離子色譜法測定水中無機離子

PAGEPAGE4實驗一離子交換色譜法測定環(huán)境水樣中的無機陰離子一、實驗?zāi)康?.掌握離子交換色譜法測定自來水中無機陰離子的原理和方法。2.熟悉ICS-90型離子色譜儀的構(gòu)造和正確使用方法。二、實驗原理1.概述離子交換色譜法是液相色譜的一種，其固定相是離子交換劑，主要用于測定無機和有機陰、陽離子，某些性能好的離子色譜儀還可以測定蛋白質(zhì)、氨基酸和糖類等物質(zhì)。抑制型離子色譜儀的基本部件：包括淋洗液高壓輸送系統(tǒng)、進(jìn)樣閥（旋轉(zhuǎn)六通閥）、分離柱、抑制器、檢測器和顯示器。抑制器串聯(lián)在分離柱和檢測器之間。檢測器，為電導(dǎo)檢測器，或安培檢測器、紫外-可見光檢測器和熒光檢測器等。有些離子色譜儀還配有保護(hù)柱，以延長分離柱的壽命。其填料一般和分離柱相同，但價格便宜很多。有些離子色譜儀在測定中還使用N2。其作用是：（1）保護(hù)NaOH等淋洗液，以防因吸收空氣中的CO2，使其濃度降低，影響分析結(jié)果的重現(xiàn)性。（2）防止更換淋洗液時產(chǎn)生氣泡，使泵運行更加穩(wěn)定。2.實驗原理在高壓泵的作用下，淋洗液將樣品載帶到離子交換分離柱中，樣品中的離子與離子交換劑固定相上可交換的活性基團(tuán)進(jìn)行可逆交換，依據(jù)各組分離子對離子交換劑親合力的不同，經(jīng)過若干次連續(xù)可逆交換吸附和解吸而得到分離。測定陽離子：固定相用陽離子交換劑，流動相用硫酸、甲基磺酸等。測定陰離子：固定相用陰離子交換劑，流動相用NaOH，Na2CO3-NaHCO3等。組分離子的價態(tài)越高，水合離子半徑越小，極化程度越大，則它與交換劑的親和力越大，保留值也越大。保留值還與固定相種類、淋洗液的組成、濃度和流速有關(guān)。在考察分離條件時要充分考慮這些因素的影響。自來水經(jīng)陰離子交換柱分離后，淋洗液和分離后的各組分進(jìn)入抑制器。圖1.在直流電場作用下，連續(xù)自動再生陰離子抑制器中的電化學(xué)反應(yīng)和離子的移動抑制器的作用:(1)Na+,OH-→H2O降低淋洗液的背景電導(dǎo)值，以減少噪音。(2)Na+,X-→H+,X-提高待測離子的電導(dǎo)值，從而提高靈敏度。待測組分從抑制器再進(jìn)入電導(dǎo)檢測器，測量出各組分的信號響應(yīng)值；通過與標(biāo)準(zhǔn)溶液對照，用外標(biāo)法計算出自來水中CI-和SO42-的濃度。自來水中常見陽離子和陰離子的色譜圖：三．主要試劑和儀器1．儀器DIONEXICS-90離子色譜儀，配以DIONEXASRSR-ULTRA114-mm型自動再生電化學(xué)抑制器；DIONEXMODELDS5電導(dǎo)檢測器；IonPacAS11－HC（4×250mm）陰離子分離柱；DIONEXIonPacAG11－HC陰離子保護(hù)柱；0.22μm針頭過濾器；N2鋼瓶（帶減壓閥，純度>99.99％.）；KQ--500DE型數(shù)控超聲波清洗器（昆山市超聲儀器有限公司）；聚乙烯容量瓶；小燒杯；注射器。2．試劑20mmol/LNaOH淋洗液；優(yōu)級純NaCl和Na2SO4（105℃干燥2h）；石英亞沸蒸餾水或純凈水。四.實驗步驟1.標(biāo)準(zhǔn)陰離子儲備液和工作液的配制準(zhǔn)確稱取105℃干燥過的NaCl0.3297g和Na2SO40.2957g于1個小燒杯中，加少量水溶解，定量轉(zhuǎn)移至200mL的聚乙烯容量瓶中，用超純水定容后搖勻，即配成含Cl-和SO42-各1000mg/L的儲備液。將儲備液用超純水逐級稀釋成含Cl-和SO42-各30mg/L，60mg/L，80mg/L，100mg/L，120mg/L的工作液。2.準(zhǔn)備好20mmol/LNaOH淋洗液（經(jīng)微孔濾膜過濾）。3.打開N2氣源，調(diào)節(jié)鋼瓶分壓為0.2~0.4Mpa，將進(jìn)入淋洗液的氣壓調(diào)為3~6psi。4.打開ICS-90主機電源開關(guān)。5.打開ICP-90色譜工作站。按照實驗要求編輯程序、方法和樣品表，設(shè)置淋洗條件。洗脫條件：20mmol/LNaOH，流速1.0mL/min，洗脫時間10min。6.打開進(jìn)樣菜單，先采集基線。待背景值穩(wěn)定后，按濃度由小到大的順序依次進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)溶液分析；將自來水樣品經(jīng)0.22μm的針頭過濾膜過濾后進(jìn)樣分析。必要時可作空白試驗。進(jìn)樣量：10uL7.實驗結(jié)束后，先關(guān)抑制器電源，再關(guān)泵，再關(guān)主機電源開關(guān)，最后關(guān)氣。8.數(shù)據(jù)及結(jié)果的處理（1）打印相關(guān)實驗數(shù)據(jù)，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)陰離子工作液中Cl-和SO42-的峰面積及其濃度，計算Cl-和SO42-的標(biāo)準(zhǔn)曲線方程。（2）根據(jù)自來水中Cl-和SO42-的峰面積，通過標(biāo)準(zhǔn)曲線方程計算自來水中Cl-和SO42-的濃度。并對數(shù)據(jù)作分析討論，得出合理的實驗結(jié)論。項目濃度mg/L峰面積μs.ninRSD(%)相關(guān)系數(shù)r標(biāo)準(zhǔn)Cl-SO42-水樣Cl-SO42-五．問題討論1.為什么會出現(xiàn)水負(fù)峰？（OH-體系的淋洗液抑制后生成水，水在色譜柱中沒有保留，最先出峰，因其電導(dǎo)值低于淋洗液的背景電導(dǎo)值，因此以負(fù)峰出現(xiàn)。）2.流動相或樣品溶液未經(jīng)過濾等處理即進(jìn)入色譜柱分析，會產(chǎn)生什么后果？3.影響離子色譜保留值的因素有哪些？如何選擇淋洗條件？六、注意事項1.試劑及分析用水必須純凈。標(biāo)準(zhǔn)及樣品溶液進(jìn)樣前，要用微孔濾膜過濾，以防污染色譜柱。2.樣品濃度不宜太大，否則極易損傷色譜柱。3.樣品應(yīng)放在用去離子水清洗的高密度聚乙烯瓶中。不要用強酸或洗滌劑清洗該容器，否則會使許多離子遺留在瓶壁上，對分析帶來干擾。4.更換淋洗液時，應(yīng)先將淋洗液超聲振蕩半小時以上(脫氣)后再使用，并對系統(tǒng)進(jìn)行排氣。1.配制50mL含Cl-和SO42-各30mg/L，60mg/L，80mg/L，100mg/L，120mg/L的工作液。移取含Cl-和SO42-各1000m