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技術(shù)文章

離子色譜測定生活飲用水中的五種消毒副產(chǎn)物

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離子色譜儀-淋洗液自動發(fā)生測定飲用水中的5種消毒副產(chǎn)物

 

摘要:建立飲用水中5種消毒副產(chǎn)物(亞氯酸鹽、溴酸鹽、氯酸鹽、DCAA和TCAA)及5種陰離子(F-、Cl-、SO42-、Br-、NO3-)的離子色譜-電導(dǎo)檢測方法。使用IC2100離子色譜儀,EG2000淋洗液發(fā)生器,及適合大體積進(jìn)樣的AS2000自動進(jìn)樣器,通過調(diào)整色譜條件,可實(shí)現(xiàn)5種消毒副產(chǎn)物及5種常規(guī)陰離子基線分離,同時測試結(jié)果(線性相關(guān)系數(shù)、精確度、回收率)均理想,滿足國標(biāo)中的檢測要求。

關(guān)鍵詞: 離子色譜;消毒副產(chǎn)物

引言

       飲用水消毒時,消毒劑和飲用水中的一些天然物質(zhì)反應(yīng)生成消毒副產(chǎn)物(Disinfection By-products,DBPs)。研究表明,DBPs可能具有生殖毒性和致癌性【1】,因此已經(jīng)引起了人們的廣泛關(guān)注。美國國家環(huán)境保護(hù)局【2】,世界衛(wèi)生組織的《飲用水水質(zhì)準(zhǔn)則》【3】 等都頒布了相關(guān)的飲用水中的DBPs的控制標(biāo)準(zhǔn),研究表明,由于傳統(tǒng)消毒方式發(fā)生了改變,即使消毒副產(chǎn)物的總量有所下降,但是其中的一些新型消毒副產(chǎn)物,如鹵代乙酸(haloacetic acids,HAAs)等濃度卻顯著增加。我國環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)《水質(zhì) 氯酸鹽、亞氯酸鹽、溴酸鹽、DCAA和TCAA的測定 離子色譜法》【4】采用離子色譜法對地表水、地下水、生活廢水和工業(yè)廢水中的5種消毒副產(chǎn)物進(jìn)行同時檢測。新頒布的《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)》【5】中對某些消毒副產(chǎn)物指標(biāo)濃度限值進(jìn)行了規(guī)定,但是沒有涉及新型消毒副產(chǎn)物。

      本文采用IC2100離子色譜儀、AS2000大體積進(jìn)樣自動進(jìn)樣器及EG2000淋洗液自動發(fā)生器,對飲用水中的五種消毒副產(chǎn)物進(jìn)行了同時檢測,結(jié)果表明,該方法具有無需進(jìn)行樣品預(yù)濃縮、操作簡便、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn),可以有效地監(jiān)控水中的消毒副產(chǎn)物的變化。

 

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

   IC2100離子色譜儀(青島艾力析實(shí)驗(yàn)科技有限公司),AS2000自動進(jìn)樣器(青島艾力析實(shí)驗(yàn)科技有限公司),EG2000 KOH淋洗液發(fā)生器(青島艾力析實(shí)驗(yàn)科技有限公司)。SmartChrom 數(shù)據(jù)處理軟件(青島艾力析實(shí)驗(yàn)科技有限公司);Ag/Na型預(yù)處理柱(1cc,青島艾力析實(shí)驗(yàn)科技有限公司)。

    溴酸鹽標(biāo)準(zhǔn)溶液(1000mg/L,國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心)、亞氯酸鹽標(biāo)準(zhǔn)溶液(1000mg/L,國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心)、氯酸鹽標(biāo)準(zhǔn)溶液(1000mg/L,國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心)、DCAA標(biāo)準(zhǔn)溶液(1000mg/L,國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心)、TCAA標(biāo)準(zhǔn)溶液(1000mg/L,國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心)。

1.2 色譜條件

  陰離子色譜柱(AS19,4mm);陰離子自再生抑制器(AERS II,4mm),流速:1mL/min;柱溫:26℃;池溫:35℃;進(jìn)樣量:250 μL;電導(dǎo)檢測,峰面積定量。

 梯度程序如表1:

時間 min

濃度 mmol/L

0-18

5.0

18.2-30

5-45

30.1

5

40.0

5

 

2 結(jié)果與討論

2.1 定性色譜分離

   從圖1可以看出,通過調(diào)整柱溫及淋洗液梯度程序,飲用水中常規(guī)陰離子與5種消毒副產(chǎn)物可以實(shí)現(xiàn)基線分離。

 

 

 

 

img1 

 

 

 

 

                                  

 


 

 

圖1飲用水中常規(guī)陰離子與5種消毒副產(chǎn)物混合標(biāo)準(zhǔn)色譜圖

色譜峰mg/L: 1.F-(2.0) 2. ClO2-(0.1) 3.BrO3- (0.1)4.Cl- (5.0)5.DCAA(0.25) 6.NO2-(1.0) 7.ClO3-(0.25) 8.Br-(1.0) 9.NO3- (5.0)10.TCAA (0.5)11.SO42-(10.0)

2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線和檢出限

配制5種消毒副產(chǎn)物的系列線性溶液,其中ClO2-(0.01、0.02、0.04、0.1、0.4mg/L),BrO3-(0.01、0.02、0.04、0.1、0.4mg/L),DCAA(0.025、0.05、0.1、0.25、1.0mg/L), ClO3-(0.025、0.05、0.1、0.25、1.0mg/L),TCAA(0.05、0.1、0.2、0.5、2.0mg/L),分別進(jìn)樣,得到對應(yīng)的峰面積,以峰面積對濃度繪制線性標(biāo)準(zhǔn)曲線,分別得到5種消毒副產(chǎn)物對應(yīng)的線性方程和線性相關(guān)系數(shù)。通過使用高容量的色譜柱及大體積進(jìn)樣,提高檢測的靈敏度,選擇適合的低濃度混合標(biāo)準(zhǔn)溶液重復(fù)進(jìn)樣10次,計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)偏差SD.3倍SD為方法檢出限,10倍SD為定量檢出限。通過表2中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出,線性和檢出限均滿足痕量目標(biāo)污染物的檢測需求。

                         表2 線性曲線和檢出限

待測離子

線性方程

相關(guān)系數(shù)r

方法檢出限μg/L

定量檢出限μg/L

ClO2-

Y=1.32*107x-37243

0.9998

1.67

5.0

BrO3-

Y=9.3*106x-22963

0.9997

1.6

4.8

DCAA

Y=1.03*107x+7358

0.9998

1.43

4.3

ClO3-

Y=2.01*107x-91151

0.9996

3.2

9.6

TCAA

Y=7.02*106x-1132

0.9998

4.4

13.2

2.3 實(shí)際樣品測定、加標(biāo)回收率及精確度試驗(yàn)

采用標(biāo)準(zhǔn)加入法測定了青島市某區(qū)家用自來水水樣加標(biāo)回收率,結(jié)果見表3.由表3可以看出,5種消毒副產(chǎn)物的實(shí)際水樣品加標(biāo)回收率在95.3~100.1%之間,連續(xù)6次進(jìn)樣,得到相對標(biāo)準(zhǔn)偏差小于3.6%,符合實(shí)際分析要求。測定過程中,如遇到氯離子濃度過高,干擾溴酸鹽和DCAA的測定時,可過Ag/Na型預(yù)處理柱去除干擾。圖2為生活飲用水實(shí)際水樣加標(biāo)色譜圖。

表3 加標(biāo)回收率及精確度

 

待測離子

實(shí)測 μg/L

加標(biāo)量μg/L

加標(biāo)測定量 μg/L

回收率 %

相對標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD%

ClO2-

ND

10.0

9.53

95.3

3.56

ND

40.0

39.81

99.5

2.16

ND

100.0

98.23

98.2

1.02

BrO3-

ND

10.0

9.68

96.8

2.42

ND

40.0

38.76

96.9

1.12

ND

100.0

97.65

97.7

0.83

DCAA

ND

25.0

24.81

99.2

2.16

ND

100.0

98.25

98.2

2.02

ND

250.0

248.28

99.3

1.24

ClO3-

ND

25.0

25.02

100.1

1.89

ND

100.0

96.16

96.2

1.07

ND

250.0

247.68

99.1

0.91

TCAA

ND

50.0

49.62

99.2

3.26

ND

200.0

196.31

98.1

2.51

ND

500.0

495.31

99.1

1.27

 

img2 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                        圖2 實(shí)際水樣加標(biāo)色譜圖

                             色譜峰:1. ClO2- 2. BrO3- 3. DCAA 4.ClO3- 5.TCAA


 3.結(jié)論

      使用IC2100離子色譜儀,采用氫氧化鉀梯度淋洗程序及大體積進(jìn)樣,可實(shí)現(xiàn)生活飲用水中5種消毒副產(chǎn)物的同時檢測,同時實(shí)驗(yàn)表明,常規(guī)陰離子均對5種陰離子產(chǎn)生干擾,且靈敏度、回收率及精確度理想,滿足痕量物質(zhì)的檢測要求。

 

參考文獻(xiàn)

 

[1]WHO.Enviromental Health Criteria 216:Disinfectants and Disinfectant By-products[EB/OL].(2004-11-30)[2017-10-26]

[2] EPA.National Primary Drinking Water Regulations[EB/OL](2017-10-26)

[3] WHO.Guidelines for Drinking Water quality [M].Fourth edition.Geneva,World Health Organization.2011:171-174,184-188,482-483.

[4] HJ 1050-2019水質(zhì) 氯酸鹽、亞氯酸鹽、溴酸鹽、DCAA和TCAA的測定 離子色譜法

[5] GB 5749-2022生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)

 

 

 


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