一、任务目的

掌握离子色谱的分离、检测原理，并测定水样中的常见阴离子：Cl^-。

二、工作原理

离子色谱仪的工作原理如图7-3所示。

图7-3 离子色谱仪的工作流程

给料系统由气动阀门控制，试样进入色谱分离柱。分离系统是填充离子交换树脂的分离柱，这是离子色谱的关键部分，在柱内，待测阴离子在HCO₃^-(对阴离子交换一般采用碳酸盐-碳酸氢盐溶液为洗提剂)洗提液的携带下，在树脂上发生下列交换反应：

X^-+ HCO₃^-N⁺R-树脂XN⁺R-树脂＋HCO₃^-

式中：X^-为待测的溶质阴离子，它与树脂的作用力大小取决于自身的半径大小，电荷的多少及形变能力有关。因此，不同的离子被洗提的难易程度不同，一般阴离子洗提的顺序为：F^-、Cl^-、NO₃、Br^-、NO₃、HPO₄^2-、SO₄^2-。

被分开的阴离子再流经强酸型阳离子交换树脂(抑制室)，被转换为高电导的酸型，碳酸盐-碳酸氢盐则转变为弱电导的碳酸，用电导检测器测量被转变为相应酸型的阴离子，与标准进行比较，根据保留时间定性，峰高或峰面积定量。一次进样可连续测定六种无机阴离子：F^-、Cl^-、NO₂^-、NO₃、HPO₄^2-和SO₄^2-。

三、仪器与试剂

1．仪器

(1)离子色谱仪(具电导检测器)。

(2)色谱柱：阴离子分离柱和阴离子保护柱。

(3)微膜抑制器或抑制柱。

图7-4 离子色谱仪

(4)记录仪、积分仪(或微机处理系统)。

(5)淋洗液或再生液贮存罐。

(6)微孔滤膜过滤器。

(7)预处理柱：预处理柱管内径6 mm/长90mm。上层填充吸附树脂(约30mm高)，下层填充阳离子交换树脂(约50mm高)。

2．试剂

实验用水均为电导率小于0.5uS/cm的二次去离子水，并经过0.45um微孔滤膜过滤。

(1)淋洗液：

①淋洗贮备液：碳酸钠(0.18mol/L)、碳酸氢钠(0.17mol/L)。

②淋洗使用液：碳酸钠(0.0018mol/L)、碳酸氢钠(0.0017mol/L)。

(2)再生液C(1/2H₂SO₄)=0～0.05mol/L。

(3)氯离子标准贮备液C(Cl^-)=1000.0mg/L。

(4)吸附树脂：50～100目。

(5)阳离子交换树脂：100～200目。

(6)弱淋洗液，C(Na₂B₄O₇)=0.005mol/L。

四、样品的采集与保存

1．水样采集后应经0.45um微孔滤膜过滤，保存于清洁的玻璃瓶或聚乙烯瓶中。

2．水样采集后应尽快分析，否则应在4℃下存放，不得超过48h，一般不加保存剂。

五、测定步骤

1．色谱条件

(1)淋洗液浓度：碳酸钠0.0018mol/L-碳酸氢钠0.0017mol/L。

(2)再生液流速：根据淋洗液流速来确定，使背景电导达到最小值。

(3)电导检测器：根据样品浓度选择量程。

(4)进样量：25ul淋洗液流速：1.0～2.0ml/min。

2．标准曲线的制备

根据样品浓度选择标准使用液，配制5个浓度水平，测定其峰高或峰面积，以峰高或峰面积为纵坐标，以离子浓度(mg/L)为横坐标，用最小二乘法计算标准曲线的回归方程，或绘制工作曲线。

3．水样测定

将经0.45mm的微孔滤膜过滤的水样注入离子色谱仪中，根据保留时间定性，用峰面积或峰高定量。

六、实验结果计算

式中：h_水样—试样中相应待测离子产生的峰高，mm；

h_标—标准溶液中相应离子产生的峰高，mm；

C_标—标准溶液中相应离子的浓度，mg/L。

[知识链接]

我国《生活饮用水卫生标准》GB5749-2006对生活饮用水水质标准及检验项目有明确规定，生活饮用水中的氟化物(F^-),氯化物(Cl^-)、硝酸盐(NO₃)和硫酸盐(SO₄^2-)含量是判断水质是否合格的重要指标，国标检验方法对F^-、Cl^-、NO₃^-、SO₄^2-阴离子的测定，分别使用电极法、滴定法和分光光度法，操作步骤多，尤其是在大批样品测定时，耗时较多。随着高性能离子色谱柱的开发，离子色谱法可用于生活饮用水中多种阴离子的同时分析，具有简单、快速和灵敏度高等优点，是光度法等其他方法无法比拟的。离子色谱法可以一次进样连续测定7种无机阴离子F^-、Cl^-、NO₃^-、Br^-、NO₂^-、SO₄^2-、HPO₄^2-。右图7-5所示为一次进样连续测定七种无机阴离子的离子色谱谱图。

图7-5 离子色谱谱图

相关链接：离子色谱法测定水中可溶性氯化物（一）