离子色谱在砷化物形态分析中的应用

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1、第22卷　第4期环　境　化　学Vol.22,No.42003年　　7月ENVIRONMENTALCHEMISTRYJuly2003离子色谱在砷化物形态分析中的应用刘勇建　牟世芬(中国科学院生态环境研究中心,Dionex中国有限公司应用研究中心,北京,100085)砷的分析方法最初有光度法、原子吸收光谱法和极谱法等,但这些方法仅能用于总砷,不能用于砷的形态分析.因而又发展了电感耦合等离子体质谱法(ICP2MS)、离子色谱法(IC)、气相色谱法、气相色谱2原子吸收光谱联用、液相色谱2质谱联用、离子色谱2电感耦合等离子体质谱、离子色谱2原子吸收/发射光谱联用技术等.由于砷化物在水中多

2、以离子形式存在,采用离子色谱法能同时分析不同形态的砷离子.同时,采用电感耦合等离子体质谱及原子吸收光谱测定砷化物具有较高的灵敏度,因此,离子色谱及离子色谱与电感耦合等离子体质谱、原子吸收/发射光谱的联用技术在砷化物的形态分析中得到了较多的应[1—8]用.1　直接测定法砷化物的直接测定法主要有电导检测法、紫外/可见检测法和安培检测法.采用电导检测砷化物时,因电导检测器为非选择性检测器,砷化物与其它离子间的分离是其能否[9]被准确测定的关键.Steiber等选用表面磺化的苯乙烯2二乙烯基苯树脂填充的阴离子色谱柱,以碳酸钠/碳酸氢钠为淋洗液分离了样品溶液中的As(Ⅴ)和常见阴离子,结

3、果表明,As(Ⅴ)和其它阴离子[10]间可充分分离,As(Ⅴ)可被准确定量,但采用电导检测器直接测定的检测灵敏度较低.Hansen等认为,采用DionexASS3×250mm阴离子色谱柱时,碳酸钠/氢氧化钠淋洗液比常用的碳酸钠/碳酸氢钠淋洗液的分离效果好.通过将溶液中的As(Ⅲ)氧化为As(Ⅴ),可以测定溶液中无机砷的总量.[11]As(Ⅲ)具有电化学活性,可用安培检测器测定.Li等发展了一种同时测定As(Ⅲ)和As(Ⅴ)-1-1的IC方法,选用DionexIonPacAS4A2SC阴离子交换色谱柱,以210mmol·lNaHCO3和515mmol·lNa2CO3(pH515)

4、为淋洗液,分别以电化学检测器和分光光度检测器测定了样品中的As(Ⅲ)和As(Ⅴ).用于As(Ⅲ)测定的最佳施加电位为+0135V.用于测定As(Ⅴ)的显色是基于TritonX2100存在时,砷钼杂多酸与铋形成的离子缔合物,于波长700nm处检测.进样量为75μl时,其检测限对As-1-1(Ⅲ)和As(Ⅴ)分别为219μg·l和13μg·l.[12—15]Tan和Dutrizac用IonpacAS4色谱柱,分别用碳酸钠/碳酸氢钠,碳酸钠/氢氧化钠为淋洗液分离As(Ⅲ)和As(Ⅴ),并分别用电化学、电导和紫外检测器进行了测定.对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的检-1-1出限分别为5μg·l

5、和22μg·l.2　离子色谱2电感耦合等离子体2质谱联用技术ICP2MS对砷化物有较高的检测灵敏度.同时ICP2MS与IC联用非常方便,因此,IC2ICP2MS联用技术在砷化物的分析中得到了较多的应用.离子色谱2质谱联用测定砷化物时,淋洗液的选择受所用色谱柱及其功能基的影响较大.DionexIonPacAS7色谱柱是以烷基季铵为功能基的阴离子交换色谱柱,选用硝酸为淋洗液进行梯度淋洗(浓-1-1度从015mmol·l到50mmol·l,pH从313到113),5种砷化物(As(Ⅲ)、As(Ⅴ)、砷甜菜碱、二甲基2003年2月12日收稿.4期　　　　　　　　刘勇建等:离子色谱在砷化

6、物形态分析中的应用405砷酸和砷胆碱)可在12min内完全分离.DionexIonPacAS4A2SC色谱柱以烷醇季铵为功能基,应选用-1-15mmol·lNa2CO3和40mmol·lNaOH淋洗As(Ⅲ)和As(Ⅴ).由于AS4A2SC色谱柱可与有机溶剂兼容,可在淋洗液中加入4%(V/V)甲醇来提高检测灵敏度.砷化物经两种色谱柱分离后,用ICP2MS检[16]测,两种方法所获结果基本相同.离子色谱分离砷化物时,淋洗液的强度、pH值及柱温对分离效[17]果有较大的影响.Inoue等研究了酒石酸的浓度、pH值及柱温对砷酸、甲基砷酸、二甲基砷酸、氧化三甲胂及砷甜菜碱在Excelp

7、akICS2A35色谱柱上的保留特性.结果表明,淋洗液pH值为3时这5种化合物可获得最佳的分离效果;柱温对被测物在色谱柱上的保留没有影响,但可有效地提高化合物间的分离度,改善色谱峰形.通过两根ICS2A35色谱柱串联,5种砷化物可得到有效的分离.另外,这5种砷化物对酒石酸的浓度及柱温的要求也不相同.砷甜菜碱、As(Ⅲ)和二甲基砷酸在较高柱温和较低浓度淋洗液条件下分离效果最好;而在较低柱温和较高浓度淋洗液条件下,甲基砷酸、As(Ⅴ)和氯离子可获得较好的分离.因此,为了在同一色谱条件下分离这5种