劉 鵬，朱中竹，賈 麗，郭 偉，商書(shū)芹

(濟(jì)南市水文局，山東 濟(jì)南 250014)

環(huán)境中有許多金屬離子可以與硫酸根結(jié)合成穩(wěn)定的硫酸鹽，大氣中硫酸鹽形成的氣溶對(duì)材料有腐蝕破壞作用，危害動(dòng)植物健康，而且可以起到催化作用，加重硫酸霧毒性，隨降水到達(dá)地面以后破壞土壤結(jié)構(gòu)，降低土壤肥力，對(duì)輸水系統(tǒng)造成腐蝕。地表水中硫酸鹽的測(cè)定方法一般有：重量法、紫外分光光度法、比濁法及離子色譜法。其中紫外分光光度法所需設(shè)備簡(jiǎn)單，但操作過(guò)于繁瑣，而離子色譜法簡(jiǎn)便、高效，在實(shí)驗(yàn)室中的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。

1 方法與材料

1.1 測(cè)定原理

1.1.1 離子色譜法測(cè)定原理

水樣中待測(cè)離子隨碳酸鹽、重碳酸鹽淋洗液進(jìn)入離子交換柱系統(tǒng)(由保護(hù)柱和分離柱組成)，根據(jù)分離柱對(duì)各陰離子的不同親合度進(jìn)行分離，已分離的陰離子流經(jīng)陽(yáng)離子交換柱或者抑制器系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成高電導(dǎo)度的強(qiáng)酸，淋洗液則轉(zhuǎn)變成為弱電導(dǎo)度的碳酸。由電導(dǎo)檢測(cè)器測(cè)量各陰離子組分的電導(dǎo)率，以相對(duì)保留時(shí)間和峰高或者峰面積定性和定量。

1.1.2 紫外分光光度法測(cè)定原理

在酸性溶液中，鉻酸鋇與硫酸鹽生成硫酸鋇沉淀，并釋放出鉻酸根離子。溶液中和后多余的鉻酸鋇及生成的硫酸鋇仍是沉淀狀態(tài)，經(jīng)過(guò)濾除去沉淀。在堿性條件下，鉻酸根離子呈現(xiàn)黃色，測(cè)定其吸光度可知硫酸鹽的含量。

1.2 儀器與試劑

1.2.1 主要儀器

離子色譜儀：青島盛瀚色譜技術(shù)有限公司產(chǎn)CIC-200型離子色譜儀，電流75 mA，流量0.7 mL/min，色譜柱貯溫箱溫度45.0℃，配ALLTECH580自動(dòng)進(jìn)樣器，進(jìn)樣量100 μL，可自動(dòng)稀釋。

紫外分光光度計(jì)：北京普析通用儀器有限責(zé)任公司產(chǎn)TU-1810DPC型紫外分光光度計(jì)，配UVWIN5版電腦操作軟件與1 cm比色皿。

1.2.2 所需試劑

標(biāo)準(zhǔn)溶液：硫酸鹽標(biāo)準(zhǔn)溶液(1000 mg/L)。

實(shí)驗(yàn)用水：電導(dǎo)率小于0.5 μS/cm的超純水(去離子水)。

淋洗液：稱取0.3816 g碳酸鈉溶于1 L水中。

鉻酸鋇懸濁液：稱取19.44 g 鉻酸鉀(K2CrO4)與24.44 g 氯化鋇(BaCl2·2H2O)，分別溶于1 L超純水中，加熱至沸騰。將兩溶液傾入同一個(gè)3 L 燒杯內(nèi)，此時(shí)生成黃色鉻酸鋇沉淀。待沉淀下降后，傾出上層清液，然后每次用約1 L 超純水洗滌沉淀，共需洗滌5次左右。最后加超純水至1 L，使成懸濁液，每次使用前混勻。每5 mL 鉻酸鋇懸濁液可以沉淀約48 mg硫酸根(SO42-)。

(1+1)氨水。

鹽酸溶液：2.5 mol/L。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 離子色譜法標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

分別取1.00、2.50、5.00、10.00、20.00 mL硫酸鹽標(biāo)準(zhǔn)溶液(1000 mg/L)于100 mL容量瓶中，用超純水稀釋至標(biāo)線，其濃度分別為10.00、25.00、50.00、100.00、200.00 mg/L。以峰面積為縱坐標(biāo)，SO42-濃度為橫坐標(biāo)，用最小二乘法計(jì)算校準(zhǔn)曲線的回歸方程，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.3.2 紫外分光光度法標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

分別取0.00、0.50、1.00、3.00、5.00、7.00、10.00 mL硫酸鹽標(biāo)準(zhǔn)溶液(1000 mg/L)于150mL錐形瓶中，用超純水稀釋至50 mL，其濃度分別為0.00、10.00、20.00、60.00、100.00、140.00、200.00 mg/L。向標(biāo)準(zhǔn)溶液中加入1 mL 2.5 mol/L 鹽酸溶液，加熱煮沸5 min 左右。取下后再加2.5 mL 鉻酸鋇懸濁液，再煮沸5 min 左右。取下錐形瓶，稍冷后，向各瓶逐滴加入(1+1)氨水至呈檸檬黃色，再多加2 滴。待溶液冷卻后，用慢速定性濾紙過(guò)濾，濾液收集于50 mL 比色管內(nèi)(如濾液渾濁，應(yīng)重復(fù)過(guò)濾至透明)。用超純水洗滌錐形瓶及濾紙三次，濾液收集于比色管中，用超純水稀釋至標(biāo)線。在420 nm 波長(zhǎng)，用1 cm比色皿測(cè)量吸光度。以吸光度(A-A0)為縱坐標(biāo)，SO42-濃度為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

2 結(jié)果與討論

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線對(duì)比

選取低濃度標(biāo)準(zhǔn)樣品與高濃度標(biāo)準(zhǔn)樣品各一支，將離子色譜法與紫外分光光度法兩種方法的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，見(jiàn)表4。

表1 離子色譜法標(biāo)準(zhǔn)曲線

表2 紫外分光光度法標(biāo)準(zhǔn)曲線

表3 兩種方法標(biāo)準(zhǔn)曲線對(duì)比

由表1、2、3可知，兩種方法與SO42-濃度之間的線性關(guān)系都較好，相關(guān)系數(shù)大于0.999，兩種方法的線性關(guān)系相當(dāng)。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)樣品對(duì)比

表4 兩種方法標(biāo)準(zhǔn)樣品對(duì)比

由表4可知，兩種方法對(duì)低濃度和高濃度標(biāo)準(zhǔn)樣品的檢測(cè)均能得到滿意結(jié)果，且離子色譜法的精密度(相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差)和準(zhǔn)確度(相對(duì)誤差)也都優(yōu)于紫外分光光度法。

2.3 天然地表水對(duì)比

選取河流湖泊等天然地表水四份，將離子色譜法與紫外分光光度法兩種方法的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，見(jiàn)表5。

表5 兩種方法天然地表水對(duì)比

由表5可知，兩種方法對(duì)天然地表水的檢測(cè)結(jié)果無(wú)明顯差異，地表水中硫酸根離子的檢測(cè)使用兩種方法都可以。

3 結(jié)論

通過(guò)此次對(duì)比研究可知，離子色譜法與紫外分光光度法都滿足檢測(cè)天然地表水的要求，其精密度和準(zhǔn)確度都較好。離子色譜法操作用時(shí)較長(zhǎng)，但可以同時(shí)檢測(cè)多種無(wú)機(jī)陰離子，操作過(guò)程簡(jiǎn)便，使用試劑少，對(duì)環(huán)境造成的二次污染要小。紫外分光光度法檢測(cè)過(guò)程用時(shí)較短，但操作過(guò)程復(fù)雜繁瑣，且使用試劑量大，對(duì)實(shí)驗(yàn)者和環(huán)境的潛在影響要大。同時(shí)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)比可以得出離子色譜法的精密度和準(zhǔn)確度在一定程度上要優(yōu)于紫外分光光度法。對(duì)于實(shí)驗(yàn)者來(lái)說(shuō)，離子色譜法更易操作，尤其是在大批量水樣的情況下，其優(yōu)勢(shì)更加突出，極大的減少了工作量，提高工作效率。