纯水中痕量氟离子氯离子的离子色谱法分析

【概述】

对于电子产品、核电力等行业来说，水的纯度具有非常重要的地位。痕量离子都会使产品的纯度不达标而成为废品，或对电机表面产生腐蚀作用。离子色谱是快速、灵敏测定阴阳离子的好方法，已成为精细产品制造业必备的仪器，以直接进样的方式可以测定mg/L级的离子。经浓缩富集，可以测定至ng/L级。本文使用青岛普仁仪器有限公司生产的PIC-10型离子色谱仪（配有五极电导检测器）对纯水中痕量的F-和Cl-进行分析，优化了色谱条件，以直接进样的方式可灵敏的测定几个mg/LF-和Cl-，得到了较好的结果。

【实验/设备条件】

色谱条件：

离子色谱仪：PIC-10型，青岛普仁仪器有限公司（配有五极电导检测器）

色谱柱：Shodex 52 4E (4.0*250mm)
淋洗液：Na2CO3+NaOH
流速：0.7mL/min
检测器：YZ电导检测
进样体积：100uL
色谱柱及检测器温度：36℃

为灵敏的测定mg/L级离子，需使用GX的离子交换柱，本文使用Shodex 52 4E (4.0*250mm)色谱柱，该色谱柱对SO42-离子的塔板数可达14000/m，是测定痕量离子的。但该色谱柱推荐使用的淋洗液为3.6mMNa2CO3，其淋洗离子仅有负二价的CO32-；由于碳酸盐淋洗液在YZ电导检测中存在水负峰，对弱保留的F-定量产生一定的干扰，淋洗液中CO32-的浓度变化也不会对负一价的F-、Cl-的保留时间、信噪比产生明显的影响，因此降低淋洗液中CO32-的浓度并添加OH-作为负一价的洗脱离子。采用大体积直接进样的方式是测定痕量离子的常用方法，可省去浓缩富集的时间，但对于4mm内径的色谱柱而言，进样体积一般不超过200mL。通过不断尝试，笔者发现在100 mL进样体积时，水负峰不干扰F-定量，且F-、Cl-能够达到较高的信噪比，因此使用100 mL进样体积。

【实验/操作方法】

使用电阻率大于18.2兆欧的水清洗容量瓶3-5遍，并注满容量瓶，盖紧瓶盖，浸泡4小时。使用优级纯的试剂配制F-、Cl-溶液，mg/L级的F-、Cl-现用现配，并在配置后6小时内使用。

【实验结果/结论】

首先测定18.2兆欧去离子水的空白，色谱图如下所示。

从色谱图中可以看出，去离子水在8.3min和11.5min检出两种物质，其中11.5min的色谱峰与Cl-保留时间一致，说明去离子水中存在痕量的Cl-（信噪比为4.6）。F-（保留时间为6.2min）并未检出。

  使用容量瓶配制各种溶液之前，使用去离子水反复清洗并浸泡4小时。浸泡4小时后，测定溶液的空白值，其色谱图如下所示。

从色谱图中可以看出，去离子水在浸泡容量瓶4小时后，有三种物质被检出。此样品中Cl-的信噪比为5.4，F-同样未检出。

    在测定了去离子水和容量瓶的空白后，将含有2.5mg/LF-、Cl-的溶液注入离子色谱仪，得到以下色谱图。

  从色谱图中可以看出，F-、Cl-在色谱图中均明显检出，此外还有三种未知组分。F-、Cl-的信噪比分别为3.4和4.0（Cl-未扣除空白）。
  将含有5.0mg/LF-、Cl-的溶液注入离子色谱仪，得到以下色谱图。

    从色谱图中可以看出，F-、Cl-在色谱图中均明显检出，此外还有两种未知组分。F-、Cl-的信噪比分别为6.0和8.0（Cl-未扣除空白）。

结论

使用国产的PIC离子色谱仪和五极电导检测器，能够灵敏的测定mg/LF-和Cl-。去离子水和容量瓶空白样品表明，F-在该色谱条件下不存在干扰，可灵敏、准确的测定。空白样品中存在痕量的Cl-，其信噪比大于三，因此对实际样品中几个mg/LCl-只能灵敏而不能准确的测定。使用更加纯净的水作为溶剂，当去离子水和容量瓶等空白样品中Cl-低于三倍的信噪比时方能准确测定痕量的Cl-。

【仪器/耗材清单】

离子色谱仪：PIC-10型，青岛普仁仪器有限公司（配有五极电导检测器）
色谱柱：Shodex 52 4E (4.0*250mm)
淋洗液：Na2CO3+NaOH