離子色譜法測(cè)定空氣中二氧化硫

1、離子色譜法測(cè)定空氣中二氧化硫二氧化硫(SO2是大氣污染物的重要組成，可導(dǎo)致酸雨， 給生態(tài)系統(tǒng)以及農(nóng)業(yè)、森林、水產(chǎn)資源等帶來(lái)嚴(yán)重危害，同時(shí)也 是室內(nèi)空氣污染的主要成分， 特別是在我國(guó)農(nóng)村燃煤地區(qū) S02污 染尤為嚴(yán)重。大氣中的S02主要是人類(lèi)活動(dòng)產(chǎn)生，大部分來(lái)自煤 和石油的燃燒以及石油煉制等。 S02會(huì)刺激人們的呼吸道，減弱 呼吸功能，并導(dǎo)致呼吸道抵抗力下降，誘發(fā)呼吸道的各種炎癥， 危害人體健康。 2002 年我國(guó)室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB/T18883-2002)已將S02列入室內(nèi)空氣監(jiān)測(cè)指標(biāo)1。目前，空氣中S02的測(cè)定主要采用甲醛吸收-副玫瑰苯胺分 光光度法和四氯汞鹽 -副玫瑰苯胺分光光度法 2

2、， 3 ，這些方法 都是以化學(xué)反應(yīng)為基礎(chǔ)， 利用待測(cè)物與顯色劑的特異反應(yīng)， 以分 光光度法進(jìn)行比色定量， 但這些方法操作步驟較為復(fù)雜， 用時(shí)長(zhǎng)， 有些吸收液還有劇毒，會(huì)對(duì)操作人員的健康及周?chē)h(huán)境造成影 響。本文以三乙醇胺和過(guò)氧化氫為吸收液采集空氣中的S024，5，使S02在吸收液中轉(zhuǎn)化為S032 S032-被過(guò)氧化氫氧化為 S042-，然后采用離子色譜技術(shù)進(jìn)行定性定量分析。1 資料與方法1.1 儀器與試劑1.1.1儀器MIC型離子色譜儀附帶柱溫箱， Metrohm838型 自動(dòng)進(jìn)樣器，lcNet2.3 色譜工作站，Metrosep A Supp 4(250X4.0 mm 9?滋m）分離柱，Me

3、trosep A Supp 1保護(hù)柱，MSM卩制柱,抑制型電導(dǎo)檢測(cè)器（以上均購(gòu)自瑞士萬(wàn)通公司），0.45卩m微孔濾膜。1.1.2 試齊ij: Na2CO3 NaHCO、K2SO4 H2SO4勻?yàn)閮?yōu)級(jí)純； 三乙醇胺、過(guò)氧化氫（ 30%） 為分析純；配制溶液的用水均為電 導(dǎo)率為18.2 M Q的超純凈水1.1.3吸收溶液：取超純凈水 250mL加入三乙醇胺7.5mL, 混勻，再加入過(guò)氧化氫 50mL用超純凈水稀釋至500mL此溶液 臨用前配制。1.1.4標(biāo)準(zhǔn)溶液：稱(chēng)取1.8141 g優(yōu)級(jí)純K2SO4溶于去離子 水中 轉(zhuǎn)入 1000 ml 容量瓶中 用去離子水定容 搖勻 即得 SO42標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，濃

4、度為 1000卩g/mL。1.1.5 SO2 標(biāo)準(zhǔn)氣 500 mg/m3。1.2 色譜條件 淋洗液： l.8mmol/L Na2CO3 十 l.7mmol/L NaHCO,3流速：1.2mL/min ,進(jìn)樣量 20?滋 L ,滿(mǎn)量程：500? S/cm , 量程：25?滋 S/cm ,柱溫：40C ,再生液：20 mmol/L H2SO4。1.3 樣品采集 用多孔玻板吸收管 內(nèi)裝 10.0 mL 吸收液以0.5L/min流量采氣，采樣時(shí)間根據(jù)空氣中SO2濃度而定。采樣后 封閉吸收管的進(jìn)出氣口 在清潔的容器中避光運(yùn)輸和保存。1.4標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)繪制取SO42標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液稀釋成適當(dāng)工作濃度,配成 1.0

5、卩 g/mL、2.5 卩 g/mL、5.0 卩 g/mL、10.0 卩 g/mL、 20.0卩g/mL、40.0卩g/mL系列,于離子色譜儀上測(cè)定。1.5 測(cè)定 采樣后，用吸收管中的吸收液洗滌吸收管進(jìn)氣管內(nèi)壁3次，吸收液經(jīng)0.45卩m微孔濾膜在線(xiàn)過(guò)濾，經(jīng)儀器自動(dòng)進(jìn) 樣器直接注入離子色譜儀，分析相應(yīng)離子，見(jiàn)圖1。1.6 結(jié)果計(jì)算 C (S02 mg/m3 =C(SO42-) XV1X6 4/96N式中C (SO42-)-從標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)上查得 SO42-的濃度，卩g/ml ;V1-吸收液的體積，ml; V-標(biāo)準(zhǔn)采樣體積，L。2 結(jié)果和討論2.1方法原理及選擇性 將空氣中的S02吸收在三乙醇胺和過(guò)氧化氫

6、中，其化學(xué)反應(yīng)為SO2+H2GH2SO3 H2SO3被過(guò)氧化氫 氧化，H2SO3+H2O2H2SO4+H2OSO42-用離子色譜法測(cè)定，保留 時(shí)間定性，峰面積或峰高定量，通過(guò)測(cè)定吸收液中SO42濃度計(jì)算空氣中SO2的含量。離子色譜法的分離機(jī)理主要是離子交換 6 ，不同的陰離子 根據(jù)其在陰離子柱上的親合力差異而得到分離，常見(jiàn)的陰離子 如：F-、Cl-、NO3等，在本實(shí)驗(yàn)選定的條件下分離較好，對(duì)目標(biāo)峰無(wú)干擾，常見(jiàn)陰離子分離效果見(jiàn)圖 2。圖 1 實(shí)測(cè)樣品譜圖圖 2 常見(jiàn)陰離子分離效果譜圖2.2 淋洗液濃度和流速的選擇 經(jīng)測(cè)定，淋洗液濃度增加， 離子的分離度下降，濃度降低，各離子分離不充分。采用 l.

7、8mmol/L Na2CO3f l.7mmol/L NaHCO淋洗液，分離效果較好。 淋洗液流速影響到離子的出峰時(shí)間、 分離度和靈敏度， 為確定合 適的流量， 以不同流量測(cè)定各離子的保留時(shí)間和峰面積。 結(jié)果表 明，流量增大，出峰提前，節(jié)省分析時(shí)間，但其分離度變小，峰 面積減小，靈敏度降低，且系統(tǒng)的壓力增大，易發(fā)生流路滲漏； 流量偏小，出峰時(shí)間延長(zhǎng)，峰出現(xiàn)拖尾現(xiàn)象，測(cè)定效率降低。經(jīng) 測(cè)定表明，選用1.01.3mL/min較適宜。因此，選擇l.8mmol/L Na2CO3f l.7mmol/L NaHC03，流速 1.2mL/min 進(jìn)行測(cè)定分析。2.3采樣效率 在靜態(tài)配氣柜中配制 S02標(biāo)準(zhǔn)氣，

8、將兩只裝 有 10.0ml 吸收液的多孔玻板吸收管串聯(lián)，以 0.5 ml/min 流量采 集靜態(tài)配氣柜中的空氣。計(jì)算第一管中S02的含量占兩管總量的 百分率。注：S02的配制濃度是采用國(guó)標(biāo)法3測(cè)定的。從表1可知，本法對(duì)S02的采樣效率大于97%符合方法學(xué)上對(duì)空氣采 樣效率的要求。2.4 標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)線(xiàn)性和檢出限 在上述離子色譜條件下， S042- 在150卩g/ml范圍內(nèi)具有良好的線(xiàn)性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)r 0.9994 , 檢出限為0.01卩g/ml。2.5 方法的準(zhǔn)確度、精密度及回收率2.5.1 準(zhǔn)確度 分別用國(guó)標(biāo)法 3 和本法測(cè)定靜態(tài)配氣柜中 配制的SO2標(biāo)準(zhǔn)氣，獲得的結(jié)果進(jìn)行t檢驗(yàn)，結(jié)果兩法測(cè)定的結(jié) 果無(wú)顯著性差異( t=2.4469 P0.05 ) ，見(jiàn)表 2。2.5.2精密度 在靜態(tài)配氣柜中配置不同濃度的SO2以0.5ml/min 流量采集靜態(tài)配氣柜中的空氣，用離子色譜法分別進(jìn)行多次分析，見(jiàn)表 32.5.3 回收率 采用在樣品中加標(biāo)方法測(cè)定回收率，加標(biāo)濃 度分別為 1.0mg/L 、5.0 mg/L 、25.0mg/L ，按本法測(cè)定，結(jié)果