、氯酸盐和溴酸盐混合样品溶液进行分析。选用高浓度的淋洗液时会使待测离子保留时间缩短,可能导致和水中其他阴离子峰形重叠从而得不到较好的分离;当淋洗液浓度过低时,待测离子保留时间长,会导致色谱峰拖尾严重,影响峰面积计算。实验结果表明,选用4.5mmol·L-1Na2CO3和0.8mmol·L-1NaHCO3溶液为淋洗液时,在流速1.0mL·min-1条件下,各离子分离较好,见图1。

图1 水样离子色谱图Fig.1 Ion chromatogram of water sample

2.2 共存离子的影响

采用离子色谱法测定饮用水中亚氯酸盐、氯酸盐和溴酸盐时,由于Cl-含量较高且出峰时间与亚氯酸盐和溴酸盐的出峰较近,而水中亚氯酸盐和溴酸盐含量较低,Cl-会对亚氯酸盐和溴酸盐的峰形产生干扰。本实验采用OnGuard-Ag柱过滤水样去除水中Cl-,避免Cl-对亚氯酸盐和溴酸盐的干扰,由图1可知,水中其他常规阴离子不会对亚氯酸盐、氯酸盐和溴酸盐的测定造成干扰。

2.3 线性范围及检出限

按上述仪器条件对亚氯酸盐、氯酸盐和溴酸盐混合标准系列溶液进行离子色谱分析,以色谱峰面积对应各待测物浓度绘制标准曲线,以3倍信噪比(S/N)计算方法检出限[8]。亚氯酸盐、氯酸盐和溴酸盐线性范围、检出限、线性回归方程和相关系数见表1。

表1 线性参数和检出限Tab.1 Linear parameters and detection limits

2.4 精密度和准确度试验

采用本方法对亚氯酸盐(3.99±0.35)μg·L-1、氯酸盐(15.21±0.93)μg·L-1、溴酸盐(9.56±0.43)μg·L-1混合水质标样连续分析6次,进行方法的精密度和准确度试验,见表2。

表2 结果表明,亚氯酸盐、氯酸盐和溴酸盐的测定均值在标准值范围内,6次测定结果相对标准偏差分别为1.63%、1.59%和0.76%,本方法具有较好的精密度和准确度。

表2 精密度和准确度试验Tab.2 Precision and accuracy tests

2.5 样品测定和回收试验

按试验方法对本地区自来水水样进行分析,水样中未检出亚氯酸盐、氯酸盐和溴酸盐。在该水样中加入一定量的亚氯酸盐、氯酸盐和溴酸盐标准溶液,进行加标回收试验,见表3。

表3 加标回收试验结果Tab.3 Recovery test results

表3 结果表明,亚氯酸盐、氯酸盐和溴酸盐加标回收率在92.0%~104.0%之间,方法具有良好的加标回收率。

3 结论

本实验采用离子色谱法同时测定饮用水中亚氯酸盐、氯酸盐和溴酸盐,对方法中的线性、精密度、加标回收率等参数进行了考察。本方法采用OnGuard-Ag柱过滤水样去除水中Cl-,避免Cl-对亚氯酸盐和溴酸盐的干扰,水中其他阴离子对方法不会造成干扰。实验结果表明,该方法操作简便,实用性强,灵敏度高,测定结果准确可靠,适用于水中亚氯酸盐、氯酸盐和溴酸盐残留的监测。

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