CN101509904A - 同时分析水样中硅酸盐和磷酸盐的低压离子色谱法 - Google Patents

Abstract

一种同时分析水样中硅酸盐和磷酸盐的低压离子色谱法，分析仪器的工作压力为2～3×10⁵Pa，分析检测流路由依次串联连接的阴离子交换柱、混合器、反应器和光学流通池组成，包括以下步骤：(1)在分析检测流路中，洗脱液E与显色液R混合，所形成的混合液进入光学流通池产生基线被测绘；(2)在分析检测流路中，试样所含硅酸盐和磷酸盐被阴离子交换柱吸附，阴离子交换柱所吸附的硅酸盐和磷酸盐被洗脱液E洗脱并携带进入混合器与经显色液流路进入分析检测流路的显色液R混合，所形成的混合液进入反应器继续混合并发生反应生成有色络合物，含有色络合物的溶液通过光学流通池产生谱图被测绘。

Description

同时分析水样中硅酸盐和磷酸盐的低压离子色谱法

技术领域

本发明属于水样中硅酸盐、磷酸盐的分析方法，特别涉及一种同时分析硅酸盐和磷酸盐的方法。

背景技术

水样中硅酸盐、磷酸盐的分析，现有技术通常采用流动注射法分别进行检测，即硅酸盐、磷酸盐分别采用不同的试剂体系，一次操作只能获得水样中硅酸盐或磷酸盐的检测结果。

Nobutake Nakatani等公开了一种通过离子排斥色谱和柱后衍生同时分析河水中硅酸盐和磷酸盐的方法(见ANALYTICA CHIMICA ACTA 2008，619，110～114)，该方法通过一次操作虽然既能获得硅酸盐的检测结果，又能获得磷酸盐的检测结果，但由于采用离子排斥色谱(阳离子柱)并在高压下进行分析，因而分析成本高，仪器设备较复杂。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种同时分析水样中硅酸盐和磷酸盐的低压离子色谱法，采用此种方法，不仅通过一次操作就能获得硅酸盐和磷酸盐的检测结果，而且分析成本降低，操作简单方便。

本发明所述同时分析水样中硅酸盐和磷酸盐的低压离子色谱法在低压下操作，通过在分析检测流路中设置阴离子交换柱，利用硅酸盐和磷酸盐与阴离子交换柱的不同亲和力而形成的差速迁移(磷酸盐与阴离子交换柱的亲和力大于硅酸盐与阴离子交换柱的亲和力)实现同时分析(硅酸盐的谱峰在前，磷酸盐的谱峰在后)。

本发明所述同时分析水样中硅酸盐和磷酸盐的低压离子色谱法，使用包括样品流路、洗脱液流路、显色液流路、进样阀和分析检测流路的分析仪器，分析仪器的工作压力为2～3×10⁵Pa，所述分析检测流路由依次串联连接的阴离子交换柱、混合器、反应器和光学流通池组成，包括以下步骤：

(1)使洗脱液E经洗脱液流路、进样阀进入分析检测流路，使显色液R经显色液流路进入分析检测流路，在分析检测流路中，洗脱液E与显色液R混合，所形成的混合液进入光学流通池产生基线被测绘；

(2)在洗脱液E的推动下，试样S经样品流路、进样阀进入分析检测流路，在分析检测流路中，试样所含硅酸盐和磷酸盐被阴离子交换柱吸附，阴离子交换柱所吸附的硅酸盐和磷酸盐被洗脱液E洗脱并携带进入混合器与经显色液流路进入分析检测流路的显色液R混合，所形成的混合液进入反应器继续混合并发生反应生成有色络合物，含有色络合物的溶液通过光学流通池产生谱图被测绘；

(3)依次使用一系列硅酸盐、磷酸盐浓度已知的标样代替试样S，重复上述步骤(1)和(2)，得到一系列标样谱图；

(4)将所述试样S的谱图与所述一系列标样谱图比较，计算得出所述试样S中的硅酸盐、磷酸盐含量。

上述方法中，所述洗脱液E为NaCl水溶液，所述显色液R为十二烷基磺酸钠-硝酸-钼酸钠水溶液。所述洗脱液E中，NaCl的浓度为3g/L～7g/L。所述显色液R中，十二烷基磺酸钠的浓度为5×10^-4mol/L～7×10^-4mol/L，硝酸的浓度为0.1mol/L～0.3mol/L，钼酸钠的浓度为0.04mol/L～0.06mol/L。

上述方法中，光学流通池的光程为20mm～30mm，检测波长为360nm～390nm。

本发明具有以下有益效果：

1、采用本发明所述方法，使用一套仪器、一种试剂体系、通过一次操作就能同时获得硅酸盐和磷酸盐的检测结果，既可节约分析时间，又可减少分析仪器的配置和分析试剂的使用。

2、相对于Nobutake Nakatani等公开的方法，提供了一种不同构思的技术方案，由于在低压下操作，所使用仪器为低压仪器，与NobutakeNakatani等公开的方法相比，仪器结构更简单，分析成本更低。

3、本发明所述方法灵敏度高，SiO₃-Si的检出限可达0.02mg/L，PO₄-P的检出限可达0.03mg/L。

附图说明

图1是本发明所述同时分析水样中硅酸盐和磷酸盐的低压离子色谱法的工艺流程图，也是配套的分析仪器的结构简图。

图2是采用本发明所述方法对标样进行分析的谱图；

图3是采用本发明所述方法对标样进行分析绘制的工作曲线，其中，图3-1是硅酸盐工作曲线，图3-2是磷酸盐工作曲线。

图中，1—低压泵、2—自动进样阀、3—阴离子交换柱、4—混合器、5—反应器、6—光学流通池、7—光学检测器、8—计算机处理***、S—被测试样或标样、E—洗脱液、R—显色液、W—废液。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明所述同时分析水样中硅酸盐和磷酸盐的低压离子色谱法作进一步说明。

实施例1

本实施例通过标样的分析进行精密度测定，步骤如下：

1、硅酸盐—磷酸盐标样的配制

(1)SiO₃-Si标样母液的配制

将Na₂SiF₆在105℃烘干1小时，然后置于干燥器中冷却至室温。称取烘干并冷却后的Na₂SiF₆1.0045g于500ml容量瓶中加去离子水溶解、定容，配制成SiO₃-Si浓度为300mg/L的母液避光保存；

(2)PO₄-P标样母液的配制

将磷酸二氢钾在110～115℃烘干1～2小时，然后置于干燥器中冷却至室温。称取烘干并冷却后的磷酸二氢钾1.318g于1000ml容量瓶中加去离子水溶解、定容，配制PO₄-P浓度为300mg/L的母液备用；

(3)取少量SiO₃-Si标样母液和PO₄-P标样母液，用去离子水稀释成含PO₄-P浓度3.4mg/L、含SiO₃-Si1.4mg/L的混合标准溶液。

2、洗脱液E的配制

称取NaCl3g加去离子水配制成NaCl浓度为3g/L的洗脱液E。

3、显色液R的配制

称取钼酸钠12.1g放入1000ml容量瓶中，加去离子水400ml，再加入十二烷基磺酸钠0.16g、浓HNO₃(14mol/L)14.3ml，当钼酸钠溶解后，加水至标线，即配制成十二烷基磺酸钠的浓度为6×10^-4mol/L、硝酸的浓度为0.2mol/L、钼酸钠的浓度为0.05mol/L的显色液。

4、标样谱图的测试绘制

采用按图1所示的工艺流程设计的低压离子色谱仪进行测试，仪器中的低压泵1为三通道低压蠕动泵，泵流量0.2～1.0ml/min，工作压力2～3×10⁵Pa。光学流通池6为28mm光程，检测波长为390nm。反应器4为盘管式结构，由内径为0.5mm的聚四氟乙烯管绕制而成，长度为4.5m；混合器4为三通结构。阴离子交换柱3截面直径φ5mm、柱长30mm，柱填料为含有季胺官能团的阴离子交换树脂。所述阴离子交换树脂可购买市售商品(型号Dowex1，美国生产)，也可自制，其制备方法见《离子交换与吸附树脂》(何炳林、黄文强主编，上海科技教育出版社，1995年2月)。

首先进行基线测绘，打开仪器的电源开关，在低压泵1的驱动下，洗脱液E经洗脱液流路、进样阀2进入分析检测流路，并经分析检测流路中的阴离子交换柱3进入混合器4与经显色液流路进入分析检测流路中的混合器4的显色液R混合，所形成的混合液进入光学流通池6，光学检测器7将信号传输给计算机处理***8即在计算机显示屏上绘出一条基线。基线测绘完成后，由低压泵1将标样S经样品流路、进样阀2送入分析检测流路，标样S在洗脱液E的推动下进入分析检测流路中的阴离子交换柱3，所含硅酸盐和磷酸盐被阴离子交换柱吸附，阴离子交换柱3所吸附的硅酸盐和磷酸盐被洗脱液E洗脱并携带进入混合器4与经显色液流路进入分析检测流路的显色液R混合，所形成的混合液进入反应器5继续混合并发生反应生成有色络合物，含有色络合物的溶液进入光学流通池6，光学检测器7将信号传输给计算机处理***8即在计算机显示屏上绘出被测标样的谱图，如图2所示。从图2可以得出：SiO₃-Si的相对标准偏差为3.11％，PO₄-P的相对标准偏差为1.33％，均满足分析要求。

实施例2

本实施例测定标样的工作曲线，步骤如下：

1、硅酸盐—磷酸盐标样的配制

(1)SiO₃-Si标样母液的配制

SiO₃-Si标样母液的配制与实施例1相同。

(2)PO₄-P标样母液的配制

PO₄-P标样母液的配制与实施例1相同。

(3)SiO₃-Si和PO₄-P标样的配制

分别吸取少量步骤(1)配制的SiO₃-Si标样母液与步骤(2)配制的PO₄-P标样母液，用去离子水稀释，配制成如下SiO₃-Si和PO₄-P系列标样：

PO₄-P0.120mg/L；SiO₃-Si1.40mg/L、PO₄-P0.250mg/L；SiO₃-Si2.80mg/L、PO₄-P0.50mg/L；SiO₃-Si4.20mg/L、PO₄-P1.00mg/L；SiO₃-Si5.50mg/L、PO₄-P1.50mg/L；SiO₃-Si5.60mg/L、PO₄-P2.00mg/L；SiO₃-Si8.40mg/L、PO₄-P3.00mg/L；SiO₃-Si11.20mg/L、PO₄-P4.00mg/L。

2、洗脱液E的配制

称取NaCl7g加去离子水配制成NaCl浓度为7g/L的洗脱液E。

3、显色液R的配制

称取钼酸钠14.52g放入1000ml容量瓶中，加去离子水400ml，再加入十二烷基磺酸钠0.187g、浓HNO₃(14mol/L)21.5ml，当钼酸钠溶解后，加水至标线，即配制成十二烷基磺酸钠的浓度为7×10^-4mol/L、硝酸的浓度为0.3mol/L、钼酸钠的浓度为0.06mol/L的显色液。

4、标样谱图的测试绘制

将步骤1配制的一系列硅酸盐和磷酸盐标样S用实施例1所述仪器、按实施例1所述方法操作，获得一系列标样谱图，根据标样谱图绘制的工作曲线见图3，从图3可以看出：所获工作曲线的线性关系良好。

实施例3

本实施例分析江河水中所含硅酸盐和磷酸盐，步骤如下：

1、洗脱液E的配制

与实施例2相同。

2、显色液R的配制

与实施例2相同。

3、试样谱图的测试绘制

将试样S用实施例1所述仪器、按实施例1所述方法操作，获得试样谱图。

4、试样测试结果计算

将所述试样S的谱图与实施例2一系列标样谱图比较，根据实施例2的工作曲线，计算得出所述试样S中的硅酸盐、磷酸盐含量。

Claims (5)

1、一种同时分析水样中硅酸盐和磷酸盐的低压离子色谱法，其特征在于使用包括样品流路、洗脱液流路、显色液流路、进样阀和分析检测流路的分析仪器，分析仪器的工作压力为2～3×10⁵Pa，所述分析检测流路由依次串联连接的阴离子交换柱、混合器、反应器和光学流通池组成，所述方法包括以下步骤：

(1)使洗脱液E经洗脱液流路、进样阀进入分析检测流路，使显色液R经显色液流路进入分析检测流路，在分析检测流路中，洗脱液E与显色液R混合，所形成的混合液进入光学流通池产生基线被测绘；

(2)在洗脱液E的推动下，试样S经样品流路、进样阀进入分析检测流路，在分析检测流路中，试样所含硅酸盐和磷酸盐被阴离子交换柱吸附，阴离子交换柱所吸附的硅酸盐和磷酸盐被洗脱液E洗脱并携带进入混合器与经显色液流路进入分析检测流路的显色液R混合，所形成的混合液进入反应器继续混合并发生反应生成有色络合物，含有色络合物的溶液通过光学流通池产生谱图被测绘；

(3)依次使用一系列硅酸盐、磷酸盐浓度已知的标样代替试样S，重复上述步骤(1)和(2)，得到一系列标样谱图；

(4)将所述试样S的谱图与所述一系列标样谱图比较，计算得出所述试样S中的硅酸盐、磷酸盐含量；

所述洗脱液E为NaCl水溶液，所述显色液R为十二烷基磺酸钠-硝酸-钼酸钠水溶液。

2、根据权利要求1所述的同时分析水样中硅酸盐和磷酸盐的低压离子色谱法，其特征在于所述洗脱液E中，NaCl的浓度为3g/L～7g/L。

3、根据权利要求1或2所述的同时分析水样中硅酸盐和磷酸盐的低压离子色谱法，其特征在于所述显色液R中，十二烷基磺酸钠的浓度为5×10^-4mol/L～7×10^-4mol/L，硝酸的浓度为0.1mol/L～0.3mol/L，钼酸钠的浓度为0.04mol/L～0.06mol/L。

4、根据权利要求1或2所述的同时分析水样中硅酸盐和磷酸盐的低压离子色谱法，其特征在于光学流通池的光程为20mm～30mm，检测波长为360nm～390nm。

5、根据权利要求3所述的同时分析水样中硅酸盐和磷酸盐的低压离子色谱法，其特征在于光学流通池的光程为20mm～30mm，检测波长为360nm～390nm。

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