离子色谱法在环境检测中的应用及维护经验.pdf

收稿日期:作者简介:苏宸瑾()女 云南昆明市人 实验测试工程师 主要从事环境检测工作离子色谱法在环境检测中的应用及维护经验苏宸瑾(云南地矿中心实验室 云南 昆明)摘 要:目前离子色谱法在环境检测中涵盖水、土、气等物质形态的检测 相较于传统方法其检测结果精密度、正确度更高 是环境检测中人机互动智能化的高效作业手段 本文依据长期检测经验 针对离子色谱检测中常见的故障问题提出可操作性解决办法及日常维护注意事项 提供检测人员具体的、可操作性的技术支撑 降低仪器维护难度 提高检测效率 延长仪器使用寿命关键词:离子色谱 环境检测 日常保养 维护经验中图分类号:文献标识码:文章编号:()随着全社会对环境监测、环境治理、环境保护的持续关注 对环境检测技术要求也不断提高 目前离子色谱法涵盖环境检测中水质检测、废水检测、大气检测、土壤检测、固废及危废浸液检测等方面其中 离子色谱检测技术是水质检测的核心技术 也是人机互动智能化的高效作业手段 如何高效利用离子色谱仪进行检测是水环境检测中的重要课题离子色谱中水质检测主要分为环境水和废水两大类别 环境水包括地表水、地下水、降水及生活饮用水 废水包括生活污水、工业废水、医疗废水等 具体常规检测指标包括无机可溶性阴离子、等 可溶性阳离子、等检测特殊检测指标如氯气在水消毒过程中产生的消毒副产品 氯气与水中的有机物发生的化学反应 生成有害的卤乙酸类、有机氯化物 如氯酸盐()、亚氯酸盐()、溴酸盐()、二氯乙酸()、三氯乙酸()其中二氯乙酸、三氯乙酸含量浓度较高 离子色谱对于水中消毒副产品检出较低 分别为 /、/、/、/、/远低于传统滴定碘量法及分光光度法 对生活饮用水中低浓度有害物质检测更精准、更有效 也更有检测现实意义离子色谱在大气检测主要分有组织废气(固定污染源废气)及无组织废气(环境空气)两个类别常规检测指标有空气中的硫酸雾、氯化氢、氟化氢等 在传统大气环境各指标检测过程中 通常采样后选用滴定法、离子选择电极、分光光度法进行检测 其采样过程时间长、步骤多 中间易有消耗损失、检测效率较低 离子色谱法采样设备简单 滤膜样品前处理消解所用时间最多 小时 采样当天就能检测出具数据 检测效率大幅度提高离子色谱在土壤检测中主要有土壤包气带水分及土壤浸提液中离子检测 检测指标主要包括阴离子、及滥用农药产生的有机酸(草酸、黄油酸)等污染因子检测 对植物生长环境及土壤污染程评估度有更精准的探测 为农业土壤环境研究提供数据支撑离子色谱在固废、危废中的应用主要体现在浸提液检测 但由于固废、危废来源途径多 样品成分复杂 腐蚀性强 很多含有重金属离子 长期用离子色谱检测 会对色谱柱产生污染 影响色谱柱使用寿命和检测灵敏度 检测中慎用离子色谱法 可用其他传统方法代替 技术原理及特点 检测原理离子色谱法检测原理是水质样品随淋洗液进入离子色谱交换柱进行分离 分离出待测离子后通过抑 年第 卷 第 期 页 云 南 地 质/制型电导检测器检测 与所配标准系列对比 根据保留时间确定离子类型 根据峰高、峰面积确定离子浓度 图 图 离子色谱的水质检测工作原理.作业效率高的特点离子色谱法处理简单 无需其他试剂及前处理仪器参与 安全环保 可替代单独离子传统检测方法 以水中常规 大阴离子、检测为例 传统方法 选用离子选择电极法、选用硝酸汞滴定法、选用紫外分光光度法、选用铬酸钡分光光度法分别检测 同一水样中 项阴离子需分别进行 项不同的实验检测 实验过程繁琐、耗时长 运用离子色谱法 同一个水样中 项阴离子可一次进样 同时检测一个样品只需 就能完成 各离子出峰时间如图 色谱图所示 同时仪器配置有自动进样器 将批量水样放入进样环中 可持续全天运转作业 无需检测人员值守 设定好程序便可连续检测 省时省力 检测效率成倍提高图 离子色谱阴离子色谱图.检出限低的特点离子色谱法相比传统方法检出限较低 以 项阴离子、的检出限为例 表 与传统实验方法相比 离子色谱法水中各项阴离子检出限成量级降低 对生活饮用水及水源地等环境水质检测方面提升了研究的现实意义表 项阴离子各方法检出限(/).(/)阴离子名称离子色谱法 传统方法 精密度、正确度高的特点以检测水质中 为例 分别用离子色谱法和铬酸钡分光光度法进行测定 取有证标准物质按照 第 期苏宸瑾 离子色谱法在环境检测中的应用及维护经验全程序平行测定 次 测定结果如表 离子色谱测定的浓度标准偏差()及相对标准偏差 均小于铬酸钡分光光度法 说明离子色谱法测定结果精密度更高 两种方法检测结果均在正确浓度范围内 但离子色谱测定相对误差更小 正确度也更高表 两种方法标准样品对比.样品编号浓度(/)离子色谱法铬酸钡分光光度法 平均値 标准偏差 相对标准偏差 ()相对误差 ()注:标准物质 浓度 /离子色谱检测前样品的处理环境样品检测中 样品中存在大量被污染物质 类型多样、来源广泛 导致检测水体成分复杂多样 干扰离子多 离子色谱仪长期运行常发生管路堵塞、色谱柱被侵蚀污染等情况 轻者仪器检测精准度下降 重者仪器无法正常工作 导致实验室各仪器中离子色谱故障率较高 维护成本高 为延长仪器使用寿命 降低维护成本 提高检测效率 检测人员需掌握日常保养及维护技术 本文以赛默飞 离子色谱仪为例 系统整理环境检测实验室中离子色谱常见的样品处理、仪器故障及解决方法 样品选择离子色谱虽在环境检测领域运用广泛 但环境样品中废水及固废、危废浸液普遍存在水体强酸强碱、离子浓度高、有机化合物含量高及盐分高等 这些因素会对色谱柱产生侵蚀 影响检测精准度严重时造成不可逆转的污染 导致仪器无法正常工作 必须更换色谱柱 故在检测前需对检测样品进行选择 排除一部分离子浓度高 强酸强碱、含高有机化合物及高盐分的复杂样品 选用分光光度法、重量法、滴定法等方法代替 其次在不确定样品浓度的情况下 应根据样品来源、样品物理性质(色度、浊度、值、电导率等)判断样品浓度 先做高倍数稀释后再上机检测 防止色谱柱被侵蚀污染 样品前处理样品中一般存在杂质和不溶于水的颗粒物 离子色谱相关方法规程中基本要求水样过 水系微孔滤膜过滤后可上机检测 但在实际检测中选用 水系微孔滤膜过滤可更大程度降低杂质、颗粒物对色谱柱污染 也可降低管线通道的堵塞几率 同时应该注意通过微孔滤膜的水样应直接打入样品管中 立即压上样品瓶盖待测 防止空气中其他颗粒或毛絮污染样品 造成管路堵塞 淋洗液选择离子色谱淋洗液无论是自配型淋洗液还是自动发生淋洗液系统 都应关注所用超纯水是否符合要云 南 地 质 卷求 一般用水必须为离子电导率小于 含量 去离子水二次超纯水 若仪器稳定 后背景电导率仍过高 可考虑实验室超纯水制备系统存在问题导致水质不达标 及时更换淋洗液所用超纯水 同时还需关注淋洗液自动发生系统溶液浓度 当浓度小于/时淋洗液发生系统会停止工作 表现为谱图不出峰 此时应及时更换淋洗液 浓度重新设置为/离子色谱检测中故障及处理方法 泵压力不足的情况离子色谱泵压力不足在日常使用中有两种情况 一种是开泵后压力不稳 压力上升一段又回落 反复升高回落 压力值低 压力达不到正常使用范围()最后泵停止工作 这种情况多是单向阀附着颗粒物导致堵塞 需要取下单向阀进行 超声波清洗后再重新开机运行 另一种情况是测样过程中泵突然停止工作 并显示错误为“泵没有注满”原因是没有进行排气处理 每次开机或更换超纯水后应旋松废液阀 排气 左右 观察管路气泡均排出 时间不宜太短或太长 需要注意排气时应关闭抑制器 旋转泵头废液阀也不宜太松 否则会导致漏液 损坏抑制器 周期性噪声离子色谱在进样时出现周期性噪声 同时伴随系统压力值不稳或过高 有时可继续检测 严重时进样失败并停止检测 由于堵塞导致 一种情况是线路堵塞 需细心查看每条管路及接口处 反向冲洗疏通 堵塞严重时可切除管路末端 或更换管路 二是进样阀堵塞 需要将进定子(六通阀)、转子取下 超声波清洗 左右 用细毛管疏通定子(六通阀)上六个细孔后重新组装后再运行检测 系统背景值过高 基线不稳检测样品时若从某一样品开始色谱图显示各个离子峰出现分离度差 系统背景值过高 压力过高基线不稳的情况 说明色谱柱被样品污染造成干扰 此类情况可检测几个空白样品 用十倍淋洗液浓度冲洗 直到背景电导值降至 以下 基线平稳后可恢复正常检测若出现以上情况 同时发生漏液或色谱柱附近有晶体析出 这是由于样品浓度过高或盐分过高导致的 此类情况对色谱柱污染较为严重 应立即停止检测 对色谱柱和分析柱进行反向串联冲洗 根据长期检测经验 反向连接冲洗方法是首先将自动淋洗液系统超纯水换为/柠檬酸溶液 该溶液用氨水调节 至 反向连接色谱柱、分析柱及管路 管路末端不连接进样器 将冲洗废液排除 关闭抑制器 打开泵 冲洗 小时以上 再将淋洗液系统再换回超纯水 正向连接色谱柱、分析柱及管路 管路末端不连接进样器 将冲洗废液排除 打开抑制器 打开泵 继续冲洗 分钟 最后连接好检测时的正常管路 排除气泡 监视基线直至背景电导值降至 以下 基线平稳后可恢复正常检测 仪器日常维护仪器使用过程中要防止水样带有的细菌导致柱压力过高 降低色谱柱活性 导致离子峰发生拖尾影响检测灵敏度 主要解决方法:一是样品打入样品管后应当天检测 避免细菌滋生 二是在样品检测开机、关机时应检测 个空白样品冲洗仪器和管路 冲洗所用空白样品可用纯净水效果较好 三是使用后的样品管和样品塞及时用超纯水浸泡后用毛刷清洗 晾晒干燥 避免样品遗留物质滋生细菌 结 语离子色谱仪在环境水质检测中广泛应用 检测人员应多结合实际检测情况 总结高效维护仪器方法 避免仪器不必要损耗 延长使用寿命 缩短维修时长 提高总体实验检测成效 第 期苏宸瑾 离子色谱法在环境检测中的应用及维护经验参 考 文 献 牟世芬.离子色谱新进展.环境化学 ():.张谦.离子色谱法测定饮用水中消毒副产物的研究.轻工标准与质量 ():.沈柳君.离子色谱法在环境监测领域的应用.化工管理 ().沈晓霞.离子色谱在水质检测中的应用研究.化工管理 ().张运衡 林昀.离子色谱法测定水中六种可溶性阳离子及注意事项.新材料与新技术 ():.姚秀南 张欢 等.离子色谱仪管理与使用中的仪器养护经验.广东化工 ():.黄春燕.离子色谱仪检测中常见的问题及排除.食品安全导刊 ().庄艳玲.陈勇.延长离子色谱仪色谱柱使用时间的研究.化工管理 褚继菊.浅析离子色谱在水环境监测中的应用.地下水 ():.():.:云 南 地 质 卷