1.仪器简介
TIC-600是天瑞仪器精心研发的全塑化通用型、自再生抑制模式的离子色谱仪,可用于检测常规无机阴阳离子、饮用水消毒副产物、溴酸盐、有机酸、胺等,不仅拥有广泛、完善、先进的应用解决能力,同时为用户带来自动化、人性化的仪器应用体验,可广泛应用于环境、食品、化工、农业、矿产、电子电器等行业中常量及微痕量离子的检测分析。
图1. TIC-600离子色谱仪外观图
2.离子色谱在水质检测中的应用
氯酸盐、亚氯酸盐、溴酸盐、二氯乙酸和三氯乙酸是常见消毒副产物。生活污水及工业废水(如医疗废水)需要投加更高剂量的消毒剂,以达到排放和回用标准,对再生水及地表水的安全利用造成潜在的危险,进而加重水体的污染。常用的消毒剂有液氯、二氧化氯、次氯酸钠、紫外线、氯胺和臭氧。
氯酸盐和亚氯酸盐,主要是新型消毒剂二氧化氯的消毒副产物,其毒理学影响较大,亚氯酸盐能引起动物的溶血性贫血和变性血红蛋白血癌,抑制血清甲状腺素的作用,引起胎儿小脑重量下降、神经行为作用迟缓或细胞数下降。氯酸盐是神经、心血管和呼吸道中毒与甲状腺损害贫血的诱因之一,其毒性会降低精子的数量和活力。人体皮肤接触或吸入氯酸钾后,会导致呼吸系统疾病出现心烦、呕吐、腹泻、皮肤过敏等症状,严重时会出现溶血、黄萎病、尿毒症、抽搐、昏迷直至肝肾功能衰竭而死,长期接触氯酸钾,可引起食欲不振、体重下降,甚至诱发癌症,对成人的致死量为 12 g、儿童为 5 g、婴儿为 1 g。植物吸收ClO3-会抑制植物细胞对 NO3-的吸收和运输,导致植物缺氮,进而影响植物体的生理、营养和生殖生长。
溴酸盐主要是以臭氧作为消毒剂处理含溴的水所生成的副产物。若原水中含有 Br-, Br-,就会被臭氧分子直接氧化生成溴酸盐,或者通过-OH 氧化生成溴酸盐。溴酸盐可造成水生生物(如大型蚤、裸腹蚤、斑马鱼等)生长速度变慢、运动受抑制或死亡率增加。因其可诱发试验动物肾脏细胞肿瘤,且有遗传毒性,故溴酸盐被国际癌症研究机构定为 2B 级(较高致癌可能性)的潜在致癌物。一个体重 70 kg 的成年人,每天饮水 2 L,当溴酸盐浓度为45 μg/L、0.5 μg/L 和 0.05 μg/L 时,则终身致癌率为 10-4、10-5 和 10-6,致癌风险较大。
二氯乙酸(DCAA)和三氯乙酸(TCAA)主要是氯化消毒副产物中卤乙酸类的代表。TCAA具有致畸作用,DCAA 也被美国环境保护局的安全水法列为可疑致癌物。卤乙酸已被证实对嗫齿类动物有致癌、致畸变、致突变作用,致癌危害大大高于其它消毒副产物的总和,有研究表明,卤乙酸的致癌风险占消毒副产物总致癌风险的 91.9%以上。
当前饮用水质量问题越来越受重视,各地也不时爆出水质污染问题,使得政府部门及各地水质监控、自来水供应厂越来越重视水质检测,而饮用水中Br-、BrO3-、ClO2-、ClO3-、二氯乙酸、三氯乙酸等阴离子含量的多少,直接影响自来水水质,已成为水质检测的常规科目。
离子色谱仪TIC-600因具有检出限低、准确度高、经济适用、操作简洁方便等优点,可广泛应用于饮用水中阴离子含量的检测。
3.应用实例
3.1 离子色谱法测定水中Br-、ClO2-、ClO3-三种阴离子
3.1.1 参考标准 GB/T5750.10-2006(生活饮用水中Br-、ClO2-、ClO3-的测定)
3.1.2 适用范围 适用于生活饮用水及水源中亚氯酸盐、氯酸盐、溴离子的测定
3.1.3实验部分
3.1.3.1试剂及仪器
淋洗液:碳酸氢钠[C(NaHCO3)=1.7mmol/l]-碳酸钠[C(Na2CO3)=1.6mmol/l]:称取0.1428g碳酸氢钠和0.1908g碳酸钠,溶于超纯水并稀释到1L。(国药集团化学试剂有限公司)
溴化物标液(1000μg/ml),氯酸盐标液(1000μg/ml),亚氯酸盐标液(1000μg/ml)(国家标准物质中心)
离子色谱仪(TIC-600,江苏天瑞仪器股份有限公司),BS 224S电子天平(赛多利斯科学仪器(北京)有限公司,0.1mg);SHZ-D型循环水式真空泵(巩义市予华仪器有限公司);移液枪(德国普兰德,10-100uL、100-1000uL);0.22μm微孔滤膜(上海安谱),溶剂抽滤装置(津腾实验设备有限公司)
试验所用水均为超纯水(电阻率达18.25MΩ·cm),所用器皿均用超纯水清洗并浸泡过夜。(A-10超纯水机,美国密理博)
3.1.3.2 实验过程
样品预处理:
将水样经0.22μm微孔滤膜过滤除浑浊杂质,对硬度高的水样,必要时可经阳离子交换树脂,再经0.22μm微孔滤膜过滤,对含有机物的河水等地表水样,可先经C18柱过滤除去。
样品经预处理后注入离子色谱仪进样系统,记录峰高或峰面积。
标液配制:
分别移取一定量的溴化物标液(1000μg/ml)、亚氯酸盐标液(1000μg/ml)、
氯酸盐标液(1000μg/ml)至100ml玻璃容量瓶,配置成浓度如下表1所示系列混合标液。
表1.混合标液浓度
阴离子 | 标液浓度(μg/l) | |||
Std1 | Std2 | Std3 | Std4 | |
Br- | 50 | 100 | 200 | 400 |
ClO2- | 50 | 100 | 200 | 400 |
ClO3- | 50 | 100 | 200 | 400 |
图2. ClO2-、Br-、ClO3-三种阴离子标准曲线图
3.1.3.3实验数据
1. 样品加标回收率
将自来水样品分别加标不同浓度,然后将每份样品的样品溶液进样测定,根据测试结果计算加标回收率,详细数据见表2、表3。
表2.自来水样品加标回收率数据
阴离子 | 测试结果/μg/ml | ||||||
自来水 | 加标50 μg/l | 回收率/% | 加标100 μg/l | 回收率/% | 加标200 μg/l | 回收率/% | |
ClO2- | 0 | 53.4 | 106.8 | 100.9 | 100.9 | 193.8 | 96.9 |
Br- | 68.6 | 118.4 | 99.7 | 169.4 | 100.8 | 274.1 | 102.8 |
ClO3- | 30.9 | 80.0 | 98.2 | 133.8 | 102.9 | 234.7 | 101.9 |
表3.河水样品加标回收率数据
阴离子 | 测试结果/μg/ml | ||||||
自来水 | 加标50 μg/l | 回收率/% | 加标100 μg/l | 回收率/% | 加标200 μg/l | 回收率/% | |
ClO2- | 0 | 45.7 | 91.4 | 92.5 | 92.5 | 195.9 | 97.9 |
Br- | 0 | 50.2 | 100.4 | 102.6 | 102.6 | 200.4 | 100.2 |
ClO3- | 126.9 | 177.8 | 101.8 | 224.2 | 97.3 | 328.7 | 100.9 |
3.1.4结论
由数据可知,离子色谱法测试水中Br-、ClO2-、ClO3-三种阴离子准确度高,最小检出浓度低,方法简单快捷,完全满足环保行业对于水中Br-、ClO2-、ClO3-三种阴离子检测的需求。
3.2 离子色谱法测定水中BrO3-离子
3.2.1参考标准 GB/T5750.10-2006(生活饮用水中溴酸盐的测定)
3.2.2 适用范围 适用于生活饮用水及水源中亚氯酸盐、氯酸盐、溴离子的测定
3.2.3实验部分
3.2.3.1 试剂及仪器
淋洗液:碳酸氢钠[C(NaHCO3)=1.7mmol/l]-碳酸钠[C(Na2CO3)=1.6mmol/l]:称取0.1428g碳酸氢钠和0.1908g碳酸钠,溶于超纯水并稀释到1L。(国药集团化学试剂有限公司)
溴酸盐标液(1000μg/ml)(国家标准物质中心)
离子色谱仪(TIC-600,江苏天瑞仪器股份有限公司),BS 224S电子天平(赛多利斯科学仪器(北京)有限公司,0.1mg);SHZ-D型循环水式真空泵(巩义市予华仪器有限公司);移液枪(德国普兰德,10-100uL、100-1000uL);0.22μm微孔滤膜(上海安谱),溶剂抽滤装置(津腾实验设备有限公司)
试验所用水均为超纯水(电阻率达18.25MΩ·cm),所用器皿均用超纯水清洗并浸泡过夜。(A-10超纯水机,美国密理博)
3.2.3.2 实验过程
样品预处理:
将水样经0.22μm微孔滤膜过滤除浑浊杂质,对硬度高的水样,必要时可经阳离子交换树脂,再经0.22μm微孔滤膜过滤,对含有机物的河水等地表水样,可先经C18柱过滤除去。水中氯离子对BrO3-离子测定产生影响,样品需经固相萃取柱Ag柱过柱处理以除去Cl离子。
样品经预处理后注入离子色谱仪进样系统,记录峰高或峰面积。
标液配制:
移取一定量的溴酸盐标液(1000μg/ml),配置成浓度为10μg/ml的溴酸盐储备液,再分别移取0ml、0.1ml、0.2ml、0.5ml、1.0ml的10μg/ml的溴酸盐储备液至100ml玻璃容量瓶,并加超纯水定容,配制成0μg/l、10μg/l、20μg/l、50μg/l、100μg/l的系列标准溶液,如下图3 为BrO3-离子标准曲线图。
图3. BrO3-离子标准曲线图
3.2.3.3实验数据
1.样品加标回收率
将自来水样品、河水样品分别加标不同浓度,然后将每份样品的样品溶液进样测定,然后根据测试结果计算加标回收率,详细数据见表4。
表4. 自来水及河水样品加标回收率数据
样品 | BrO3-测试结果/μg/l | ||||||
未加标 | 加标10 μg/l | 回收率/% | 加标20 μg/l | 回收率/% | 加标40 μg/l | 回收率/% | |
自来水 | 1.1 | 10.8 | 97.0 | 20.48 | 96.9 | 38.7 | 96.8 |
河水 | 0 | 10.41 | 104.1 | 21.33 | 106.7 | 38.8 | 97.0 |
3.2.4结论
由实验数据可知,离子色谱法测试水中BrO3-阴离子准确度高,检出浓度低,方法简单快捷,完全满足环保行业对于水中BrO3-离子检测的需求。