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离子色谱测定生活饮用水中的五种消毒副产物

2024年08月07日 10:56 来源:青岛艾力析实验科技有限公司

离子色谱仪-淋洗液自动发生测定饮用水中的5种消毒副产物

 

摘要:建立饮用水中5种消毒副产物(亚氯酸盐溴酸盐、氯酸盐、DCAA和TCAA)及5种阴离子(F-、Cl-、SO42-、Br-、NO3-)的离子色谱-电导检测方法。使用IC2100离子色谱仪,EG2000淋洗液发生器,及适合大体积进样的AS2000自动进样器,通过调整色谱条件,可实现5种消毒副产物及5种常规阴离子基线分离,同时测试结果(线性相关系数、精确度、回收率)均理想,满足国标中的检测要求。

关键词: 离子色谱;消毒副产物

引言

       饮用水消毒时,消毒剂和饮用水中的一些天然物质反应生成消毒副产物(Disinfection By-products,DBPs)。研究表明,DBPs可能具有生殖毒性和致癌性【1】,因此已经引起了人们的广泛关注。美国国家环境保护局【2】,世界卫生组织的《饮用水水质准则》【3】 等都颁布了相关的饮用水中的DBPs的控制标准,研究表明,由于传统消毒方式发生了改变,即使消毒副产物的总量有所下降,但是其中的一些新型消毒副产物,如卤代乙酸(haloacetic acids,HAAs)等浓度却显著增加。我国环境标准《水质 氯酸盐、亚氯酸盐、溴酸盐、DCAA和TCAA的测定 离子色谱法》【4】采用离子色谱法对地表水、地下水、生活废水和工业废水中的5种消毒副产物进行同时检测。新颁布的《生活饮用水标准》【5】中对某些消毒副产物指标浓度限值进行了规定,但是没有涉及新型消毒副产物。

      本文采用IC2100离子色谱仪、AS2000大体积进样自动进样器及EG2000淋洗液自动发生器,对饮用水中的五种消毒副产物进行了同时检测,结果表明,该方法具有无需进行样品预浓缩、操作简便、灵敏度高等优点,可以有效地监控水中的消毒副产物的变化。

 

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

   IC2100离子色谱仪(青岛艾力析实验科技有限公司),AS2000自动进样器(青岛艾力析实验科技有限公司),EG2000 KOH淋洗液发生器(青岛艾力析实验科技有限公司)。SmartChrom 数据处理软件(青岛艾力析实验科技有限公司);Ag/Na型预处理柱(1cc,青岛艾力析实验科技有限公司)。

    溴酸盐标准溶液(1000mg/L,国家标准物质中心)、亚氯酸盐标准溶液(1000mg/L,国家标准物质中心)、氯酸盐标准溶液(1000mg/L,国家标准物质中心)、DCAA标准溶液(1000mg/L,国家标准物质中心)、TCAA标准溶液(1000mg/L,国家标准物质中心)。

1.2 色谱条件

  阴离子色谱柱(AS19,4mm);阴离子自再生抑制器(AERS II,4mm),流速:1mL/min;柱温:26℃;池温:35℃;进样量:250 μL;电导检测,峰面积定量。

 梯度程序如表1:

时间 min

浓度 mmol/L

0-18

5.0

18.2-30

5-45

30.1

5

40.0

5

 

2 结果与讨论

2.1 定性色谱分离

   从图1可以看出,通过调整柱温及淋洗液梯度程序,饮用水中常规阴离子与5种消毒副产物可以实现基线分离。

 

 

 

 

img1 

 

 

 

 

                                  

 


 

 

图1饮用水中常规阴离子与5种消毒副产物混合标准色谱图

色谱峰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 标准曲线和检出限

配制5种消毒副产物的系列线性溶液,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),分别进样,得到对应的峰面积,以峰面积对浓度绘制线性标准曲线,分别得到5种消毒副产物对应的线性方程和线性相关系数。通过使用高容量的色谱柱及大体积进样,提高检测的灵敏度,选择适合的低浓度混合标准溶液重复进样10次,计算出标准偏差SD.3倍SD为方法检出限,10倍SD为定量检出限。通过表2中的实验数据可以看出,线性和检出限均满足痕量目标污染物的检测需求。

                         表2 线性曲线和检出限

待测离子

线性方程

相关系数r

方法检出限μg/L

定量检出限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 实际样品测定、加标回收率及精确度试验

采用标准加入法测定了青岛市某区家用自来水水样加标回收率,结果见表3.由表3可以看出,5种消毒副产物的实际水样品加标回收率在95.3~100.1%之间,连续6次进样,得到相对标准偏差小于3.6%,符合实际分析要求。测定过程中,如遇到氯离子浓度过高,干扰溴酸盐和DCAA的测定时,可过Ag/Na型预处理柱去除干扰。图2为生活饮用水实际水样加标色谱图。

表3 加标回收率及精确度

 

待测离子

实测 μg/L

加标量μg/L

加标测定量 μg/L

回收率 %

相对标准偏差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 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                        图2 实际水样加标色谱图

                             色谱峰:1. ClO2- 2. BrO3- 3. DCAA 4.ClO3- 5.TCAA


 3.结论

      使用IC2100离子色谱仪,采用氢氧化钾梯度淋洗程序及大体积进样,可实现生活饮用水中5种消毒副产物的同时检测,同时实验表明,常规阴离子均对5种阴离子产生干扰,且灵敏度、回收率及精确度理想,满足痕量物质的检测要求。

 

参考文献

 

[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水质 氯酸盐、亚氯酸盐、溴酸盐、DCAA和TCAA的测定 离子色谱法

[5] GB 5749-2022生活饮用水卫生标准

 

 

 


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