离子色谱法检测生活饮用水中的四种消毒副产物

期刊: 环球科学 2023年第8期 DOI: PDF下载

李婧

​（晋城市自来水有限公司，山西省晋城 048000）

摘要

本方法采用离子色谱法测定饮用水中亚氯酸盐、二氯乙酸、氯酸盐和三氯乙酸四种消毒副产物的含量。水样经过过滤预处理，IonPac AS19分析柱分离，电导检测器检测。该方法操作简单，灵敏度好，准确度高，适用于饮用水中这四种阴离子的测定，结果令人满意。


关键词

亚氯酸盐；二氯乙酸；氯酸盐；三氯乙酸；ICS-1100；离子色谱

正文

 

氯消毒是饮用水处理工艺的重要环节，在杀灭细菌的同时会伴随产生对人类构成威胁的消毒副产物。其中亚氯酸盐（Chlorite）和氯酸盐（Chlorate）进入体内会对血液系统和甲状腺机能产生影响，从而影响人体健康。二氯乙酸（Dichloroacetic acid）和三氯乙酸（Trichloroacetic acid）俗称卤乙酸，它的前驱物质主要是腐殖酸、富里酸和藻类等，其中二氯乙酸对生殖系统发育产生一定的影响，三氯乙酸会影响肝、肾、脾脏等[1]。卤乙酸与具有挥发性、低沸点的消毒副产物三卤甲烷相比较，它的沸点更高、致癌风险是三卤甲烷的50-100倍[2]。GB 5749-2022《生活饮用水卫生标准》[3]对饮用水中各指标有明确要求，二氯乙酸限值为0.05mg/L，三氯乙酸限值为0.1mg/L，氯酸盐和亚氯酸盐限值为0.7mg/L。

晋城市生活饮用水水源为地下水和地表水，采用二氧化氯和次氯酸钠消毒，消毒副产物有二氯乙酸、三氯乙酸和氯酸盐等物质。本文重点针对当地饮用水消毒方式，采用离子色谱法进行亚氯酸盐、二氯乙酸、氯酸盐和三氯乙酸四种消毒副产物的检测。本方法采用离子色谱法测定饮用水中四种阴离子，较GB/T5750-2023[4]，不仅保证了方法高重现性、灵敏度和分离度，而且节省检测时间和检测试剂。

1 实验部分

1.1 实验原理

    水样中待测的消毒副产物阴离子随氢氧化钾淋洗液进入离子交换系统中，利用分析柱对不同离子亲和力不同进行分离，电导检测器测量各离子的电导值，工作站进行数据采集和处理，根据保留时间定性，峰面积定量。

1.2仪器、试剂和样品

ICS-1100离子色谱仪：赛默飞

超纯水系统：四川优普

辅助气：高纯氮气

实验用水：超纯水，电阻率为18.25MΩ·cm

KOH淋洗液发生罐：141062141015，戴安公司购买

过滤器：水相针式滤器，规格0.22µm，上海安谱科学仪器有限公司购买

色谱柱：Dionex IonPacTM AS19分析柱（4×250mm）、Dionex IonPacTM AS19保护柱（4×50mm）

二氯乙酸标准溶液：编号79-43-6, 浓度1000µg/mL

三氯乙酸标准溶液：编号76-03-9，浓度1000µg/mL

氯酸盐标准溶液：编号3811-04-9，浓度1000µg/mL

亚氯酸盐标准溶液：编号7758-19-2，浓度1000µg/mL

混合标准储备液的配制：用移液枪准确移取二氯乙酸0.50mL, 三氯乙酸、氯酸盐、亚氯酸盐1.00mL标准溶液于100.0mL容量瓶中，用超纯水准确定容，得到二氯乙酸浓度为5.00mg/L、三氯乙酸、氯酸盐、亚氯酸盐浓度为10.00mg/L的标准储备液。

标准溶液系列：用重量法将混标储备液稀释配制标准系列点，二氯乙酸浓度为0.025、0.05、0.10、0.15、0.20、0.25mg/L，三氯乙酸、氯酸盐、亚氯酸盐浓度为0.05、0.10、0.20、0.30、0.40、0.50mg/L的标准系列，摇匀备用。

1.3仪器条件

柱温：30℃，取样体积：5mL，进样体积：500µL

流速:1.0mL/min

检测器：Dionex-电导检测器

检测器电流：124mA

淋洗液：KOH梯度淋洗程序，见表1

表1 淋洗液梯度淋洗程序

时间(min)

氢氧化钾浓度(mmol/L)

0-25.0

8

25.1-33.0

50

33.1-43.0

8

1.4 水样采集与预处理

水样采集：用500mL棕色玻璃瓶采集样品，采集后置于0-4℃保存，尽快测定。

水样预处理：样品经0.22µm过滤器进行过滤。

1.5 标准曲线的绘制

按标准系列浓度由低到高的顺序，分别吸取5mL至聚丙烯样品瓶中，用聚乙烯瓶盖封闭，按照1.3设定仪器参数，AS-DV自动进样，变色龙软件采集数据、分析处理。

1.6水样测定和空白试验

将待测水样和空白样品预处理后转移至5 mL进样瓶，在与标准曲线绘制的相同色谱条件下进行分析测定，通过外标法来计算待测组分含量。

2 结果与讨论

2.1 方法线性

 

图1 四种消毒副产物的色谱图

用离子色谱仪进行测定，实验结果表明，待测的四种物质能够完全分离，峰形很好，基线无干扰，所得色谱图见图1。得到各标准样品的保留时间、回归方程、线性相关系数和最低检测质量浓度见表2，可见所测物质在给定的范围内均线性良好。

表2  保留时间、回归方程、相关系数及检出限

序号

化合物

保留时间（min）

回归方程

相关系数

最低检出限（mg/L）

1

亚氯酸盐

8.037

Y=2.62X-0.031

0.9998

0.015

2

二氯乙酸

11.624

Y=1.12X-0.006

0.9996

0.025

3

氯酸盐

13.401

Y=2.68X-0.025

0.9996

0.020

4

三氯乙酸

22.117

Y=1.04X-0.006

0.9998

0.050

2.2 精密度实验

用标准样品配制两个不同浓度点重复测定7次，计算其精密度（RSD％），精密度在0.36%-2.7％之间。

2.3检测限的测定

方法的最低检出限（MDL）为3倍信噪比（s/N）对应的浓度。信噪比测试中，当亚氯酸盐浓度为0.015mg/L，二氯乙酸浓度为0.025mg/L，氯酸盐浓度为0.020mg/L，三氯乙酸浓度为0.050mg/L时，信噪比分别为3.0、3.8、3.5、2.9。

2.4 回收率试验

在样品中加入标准样品，测定回收率，得出四种阴离子加标回收率在97％-104％之间。

回收率=（加标测定浓度－样品浓度）×100％/加标浓度。

2. 5 样品分析

对晋城市三个水厂出厂水应用上述方法进行分析，结果如表3所示。

表3 晋城市出厂水测定结果

序号

化合物

一水厂

出厂水

二水厂

出厂水

三水厂

出厂水

1

亚氯酸盐

<0.015

<0.015

<0.015

2

二氯乙酸

<0.025

<0.025

<0.025

3

氯酸盐

0.054

0.044

0.055

4

三氯乙酸

<0.050

<0.050

<0.050

3 结论

本文参考GB/T5750-2023，结合晋城市水厂消毒方式的实际情况，建立了离子色谱法同时检测生活饮用水中四种消毒副产物阴离子的方法。该方法具有快速高效，分析稳定，操作简便，检测准确度和灵敏度高，满足生活饮用水的水质检测需求，具有较强的实用性。

 

参考文献

[1]沈小星,方士,王薇.饮用水消毒副产物的危害及控制工艺[J]. 水资源保护,2005,21(4):30-33. DOI:10.3969/j.issn.1004-6933.2005.04.009.

[2]崔玉川,崔晓波.饮水是健康之本知识问答[C].2021

[3]生活饮用水卫生标准GB 5749-2022

[4]生活饮用水标准检验方法GB/T 5750-2023


...


阅读全文