离子色谱在水环境监测中的应用分析

离子色谱在水环境监测中的应用分析

丁晨轩

中国石油四川石化有限责任公司 四川 彭州 611930

摘要：在“绿色发展”过程中，水环境污染成为当下治理的重点领域，随着现代科学技术的快速发展，水环境监测取得极大进展，离子色谱得到广泛运用，与传统离子交换色谱技术相比，对水环境监测质量与效率更高。但是离子色谱在水环境监测中的应用，需明确离子色谱的原理，了解离子色谱在水环境监测中的应用要点，探究未来应用趋势，为水环境监测及治理提供可靠支持。

关键词：离子色谱；水环境监测；应用要点

离子色谱分析方法发展到今天得到人们的认可与广泛关注，且技术发展相对比较成熟的技术，应用最为广泛的是无机阳离子、阴离子等分析中。离子色谱在水环境监测中，能快速检测出水源中的离子，提升水环境监测水平。为确保离子色谱技术的应用效果，要求操作人员了解离子色谱技术的原理及仪器的使用方法，满足我国水环境监测与治理需求。

1.离子色谱技术

离子交换是离子色谱法（IC）的理论基础，再具体操作中能分离共存的多种阴离子或阳离子，不仅能定量分析，还具备定性分析效果。在对阳离子进行分析时，填充低容量的阳离子交换树脂到分离柱，淋洗液选择盐酸溶液。在环境监测中离子色谱仪是主要设备仪器，作为高效液相色谱的一种，体积更小，监测效果更好。离子色谱可以分为离子交换色谱、离子排斥色谱、离子对色谱这三种，离子色谱仪的组成主要分为淋洗液系统、色谱泵系统、进样系统、流路系统、分离系统与化学抑制系统等。离子交换电导检测是最为常见的离子色谱仪分析模式，在阴离子与阳离子分析中最为常见。离子色谱泵头需选择PEEK材质，要求色谱柱的压力需控制在20MPa以内。

2.离子色谱在水环境监测中的应用要点

2.1无机阴离子、阳离子的分析

离子色谱在水环境无机阴离子、阳离子分析中发挥着重要作用，可以F-、Cl-等是比较常见的阴离子，离子色谱能对这些无机阴离子的化学状况进行分析，目前在对阴离子进行分析时，分析实践为5min，对一次进样的36种阴离子可在30min内分析完毕，是目前饮用水中阴离子测定最为广泛的一种方法。在化学抑制性离子色谱中，淋洗液确定为盐酸与二肢基丙酸，对Li+、Na+等进行分离。抑制型IC所用的阳离子交换需具备一定条件，带磺酸基的阳离子交换乳胶需在苯乙烯/二乙烯基聚合物表面聚合，碱土金属林亲和力较高，一次进样等浓度淋洗，对于两组离子进行同时分析时具有一定难度。Lon-PaCSⅡ阳离子分离柱是美国Dionex公司推出的，为对其选择性进行改变，可以对阳离子的交换位置功能基予以改变。等浓度淋洗与一次进样可高效实现，在15min碱金属与碱土金属离子可以被分离出来。

2.2复杂样品的分析

现代科学技术的快速发展让离子色谱法得到广泛应用，阴离子与阳离子的分离、离子性物质与非离子性物质可同时分离是研究的主要目标。丁明玉学者指出，阴离子交换柱可在阳离子交换柱前串联完成，将有机酸与无机酸阴离子与阳离子同时分离。一部分水样成分相对比较复杂，或者还有一部分包含无机阴离子与阳离子等，如果对这些成分进行同时测定，难度相对较高，所以需继续进行改进与优化。与涨在研究中对水样中Cl-、Ca2+和草酸的含量进行测定时使用单柱阴离子色谱法，淋洗溶液为EDTA溶液，这样可以让Ca2+与淋洗荣而言发生反应，生成阴离子配合物CaEDTA2-，阴离子、阳离子与有机酸可以在一根Shim-Pack柱子上同时测定。

2.3有机酸、碱的分析

离子色谱法还能对有机酸进行分析，且效果显著。一部分酸控和多基酸含有控基取代基等，这时就无法与多基酸进行反应生成各种挥发组分，也就无法在气相色谱的应用下进行分析，但是在离子色谱技术的发展与应用能对这一问题予以解决，对有机酸与有机碱组分进行高效分析。

2.4对物理性质的分析

对水体中不同物理性质进行监测与分析时，能字离子色谱技术的应用下，在各种不同功能检测器予以分析。（1）电导检测器。在电导检测器的帮助下，溶液中离子的电导率能被高效监测，离子的迁移可在双铂电极板之间实现。在应用中需注意溶液组分的改变及双电层现象，所以需使用交流电进行检测。所使用的公式为： ，其中 、k、R分别为电导池常数、电导、电阻。（2）安培检测器。在反推监测氧化还原物质的利用下，安培检测器能对氧化还原电位进行有效测量。（3）紫外/可见检测器。这种检测器能对变相测量紫外吸收度值进行检测。

2.5注意事项

离子色谱在水环境监测的应用中，有很多实现需要注意，当输液系统中混有气泡时，是由于技术人人在淋洗液与可再生液更换过程中操作不当造成的，从而影响检测结果，所以需将废弃阀打开，让系统中液体排出，在3min后关闭开关，将废弃阀拧紧。当输液系统压力过高时，也会影响检测效果，导致压力过高的主要原因时一定量的杂质混入到系统内部，对系统造成堵塞或者污染检测池。为对该问题予以应对，要将保护柱进口端及时断开，将单向阀门卸下，让对水浴超声处理30min后再次安装好。如果压力依然过高，这时可能是色谱柱发生堵塞，对色谱柱用10倍淋洗液进行冲洗，这样就可以对压力值进行观察，并更换过滤网。当更换过滤网后压力还是过高，可对检测池使用1.0L/min流速的淋洗液反复冲洗10min。

基线漂移会在离子色谱的检测过程中出现，主要是由于温度变化、电导池被污染、流动相污染等原因造成的。所以在应对时需确保温度的稳定性，流动相配制时需选择纯度更高的试剂，流动相应脱气或高纯氮气是所确定的保护气，废气阀可在淋洗液更换后打开，排除系统内的气体，然后停泵可在3min后进行，并将废气阀关闭。

同时也会发生分析重现性差的问题，出现这种问题的主要原因是试剂与去离子水的质量差，Cl^-在多数试剂中含量偏高，这样就会在对低含量Cl^-分析时产生误差。为对这种问题进行有效处理，试剂纯度需更高，必要时可以选择二次去离子水。

3.离子色谱在水环境监测中的应用趋势

离子色谱技术在水环境监测中发挥着重要作用，但是依然有很多地方需要改进与优化，且在未来要不断提升应用质量与效率，满足市场发展需求，贴合应用趋势与发展方向。

3.1提高柱效能

离子色谱在水环境监测中，离子色谱柱最高为3万理论塔板数/米，但是在高效液相色谱柱下，效能可以为30万理论塔板数/米。就未来发展趋势而言，提高离子色谱柱效能是主要趋势与方向。

3.2增量淋液种类

目前在具体应用中离子色谱技术受到流动相的限制，导致应用效果不是很理想，谈盐酸的背景电导相对较高，CO₂会对氢氧化物溶液产生干扰。所以对于未来而言研究方向主要集中在更多新型淋洗液方面，通过增加离子色谱流动相的选择，确保水环境监测的可靠性与合理性。

3.3弱电离物质、极性分子的检测

弱电解质作为一种生命活性物质，且与人类的生活紧密相关，但是这种物质难以在抑制电导离子色谱技术下检测出来，虽然在对特定物质检测时其他离子色谱技术能有效检测，但是由于成本相对较高与操作难度较高，未能得到推广与广泛使用。因此未来对大多离子性或极性物质进行检测时，需使用更加简单与高效的方法，确保检测的有效性。

4.结束语

离子色谱技术的诞生相对较早，并在长期发展过程中，在化学分析领域得到广泛应用，检测分析的样品与成分开始变得多样，在应用中效果显著，符合水环境监测实际需求，能在行业中广泛推广。