随着我国经济与社会的不断发展,水体污染问题日趋严重。对工业废水、生活污水的处理、回收、综合利用和排放等,都要先对水质进行分析。而离子色谱则是用来进行分析的。因此,要加强对河流、湖泊、海洋和地下水的监控,以达到保护生态环境和防治水源污染的目的。因此,加强其在水环境质量检测方面的应用,开展相关的研究工作是十分必要的。
一、离子色谱的原理
离子色谱法利用了某些离子自身的特性,在特定的条件下,离子可以主动地进行交换,容易被检测到的离子会分离出来,只需对这些离子进行分析、研究就可以了。为了加速,或者是为了更好的进行,一些特殊的树脂,也可以用到。树脂主要起到填充物的作用,用于本地的水质分析。为了保证测试的准确性,测试者一般都会用到不同的方法。而在不通过分离原理的作用下,水质会形成离子排斥色谱、离子交换色谱、离子对色谱三种模式各有利弊,应根据具体情况加以取舍。
二、离子色谱在水质检测中的应用
1.仪器
离子色谱仪通常由进样系统、样品处理系统、色谱分析系统和计算机控制系统组成。
(1)进样系统:由进样泵、检测器、进样阀等组成。进样的目的是将样品中的阴离子引入色谱柱,再经淋洗液洗脱。进样时,样品首先通过进样阀,在压力驱动下进入色谱柱,与固定相分离后,通过淋洗液洗脱。样品可直接进入色谱分析系统。
(2)样品处理系统:由进样系统、浓缩装置、浓缩单元组成。浓缩单元将被分析的组分浓缩后进行分析。
(3)计算机控制系统:包括数据处理、数据显示和打印、数据采集及控制等部分。计算机控制系统主要完成对离子色谱图的显示及处理工作。
2.试剂
试剂的选择要考虑到其选择性、灵敏度以及重现性,尤其是在高含量的样品分析中,必须选用专用的试剂。离子色谱法中常用的试剂主要有:
(1)常用的阴离子有:HNO3、HNO2、HCl、H2SO4、Na2SO4、KCl等,其中,HNO3是一种常用的强氧化剂,用它处理样品能得到很好的效果,而HCl和KCl对阴离子有强烈的选择性。
(2)常用的阳离子有:NH4+、PO43-和SO42-等。在使用这些试剂时应注意,其与离子交换柱的亲和力要小,使其淋洗液能顺利地进入色谱柱。
它们与离子交换柱的亲和力都很强,不易洗脱。因此在使用这些试剂时应注意将其溶解于适量的有机溶剂中,再稀释至一定体积后再进行使用,否则会将色谱柱堵塞。这些试剂还应防止与其他试剂混用。
3.标准溶液
标准溶液的配制是离子色谱分析的一个重要环节,它直接影响到检测结果的准确性。标准溶液的配制一般是将所需的试剂配制成浓度为0.01~0.02mg/mL,且浓度稳定的溶液。用于测定水中无机阴离子时,所用标准溶液应在测定前用纯水定容至1.0~1.5mL。常用的标准溶液有:硝酸钠标准溶液、硫酸镁标准溶液、磷酸二氢钾标准溶液等。试剂配制好后,应尽快使用,或用棕色瓶保存于冰箱内,避免因环境温度变化而引起误差。配制时要准确称量所用试剂的分量,严格控制试剂的温度及pH值,注意水不能和试剂反应,所用溶剂应是无菌、无水、无酸性的。配制好的标准溶液应在4℃下保存一段时间,以免其受到污染而影响测定结果。使用时应根据被测物质选择适当型号的离子色谱柱。实际工作中也可以根据具体情况对标准溶液进行稀释、使用不同类型的淋洗液等。
4.样品制备
(1)样品应按分析方法要求进行制备,如采用硫酸法,应将水样用去离子水溶解,使其pH值在7.5~8.0之间。采用硫脲-硫酸法制样时,则应将水样用去离子水溶解,并适当稀释。
(2)水样中可能含有易挥发的组分、盐类等物质,因此应采用适当的容器盛装。例如,采用玻璃器皿盛装样品时,应在玻璃器皿中加入适量的去离子水,以免样品损失。
(3)样品的保存必须在20℃以下进行,以防止样品被热破坏。样品储存时间不宜过长。
(4)如果需要测定低浓度的离子时,应将样品稀释至所需浓度,然后进行分析;如果需要测定高浓度的离子时,则应稀释至所需浓度后再进行分析。
(5)对于特殊的离子在使用前必须将其分离出来再进行分析。
5.检测步骤
(1)样品前处理:采用离子选择性电极法对水样进行前处理,通过离子选择电极法可以进行简单的阴离子分析,分析的样品浓度不能超过0.05mg/L,以10ml水样作为分析对象,加20ml去离子水稀释样品溶液,在一定的pH条件下,对阴离子进行分离。通过离子选择电极法对水样进行前处理时,要保证电极的稳定性和灵敏度。
(2)色谱操作:在检测时要将进样阀打开,同时调节色谱柱的流动相为中性或弱碱性溶液。在检测时,要通过调节进样阀和调节进样量来控制样品的浓度,控制好进样量后要关闭进样阀门。
(3)数据处理:通过采集到的数据进行计算,通过计算得到样品浓度。
(4)结果表示:根据测量得到的数据进行计算处理,根据相应公式得出结果。在对水质检测中使用离子色谱法进行检测时,需要严格按照仪器的操作要求进行操作。
6.注意结果计算
为了计算准确,我们还要注意以下几点:
(1)样品必须完全稀释;
(2)要选用合适的淋洗液;
(3)样品量必须足够多;
(4)要保证色谱柱不发生堵塞或污染。
除此之外,为了保证测量结果的准确性和精密度,我们还应注意以下几点:
(1)流动相必须用纯水配制;
(2)流动相在使用前应进行彻底清洗;
(3)样品空白中不能含有其他干扰物;
(4)进样前要对仪器进行校准;
(5)色谱柱使用前应先用纯水进行冲洗和充分置换,并在使用后清洗柱子。
三、水污染的防治措施
1.加强污水排放标准的管理
经济发展不能以环境为代价,要使污水处理工作能够更加顺畅地进行,就必须从源头上对污水排放标准进行严格的控制。由于我国地域广袤,水资源分布不均,要想使资源得到最大程度的有效利用,防止资源的浪费,就必须要有水利、农业、环保等部门共同努力,强化管理,并结合各地的具体情况,制定出一套有差别的污水排放管理制度,从而提高水资源的污染防控能力。
2.完善城市排水系统
随着我国城市化进程的不断加快,许多城市在规划和建设中,对给排水系统和下水管道系统给予了特别的重视,一般会采用分流制和合流制。合理的给排水系统规划,可以将生活污水最大限度地分流,并进行集中处理,既能提高污水处理的效率,又能降低成本。
结语:离子色谱作为一种分析技术,有着较高的灵敏度,操作方便,具有较强的选择性。离子色谱是水质检测中较为常用的方法之一。随着我国水质检测技术水平的不断提高,离子色谱在水质检测中发挥了越来越重要的作用。离子色谱的检测结果准确、可靠、重复性好、灵敏度高,操作方便等优点在水质检测中发挥着巨大作用。但是由于离子色谱存在一些缺点,因此在实际应用中需要根据具体情况采用适当方法进行操作。
参考文献
[1]修莺盟.离子色谱技术在水环境监测中的性能分析与应用[J].科学技术创新,2020,0(5):35-36.
[2]黄志刚.水环境监测中离子色谱技术应用问题及对策[J].中小企业管理与科技,2019,0(36):124-125.
[3]程诚,夏俊.离子色谱技术及其在水环境检测中的应用[J].资源节约与环保,2016,31(11):59-59.
[4]谢志珺.离子色谱技术在环境监测中的应用与预处理技术探讨[J].科技传播,2015,7(24):142-143.
[5]刘菊,胡磊,马斌.离子色谱技术及其在水环境检测中的应用分析[J].皮革制作与环保科技,2020,1(7):31-33.
[6]王峥,苑欣娅,石力伟,毛艳玲.试论离子色谱技术在水环境监测中的性能分析与应用[J].皮革制作与环保科技,2021,2(12):14-15.