纯水中无机阴离子种类及检测方法

沈新 高一鸣 李春华 王绪岩 / .上海市进才中学；.上海市计量测试技术研究院

0 引言

水是由氢、氧两种元素组成的无机物质，在常温常压下为无色无味的透明液体。在工业生产中，水也可用来清洗和溶解物质，是常见的优质溶剂。纯水是指自然界中的水经过净化处理后得到的杂质极少的水，常见的有蒸馏水、注射用水、仪器分析用高纯水和集成电路产业用的电子级水。

纯水中无机阴离子种类及含量一直被人们广泛关注，不同种类纯水中的阴离子种类及限量的相关标准也各不相同。早在1985年国家卫生部就颁布了GB 5749-85《生活饮用水卫生标准》，该标准的全部技术内容均为强制性标准，水质指标有35项。现行执行的《生活饮用水卫生标准》于2006年修订，水质指标数量增加至106项，包括限定了硝酸盐、氯化物等的含量；2020版《中国药典》延续了之前版本对于纯化水及注射用水中阴离子含量的要求[1]；GB/T 33087-2016《仪器分析用高纯水规格及试验方法》规定了高纯水中氯离子的含量[2]，以此作为高纯水中综合阴离子含量的评判指标； GB/T 11446-2013 《电子级水》中更加严格地规定了集成电路产业所用的电子级水中7项阴离子含量的指标[3]，该指标要求与美国标准ASTM D5127-2013相同，凸显阴离子含量对于纯水质量控制的重要性[4]。

通过离子色谱探索了不同种类纯水中无机阴离子的种类，并建立F-、Cl-、Br-、NO3-、SO42-、PO43-六种无机阴离子准确定量方法，测定了5份不同品种的纯水。

1 仪器与试剂

1.1 仪器

离子色谱仪（Thermo ICS-6000）。

1.2 试剂

F-、Cl-、Br-、NO3-、SO42-、PO43-混合标准品，Milli-Q电子级水。

2 分析方法

2.1 离子色谱分析条件

选择的离子色谱分析条件如表1所示。

2.2 纯水样品

取水前需佩戴手套，所用试剂瓶及样品瓶需用电子级水清洗9次，并取纯水样品的中段进行检测。

3 结果与讨论

3.1 离子色谱分离条件的优化

由于F-与甲酸根离子、乙酸根离子出峰时间较为接近，因此，以10 mmol/L较低浓度氢氧化钾溶液开始洗脱，确保F-检测不被干扰。由于PO43-与色谱柱键合能力较强，难以洗脱，最终提升氢氧化钾溶液浓度至50 mmol/L使PO43-洗脱，因此，以10～50 mmol/L氢氧化钾溶液梯度洗脱方式开展试验。

3.2 空白试验

本实验选择Milli-Q电子级水进行空白试验，如图1所示。结果表明，在该分析方法下空白样品中阴离子含量极低，仅含有10 ng/L的NO2-离子，对于被测阴离子无影响，可以开展试验。

图1 Milli-Q电子级水空白试验谱图

3.3 精密度试验

按照2.1部分的分析条件进行测定，采用一定量的 F-、Cl-、Br-、NO3-、SO42-、PO43-混合标准溶液，连续进样5次分析。分别记录各离子的峰面积，计算相对标准偏差RSD，各离子峰面积的RSD均小于1.5%，重复性良好，结果见表2所示。

表2 精密度试验 单位：μS·min

3.4 标准曲线

配 制 0.5 μg/L、1.0 μg/L、2.0 μg/L、5.0 μg/L、10.0 μg/L 5份不同浓度的的标准工作溶液，在选定的分析条件下，平行进样分析，以离子峰面积为纵坐标，以浓度为横坐标，根据线性回归方程，绘制相应的离子标准曲线，各离子标准曲线线性相关系数均大于0.99。各离子标准曲线见图2，峰形谱图见图3，线性相关系数结果见表3。

图2 离子标准曲线

图3 标准曲线谱图及峰形

表3 各离子标准曲线及线性相关系数

3.5 纯水中阴离子种类及含量

选择5份纯水样品，包括两种品牌蒸馏水-1、蒸馏水-2；某医疗机构注射用水-1；某品牌纯水机产电子级水-1、电子级水-2。依据3.1中的分析方法进行测定。

测定结果见表4、表5，5份纯水中均有F-、Cl-、Br-、NO3-、SO42-、PO43-等阴离子，具体含量见表格。

表4 5份纯水样品中阴离子的种类及各离子的峰面积 单位：μS·min

表5 5份纯水样品中阴离子的含量 单位μg·kg-1

4 结语

利用离子色谱初步探索了纯水中常见无机阴离子的种类，5份纯水中均有F-、Cl-、Br-、NO3-、SO42-、PO43-无机阴离子。进而建立了F-、Cl-、Br-、NO3-、SO42-、PO43-六种无机阴离子的测定方法，各离子检测结果的精密度RSD＜ 1.5%（n= 5），标准曲线线性相关系数r＞ 0.99。采用的方法准确、快速、重复性好。