版权信息
省级大型综合性科技类期刊
主管部门:自治区科技厅
主办单位:自治区科学技术信息研究院 
协办单位:自治区科学技术情报学会
编辑出版:科技期刊编译室
刊社地址:呼和浩特新城西街149号本刊杂志社
邮政编码:010000
电      话:0471-2536371

E-mail  :

nmgkjzz@vip.163.com 

网站地址:www.nmgkjzz.com


往期杂志
当前位置: 首页>往期杂志>详细介绍

离子色谱技术在环境监测中的应用

时间:2016-11-28来源: 作者: 点击: 119次

李雯 西北师范大学 甘肃兰州 730000

摘  要:1975年离子色谱法问世至今随着新技术的不断突破其在不同领域的应用不断加深,尤其在环境监测方面更是发挥了很大的作用。本文在介绍离子色谱法的发展历史和特点及基本原理的同时重点介绍离子色谱法在环境监测、大气环境监测等不同方面的具体应用,并对其后期的发展趋势进行探讨,以期能够进一步了解色谱技术在其中的应用。

关键词:离子色谱;水质监测;大气环境监测;环境保护

Abstract Ion chromatography have functioned since 1975, with the breakthrough of the new technology the application in different areas of the deepening, especially in the aspect of environmental monitoring has played a large role.This paper introduces the development history and characteristics of ion chromatography and at the same time focus on the basic principles of ion chromatography different aspects of the specific application in environmental monitoring and the factor of image and eliminate method, and carried on the discussion to its development trend in the late, in order to further understand the application of chromatography in which

Key words: ion chromatography; Water quality monitoring; Atmospheric environmental monitoring; The environmental protection

1.引言

离子色谱是分析离子的液相色谱方法目前广泛应用于环境监测具有方便快捷、灵敏性好、选择性、同时测定多种离子化合物、分离柱稳定性等特点点,。

1975美国科学家H.Small等首先提出离子色谱技术,并研制成世界上第一台离子色谱仪。国从20世纪80年代开始引进离子色谱仪,同时着手研制,19836,第一代国产离子色谱仪通过专家鉴定。

1980年代离子色谱仪仅用于分析水样中简单的阴、阳离子。受到技术限制,其在环境监测方面未有较广泛的应用。1990年代后,离子色谱在阴离子分析方面的优势得到发挥,发展了多针对污水样品测定的前处理方法离子色谱技术在污水和再生水测定中开始得到广泛应用。[1]10年来,随着离子色谱技术多元化智能化离子色谱水、饮用水、雨水、生活污水工业废水、食品、卫生、石油化工以及大气和土壤等环境监测领域发挥了重要作用

色谱技术应用在环境监测中,其实质就是离子色谱技术的应用。现代离子色谱技术是液相色谱技术重要的组成部分[2]。因此,人们开始将色谱技术作为高效离子色谱或者是现代离子色谱技术。环境监测应用的这种色谱技术有别于传统的离子交换色谱技术。现代离子色谱技术主要运用了含较高交联度与相对较低的交换容量的树脂,使得进样的体积小,能够运用柱塞泵运输淋洗液,一般对于淋出液会进行在线智能连接电导系统检测。这种现代化的离子色谱技术主要运用的是高效液相色谱技术分离出来的分析溶液智能离子组分的方法。树脂中含有的固定带有电荷的电子与自由游动的离子进行配对,进而分析、分离样本中的无机离子。再将样本加入到离子交换中后,若是能够选择恰当的溶液来清洗脱离,在样本离子与树脂上可以游动的离子进行交换,在交换的过程中进行逆向交换吸附和解吸,使其在最后的状态达到平衡的状态。[3]现代离子色谱技术应用范围非常广,制药产业、纺织产业以及食品制造行业等都应用了离子色谱技术。现代科学技术的快速发展 ,为现代离子色谱技术的发展提供了多种可能。同时,日益便捷的操作、精准的环境监测数据为现代离子色谱技术的应用提供了坚实的基础。

2.离子色谱在水质监测中的应用

在日常生活中,离子色谱被广泛用于水质量的检测中,常检测于地下水、饮用水、生活污水以及工业废水、海水等样品进行分析。离子色谱常用于检测样品水中的无机阴、阳离子以及有机酸等。并且可以同一时间对多种样品以及成分进行监测,避免了对环境的二次污染。采用离子色谱方式对水质量进行检测,不仅提高了效率和精准度,同时误差均小于 5%,降低了误差率。[4]

近年来我国社会经济进入高速发展时期,城市化进程不断加快,水资源的污染问题已经成为制约国民经济可持续发展、限制城镇现代化建设的重要因素。统计数字表明,目前全国每年废水排放总量已达716亿吨,其中大部分未经有效处理直接排入江河湖库。中国环保部近日发布的环境监控数据显示,2014 年全国202 个地级及以上城市的地下水水质监测情况中,水质为优良级的监测点比例仅为10.8%,较差级的观测点占比达到45.4%。地表水的污染也非常严重,据统计我国有将 1/4 的地表水处于严重污染状态,甚至不能做为工业用水,而只有不到一半的地表水可作为饮用。上半年,该部监察员对全国主要河道及湖泊的水样进行检测,仅有 49.3%的地表水可以安全饮用[5]多地水源地被污染造成水质恶化,直接影响到人民群众身体健康。所以加强对水质的监测尤为重要。我们用离子色谱法对地表水的无机阴离子进行检测,以监控水的质量。该方法对控制地表水的质量,监控沿河的排污具有重要的指导意义。图 1 显示了离子色谱在水质监测中的具体应用。

 

1地表水中常见无机阴离子的离子色谱

3.离子色谱在大气环境监测中的应用

在大气监测中,离子色谱法可检测的离子或分子有:F-Cl-Br-SO2CO2NOxCN-S2-NH4+、甲醛等,其中SO2NOx是最经常的检测项目。离子色谱主要先将样品置于碱性溶液中,在进行下一步的处理。

大气中的氯化氢含量很低,但是由于各种塑料垃圾燃烧,使得该区域大气氯化氢含量超标。氯化氢浓度过高,导致大气环境污染长期处在这种环境下对居民身体健康及周边生态环境有着严重的影响。相比于传统大气监测方法,离子色谱可以更加准确的测定出大气中氯化氢的含量。Tsai等用离子色谱的方法对大气溶胶中分子量低的二羧酸进行了分析并取得了较好的效果 [6].谭建荣等对广州某国营化工厂空气进行监测,采用TINEBASE-2500离子色谱和ED50电化学检测器用离子色谱法测出SO2的含量并与传统的甲醛缓冲液一盐酸副玫瑰苯胺分光光度法进行比较,充分显示了离子色谱法的优越性。熊开生等人采用美国LACHAT公司生产的IC5000型离子色谱仪用离子色谱法测定了民用建筑室内环境空气中的氨测得的结果与分光光度法比较其灵敏度可以提高10倍以上测量速度更快发展民用建筑室内环境检测具有良好应用前景。气中氯化氢含量低干扰因素多,用传统方法难测定,而离子色谱于分析此类样品具有较大优势。钱飞中等人采用DX-120型离子色谱仪用离子色谱法测定了环境空气中的氯化氢并将此分析方法与常用的硫氰酸汞分光光度法相比,再一次肯定了其优越性 [7] 。郭虹等用离子色谱法对大气中的硫酸雾进行测定,进一步研究了离子色谱法对大气污染物的监测。图2显示了离子色谱在大气环境监测中的具体应用。

 

         2 大气颗粒物中常规阳离子的离子色谱

4.离子色谱在土壤提取液和生物体消解液测定中的应用

离子色谱在土壤中的监测目标包括: Na+K+NH4+ Ca2+ Mg2+ PO43-SO42- NO3-等。[8]在生物体的监测目标包括: F-Cl-NO2-PO43-NO3-SO42-离子色谱的最新应用主要是以解决传统GCHPLC所无法解决的分析难题为主其特征是可电离、无(或弱)紫外吸收的化合物[9]随着离子色谱固定相水平的提高检测技术的完善离子色谱已经广泛应用于:1)生物可电解物质;2)糖类和氨基酸;3)维生素和抗生素;4)蛋白质和多肽等物质的检测。

5.结束语

离子色谱经过近30年的发展,已成为一种比较成熟的分析技术。随着科技的不断发展,离子色谱技术仍会有大的发展空间。仪器将向一体化、小型化发展,如:具有阴离子和阳离子交换功能的混合色谱柱,及寿命长、抗污染能力强的色谱柱等。新的检测手段将扩展离子色谱的应用范围。近年来,对于离子色谱与AASICP-AESICP-MS联用的研究越来越多,离子色谱的高分离能力与其他分析法的定性能力相结合,对解决复合环境污染中复杂分析问题很有帮助,特别是用于检测样品中各种元素的化学形态分析。离子色谱联用技术目前还处于发展阶段,许多问题还未解决,有待进一步发展完善。随着接口和基体消除技术的发展,离子色谱联用技术将会有更加广泛的应用。

 

参考文献

[1] 赵和平.分析离子色谱在环境监测中的应用[J].科技向导,2012年,第36

[2] 王莉.离子色谱的原理及应用.天津科技.2006

[3] 张青春.离子色谱法在地表水监测中的应用[J].化学工程与装备,2010年,第11

[4] 魏复盛.齐文起,.水和废水监测分析方法(第四版)[M].北京:中国环境科学出版社,2003:132-268.

[5] 翟家骥.离子色谱技术在污水检测中的应用和发展趋势[J].化学分析计量,2010年,第19卷,第1

[6]王龙胜,刘思佳 .论离子色谱在环境监测中的应用 [J]. 价值工程 ,2011,30(3):293-293.

[7] 谢涛.离子色谱原理组成及其应用[J].科技信息,2010年,第23

[8]牟世芬, 刘克纳.离子色谱方法及应用[M].北京:化学工业出版社, 2000.6—7

[9]王娟, 李海波. 离子色谱技术在环境监测中的具体应用 [J]. 环境科学导刊 ,2011,30(6):81-83.

 

本刊创刊于1982年,是由自治区科技厅主管、自治区科技信息研究院主办,由自治区科技情报学会协办、国内外公开发行的省级综合性科技刊物,是反映内蒙古自治区科技与经济发展的窗口。杂志入选《中国期刊全文数据(CJFD)》全文收录期刊和《中国学术期刊综合评价数据(CAJCED)统计刊源期刊,《中国核心期刊(遴选)数据库》收录。本刊是公开发行的综合性科技期刊,为月刊,大16开本。本刊坚持以科技创新为目标,融科技、经济、信息、产业、市场为一体,是促进科技成果转化、推动科技进步、加强技术创新,促进经济发展的专业性期刊。