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離子測量疑難解答
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- PILS-離子色譜-伏安極譜聯(lián)用同時測量空氣中陰陽離子、重金屬含量孫煥,孫鄭冬,陶玲,李濤(瑞士萬通ZG有限公司ZX實驗室,北京100192)摘要:空氣通過空氣樣品液化器中的真空泵的作用,轉(zhuǎn)化為液體??諝鈽悠芬夯髂艹掷m(xù)提供樣品流,以供離子色譜儀和伏安極譜儀檢測。本文闡述了將空氣樣品液化器與伏安極譜儀、離子色譜儀聯(lián)機分析空氣中氣溶膠的方法。其中伏安極譜儀可以分析空氣中的Zn,Cd,Pb,Cu等重金屬的含量,離子色譜儀可以分析空氣中的Cl-、NO2-、NO3-、SO42-、Li+、Na+、NH4+、K+、Ca2+、Mg2+等陰、陽離子的含量。關(guān)鍵詞:離子色譜法、伏安極譜法、空氣樣品液化器、大氣Determinationofheavymetals,anionsandcationsinambientairwithVoltammetryandIonchromatographyusingPILSSUNHuan,SUNZhengdong,TAOLing,LITao(MetrohmChinaLtd.Bei極ng100192,China)Abstract:TheairtobeanalyzedisprovidedtotheParticleIntoLiquidSamplerbyavacuumpump.ThePILScontinuouslyprovidesasamplestreamwhichcanbeusedintheProfessionalICandtheVAComputraceforthedetermination.Thisdocumentdescribesthepossibilityofcoup領(lǐng)anaerosolsamp領(lǐng)setupwithavoltammetryandanionchromatographyanalysissystem.WiththeVApartofthemeasuringsystemZn,Cd,PbandCuareanalyzed.TheICpartdetermineswithananionsandcationsanalysistheconcentrationofchloride,nitrite,nitrate,sulfate,lithium,sodium,ammonium,potassium,calciumandmagnesium.KeyWords:ionchromatography,VA,PILS,ambientair隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展,以及機動車擁有量的急劇擴張,大氣環(huán)境遭遇越來越大的壓力。各種顆粒物污染(PM10、PM2.5、PM1.0)也將日趨嚴重。如何有效地對這些污染進行監(jiān)測和研究將是一個越來越重要的課題,PILS-IC-VA將是不錯的選擇。根據(jù)任務(wù)的不同要求,不同的采樣周期進行監(jiān)測。更換切割頭,可以測量PM10、PM2.5或PM1.0不同顆粒物。本系統(tǒng)也適合不同場合的監(jiān)測:室內(nèi)空氣質(zhì)量監(jiān)測、大氣質(zhì)量監(jiān)測、煙氣監(jiān)測等[1]。離子色譜是近年來發(fā)展起來的一種分離技術(shù),分析時其突出的特點是有機物的干擾小,因此可以簡化樣品的前處理,且可以同時分析多種離子,提高了分析的效率;伏安極譜分析是電化學(xué)分析領(lǐng)域中的一個重要分支,是元素測量領(lǐng)域必不可少的方法[2]。由于極譜分析具有簡便、快速、準確、元素不同價態(tài)分析、多元素同時分析、較高的靈敏度和分辨率、干擾少等特點,它逐步取代了有色金屬化學(xué)分析方法,因此引起世界分析工作者的重視[3];PILS(空氣樣品液化器)可以在短時間內(nèi)GX率地將大氣中的粒子采集并溶解到少量的去離子水內(nèi),然后手動或全自動將水樣送至離子色譜、伏安極譜等分析儀進行測量。1材料與方法1.1主要儀器850雙通道離子色譜儀(瑞士Metrohm公司,配備電導(dǎo)檢測器、英藍超濾系統(tǒng)、兩套高壓泵模塊、MagICNet工作站);797VAComputrace伏安極譜儀(瑞士Metrohm公司);ADI2081PILS飄視空氣樣品液化器(荷蘭Applikon公司);色譜柱:METROSEPASupp5-150陰離子色譜柱(150mm×4.0mm×5μm);METROSEPC4-150陰離子色譜柱(150mm×4.0mm×5μm);Dosino多思加液驅(qū)動器(配備2mL和50mL加液單元);淋洗液自動配制液位傳感器;BT224S型電子天平:Sartorius公司;超純水儀(英國Elga公司)。1.2主要材料1.2.1樣品環(huán)境空氣1.2.2試劑冰醋酸(分析純):國藥集團化學(xué)試劑有限公司;氨水(NH3≥25%):國藥集團化學(xué)試劑有限公司;超純水(電阻>18.2MW);硝酸(優(yōu)級純):國藥集團化學(xué)試劑有限公司;硫酸(優(yōu)級純):國藥集團化學(xué)試劑有限公司;碳酸鈉(優(yōu)級純):國藥集團化學(xué)試劑有限公司;碳酸氫鈉(優(yōu)級純):國藥集團化學(xué)試劑有限公司;吡啶二羧酸;LiBr=0.5mg/LpH4.6的醋酸緩沖溶液:將118.0mL冰醋酸與74.9mL濃氨水混合于600mL純凈水中,冷卻至室溫后,用純凈水定容至1L。離子色譜檢測陰離子淋洗液3.2mmol/LNa2CO3+1.0mmol/LNaHCO3:稱取0.3392gNa2CO3、0.0084gNaHCO3溶于超純水,定容淋洗液至1000mL,使用前用0.45μm微孔濾膜過濾。離子色譜檢測陽離子淋洗液2mmol/LHNO3+0.7mmol/L吡啶二羧酸:量取0.13mL硝酸并稱取0.117g吡啶二羧酸溶于超純水,定容淋洗液至1000mL,使用前用0.45μm微孔濾膜過濾。內(nèi)標物L(fēng)iBr=0.5mg/L;YZ系統(tǒng):100mmol/LH2SO4極譜用混合標準溶液:Zn=1.0mg/L;Cd=0.1mg/L;Pb=1.0mg/L;Cu=1.0mg/L離子色譜用標準溶液見表1.表1離子色譜用標準溶液(ug/L)Tab.1CalibrationsolutionsforIC(ug/L)12345Li+4040404040Na+131030100NH4+10301003001000K+41240120400Ca2+262060200Mg2+41240120400Cl-131030100NO2-262060200Br-460460460460460NO3-10301003001000SO42-103010030010001.3實驗方法由PILS的真空泵將大氣樣品吸入混合腔,與由超純水加熱而成的過飽和水蒸氣,飽和水蒸氣與空氣樣品中的顆粒物相遇。顆粒物粒子作為結(jié)晶冷核,與周圍的水蒸氣相結(jié)合,形成液滴。被收集下來的液體樣品,分別進入與之相連的分析系統(tǒng)。樣品被轉(zhuǎn)移至雙通道離子色譜儀中,進行K+、Ca2+、Na+、Mg2+、NH4+等陽離子及Cl-、NO2-、NO3-、SO42-等陰離子的檢測。樣品進入伏安極譜儀中,可分析空氣中的Zn,Cd,Pb,Cu等重金屬的含量。液化后的樣品由蠕動泵,依次帶入陰陽離子色譜的六通取樣閥,取樣體積250uL。樣品流路再經(jīng)過VA的六通閥,其取樣體積為2mL。采樣過程、樣品流路的輸送、VA的測量調(diào)度、陰陽離子色譜測量以及每次測量完成后系統(tǒng)的清洗等都是在強大而靈活的MagICNet軟件統(tǒng)一控制下完成,VA的測量結(jié)果也自動送交MagICNet統(tǒng)一處理,并給統(tǒng)一的報告。這就使得不同儀器組成有機的分析系統(tǒng),并不間斷地自動運行。如圖1。為了便于測量,在轉(zhuǎn)移液中會加入已知濃度的內(nèi)標物,內(nèi)標物的離子或分子應(yīng)該是空氣中不含有的成分。本實驗使用LiBr作為內(nèi)標物。圖1實驗流程圖Fig.1flowchartofexperiment1.4儀器參數(shù)1.4.1離子色譜參數(shù)離子色譜檢測陰離子淋洗液3.2mmol/LNa2CO3+1.0mmol/LNaHCO3,淋洗液流速0.7mL/min,柱溫:室溫;檢測陽離子淋洗液2mmol/LHNO3+0.7mmol/L吡啶二羧酸,淋洗液流速0.9mL/min,柱溫:室溫。1.4.2伏安極譜參數(shù)工作電極:MME;輔助電極:Pt電極;參比電極:Ag/AgCl;工作電極模式:HMDE;攪拌速度:2000rpm;測量模式:DP;富集電位:-1.15V;富集時間:90s;開始電壓:-1.15V;終止電壓:0.15V;電位掃描速度:0.06V/s1.4.3PILS參數(shù)溫度:90℃;空氣流速:16.7L/min(1m3/h);蠕動泵轉(zhuǎn)速:4,即液體以0.23mL/min流經(jīng)離子色譜儀和伏安極譜儀。2結(jié)果與討論2.1實驗結(jié)果經(jīng)PILS采集的大氣樣品,經(jīng)伏安極譜和離子色譜檢測,實驗結(jié)果如下:Cl-:413ng/m3NO2-:828ng/m3;NO3-:4.146ug/m3;SO42-:4.144ug/m3;Na+:551ng/m3;NH4+:4.132ug/m3;K+:1.643ug/m3;Ca2+:822ng/m3;Mg2+:1.676ug/m3Zn=60.789ng/m3,Cd=未檢出;Pb=9.857ng/m3;Cu=36.736ng/m3圖2伏安極譜的檢測結(jié)果Fig.2DeterminationresultofVA圖3離子色譜檢測陰離子標準圖圖4離子色譜檢測陽離子標準圖Fig.3AnionchromatogramsofstandardsolutionFig.4Cationchromatogramsofstandardsolution圖5離子色譜檢測陰離子樣品圖圖6離子色譜檢測陽離子樣品圖Fig.nionchromatogramsofambientairFig.6Cationchromatogramsofambientair2.2結(jié)論采用PILS-IC-VA法聯(lián)用,可以實現(xiàn)對室內(nèi)空氣質(zhì)量監(jiān)測、大氣質(zhì)量監(jiān)測、煙氣監(jiān)測等的實時監(jiān)測,提高了分析的效率。本研究可以在氣象、環(huán)保等領(lǐng)域推廣使用。參考文獻[1]KramerHL.JAssocOffAnalChen,2005,67(6):368[2]B.Lange,F.Scholz,FreseniusJ.Anal.Chem.,358,1997,736-740[3]陳秋生,孟兆芳.水中鉛的測定方法研究進展[J].微量元素與健康研究,2008,25(3):66-68.[詳細]
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2018-08-17 10:00
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