环境检测中离子色谱技术的应用
​王红艳 嵇洪伟 苏玉卿
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​王红艳 嵇洪伟 苏玉卿,. 环境检测中离子色谱技术的应用[J]. 中国环境保护,202310. DOI:10.12721/ccn.2023.157098.
摘要: 目前,作为液相色谱的分支之一离子色谱技术已被广泛地应用于环境检测和治理领域,其优势明显,检测结果准确,在环境检测工作中起到了重要的作用。而且,随着我国各项核学技术的持续发展,离子色谱技术在今后的应用范围将会变得更广,为我国的生态环境保护奠定了良好的基础。如果要对生态环境进行全方位的保护,检测技术人员就必须对离子色谱技术的应用方法和需要考虑的问题进行深入的研究,将其最大程度地发挥出来,为环境检测和治理提供强有力的支撑。
关键词: 环境检测;离子色谱技术;应用分析
DOI:10.12721/ccn.2023.157098
基金资助:

1离子色谱技术内涵

离子色谱属于一种高效液相色谱,与交换色谱之间存在着比较显著的差异,具体表现为:离子色谱技术中所使用的树脂具有较高的交联度和较低的交换容量,进样体积压缩程度较大,可以利用柱塞泵运输淋洗液,实现对环境的连续监测。离子色谱按照分离机理分类可以分为对色谱、交换色谱和排斥色谱,离子在经过交换树脂的过程中受到树脂亲和力影响,会在某一时间节点被洗脱,从而形成分离,对色谱所使用的树脂为多孔树脂,具有无离子交换基团的特点,利用其吸附特性确保离子对数量与预期水平相符,对色谱在实际应用中主要用于分离过渡金属和活性离子。交换色谱所使用的树脂多为小容量树脂,利用离子作用力进行分离,在实际应用中通常用于分离阴阳离子,在地表水离子含量的检测中发挥重要作用。离子排斥色谱所使用的树脂多为大容量树脂,工作原理为利用排挤效应排斥电力组分,并在同时保留部分弱酸,在实际应用中通常用于分离无机酸、有机酸和分子样品等。离子色谱仪主要分为6个系统,利用柱塞泵为淋洗液提供运输过程中的大部分动力,再经过离子交换过后实现分离,然后将色谱柱和抑制器二者相连接,基于背景电导减小提高其灵敏度,对环境进行检测。

2离子色谱技术特征

离子色谱技术具有较快的分析速度,一般来说,对常规的阴阳离子进行检测仅需花费十分钟,并且无需过大的进样量,仅需要10~50μL即可满足检测需求,若选择梯度淋洗法,则分析效率会有更大提高。

离子色谱技术可以同时对多种离子开展分析,与传统的离子分析法相比,离子色谱技术可以一次性对多个组分进行分析,相较于分光光度法等传统办法具有更高的效率。

离子色谱技术具有较高的灵敏度,其分析浓度通常在每升微克到毫克之间,采取直接进样法可以将分析浓度达到×10-9级,采取浓缩柱则可以达到×10-12级。

离子色谱技术不会消耗过多检测成本,通常以碳酸钠、碳酸氢钠等物质配制淋洗液,其他类型耗材也往往价格较低,检测成本可以得到有效控制。

3分析环境检测中离子色谱技术应用研究

3.1土壤环境监测中离子色谱技术的应用

利用离子色谱技术对土壤环境进行检测需要以下流程:对检测土壤开展随机取样;结合各项因素选择溶液浸取或超声波提取,准确提取样本离子;对所得样本离子的浓度等信息进行分析,得出最终检测结论。

3.2离子色谱技术在水环境检测中应用

3.2.1多种用于水质检测的预处理方法

离子色谱技术应用范围较广,可以应用到水环境检测之中,在水质检测工作开展前对其进行预处理。通常仅需要技术人员人工操作过滤、稀释等处理项目,可以在一次进样中同时测定多种成分。离子色谱技术在水质检测预处理中的应用方法主要有膜处理法、固相萃取法、溶剂萃取法、超临界流体萃取法。

3.2.2无机阴离子、阳离子

离子色谱技术在水环境检测中最为常用的功能即分析水中的无机阴离子,例如NO3-、F-、Cl-、SO42-等,传统的分析通常采用分光光度法、离子选择电极法等方法,但这些方法在操作上比较复杂且不具备较高的灵敏度,因此利用离子色谱技术可以得到较高成效,同时快速测定出多种不同组分。

除了对水中的阴离子进行分析外,离子色谱技术还可以快速测定水中的无机阳离子,例如K+、Na+、Ca2+、Mg2+、NH4+等,对无机阳离子进行分析的传统方法通常为滴定法、重量法、光谱法等等,但这些方法在实际应用时十分容易受到外界因素干扰,并且以此仅能测定单一组分,技术人员在操作方面比较繁琐,相较之下,离子色谱技术具有简单便捷的优势,可以同时对多种阳离子进行测定,该技术已经得到广泛的推广与使用。

3.3离子色谱技术在大气环境检测中应用

离子色谱技术除了在水环境检测中的应用外,还可以应用到大气环境的检测之中,目前利用离子色谱法测定大气环境中二氧化硫、氮化物、氧化物的技术已十分成熟,在操作上较为简单,不会造成较大的毒害与污染,可避免因大气环境检测造成的生态污染,可以看作一种新型的大气环境质量检测方法,将其实际推广具有重要的现实意义。此外,离子色谱技术在大气环境检测的实际使用中具有对环境限制较小、操作简便、所需淋洗液品种单一、检测成本较低、灵敏度较高等优点。这些优势克服了传统检测方法所存在的问题,与我国所出台的有关环境检测标准相结合,可以为大气环境检测提供有效科学依据和准确性。另外,我国学者利用离子色谱技术对大气环境中常见污染物氯化氢进行测定,研究结果表明,大气中氯化氢含量处于相对稳定状态,仅在垃圾贮存地或自燃地等位置会有所上升,对环境造成污染,影响周边动植物和人类的身体健康。常规检测技术无法及时测定大气中的氯化氢含量,而利用离子色谱技术可以随时发现大气中氯化氢含量的变化,并上报后及时做出解决。

4离子色谱法在环境检测中应用需注意的几点问题

4.1在恒温环境下开展检测工作

对环境检测中离子色谱技术的应用进行反复试验后的结果表明,温度会对分析结果产生较大影响,温度不稳定时检测结果也会产生波动,导致基线不稳定,对分析结果的准确程度造成影响,甚至会损坏检测仪器的性能。为避免这一影响出现,检测人员应确保在恒温环境下开展检测,通常采取提前开启检测室空调的方法,使检测仪器在合适的温度下稳定性能。

4.2防止泡沫混入输液系统

首先,可以对淋洗液进行处理,排除其中的气泡,可以通过更换淋洗液、对稀释淋洗液的纯水进行脱气处理等方式,避免气泡混入输液系统。

其次,若气泡已经混入输液系统,则应当对其进行排气,首先打开废液阀,此时输液系统压力会有所降低,3~4min后液体携带气泡排出,此时技术人员可以再次将废液阀旋紧,正常开展实验操作。

5结束语

综上所述,目前,环保是社会发展的一个重要话题,怎样才能快速地对环境问题进行检测,并将环境物质进行分类,这就成了社会各个方面都十分关心的问题,这时,离子色谱技术就出现了,它不仅提高了环境检测和物质分离的速度,而且在环境检测中,如水环境检测、土壤环境监测、大气环境检测等工作上,离子色谱技术都具有明显的优势,这对于我国范围内的环境保护工作具有十分重要的意义。目前,离子检测技术已经在环境检测和治理领域中得到了大力的推广和广泛的应用,因此,对其运用方法与要点展开深入的研究,有着较强的实践意义。

参考文献

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