純水中痕量氟離子氯離子的離子色譜法分析

   對于電子產品、核電力等行業來說，水的純度具有極其重要的地位。痕量離子都會使產品的純度不達標而成為廢品，或對電機表面產生腐蝕作用。離子色譜是快速、靈敏測定陰陽離子的好方法，已成為精細產品制造業必備的儀器，以直接進樣的方式可以測定mg/L級的離子。經濃縮富集，可以測定至ng/L級。本文使用青島普仁儀器有限公司生產的PIC-10型離子色譜儀（配有五極電導檢測器）對純水中痕量的F^-和Cl^-進行分析，優化了色譜條件，以直接進樣的方式可靈敏的測定幾個mg/LF^-和Cl^-，得到了較好的結果。

    色譜條件：

    離子色譜儀：PIC-10型，青島普仁儀器有限公司（配有五極電導檢測器）

    色譜柱：Shodex 52 4E (4.0*250mm)

    淋洗液：Na₂CO₃+NaOH

    流速：0.7mL/min

    檢測器：抑制電導檢測

    進樣體積：100mL

    色譜柱及檢測器溫度：36℃

    色譜條件的選擇與優化：

    為靈敏的測定mg/L級離子，需使用的離子交換柱，本文使用Shodex 52 4E (4.0*250mm)色譜柱，該色譜柱對SO₄^2-離子的塔板數可達14000/m，是測定痕量離子的。但該色譜柱推薦使用的淋洗液為3.6mMNa₂CO₃，其淋洗離子僅有負二價的CO₃^2-；由于碳酸鹽淋洗液在抑制電導檢測中存在水負峰，對弱保留的F^-定量產生一定的干擾，淋洗液中CO₃^2-的濃度變化也不會對負一價的F^-、Cl^-的保留時間、信噪比產生明顯的影響，因此降低淋洗液中CO₃^2-的濃度并添加OH^-作為負一價的洗脫離子。采用大體積直接進樣的方式是測定痕量離子的常用方法，可省去濃縮富集的時間，但對于4mm內徑的色譜柱而言，進樣體積一般不超過200mL。通過不斷嘗試，筆者發現在100 mL進樣體積時，水負峰不干擾F^-定量，且F^-、Cl^-能夠達到較高的信噪比，因此使用100 mL進樣體積。

    實驗前期準備

    使用電阻率大于18.2兆歐的水清洗容量瓶3-5遍，并注滿容量瓶，蓋緊瓶蓋，浸泡4小時。使用優級純的試劑配制F^-、Cl^-溶液，mg/L級的F^-、Cl^-現用現配，并在配置后6小時內使用。

    實驗結果

    首先測定18.2兆歐去離子水的空白，色譜圖如下所示。

    從色譜圖中可以看出，去離子水在8.3min和11.5min檢出兩種物質，其中11.5min的色譜峰與Cl^-保留時間一致，說明去離子水中存在痕量的Cl^-（信噪比為4.6）。F^-（保留時間為6.2min）并未檢出。

    使用容量瓶配制各種溶液之前，使用去離子水反復清洗并浸泡4小時。浸泡4小時后，測定溶液的空白值，其色譜圖如下所示。

    從色譜圖中可以看出，去離子水在浸泡容量瓶4小時后，有三種物質被檢出。此樣品中Cl^-的信噪比為5.4，F^-同樣未檢出。

    在測定了去離子水和容量瓶的空白后，將含有2.5mg/LF^-、Cl^-的溶液注入離子色譜儀，得到以下色譜圖。

    從色譜圖中可以看出，F^-、Cl^-在色譜圖中均明顯檢出，此外還有三種未知組分。F^-、Cl^-的信噪比分別為3.4和4.0（Cl^-未扣除空白）。

    將含有5.0mg/LF^-、Cl^-的溶液注入離子色譜儀，得到以下色譜圖。

    從色譜圖中可以看出，F^-、Cl^-在色譜圖中均明顯檢出，此外還有兩種未知組分。F^-、Cl^-的信噪比分別為6.0和8.0（Cl^-未扣除空白）。

結語

   使用國產的PIC離子色譜儀和五極電導檢測器，能夠靈敏的測定mg/LF^-和Cl^-。去離子水和容量瓶空白樣品表明，F^-在該色譜條件下不存在干擾，可靈敏、準確的測定。空白樣品中存在痕量的Cl^-，其信噪比大于三，因此對實際樣品中幾個mg/LCl^-只能靈敏而不能準確的測定。使用更加純凈的水作為溶劑，當去離子水和容量瓶等空白樣品中Cl^-低于三倍的信噪比時方能準確測定痕量的Cl^-。