离子色谱测定反渗透膜中的阴离子及丙酸

  摘要：反渗透膜技术具有净化率高、成本低和环境友好等优点，使得它在近几十年的时间里发展非常迅速，已经广泛应用于海水和苦咸水淡化、纯水和超纯水制备和废水处理等领域。因此国家对反渗透膜技术的研究很重视，并将其列为科技部计划中的关键课题研究中。

      建立了反渗透膜中阴离子测定的离子色谱方法.采用淋洗液定容，超声萃取的方法对样品进行前处理，高容量阴离子交换分离柱分离，抑制型电导检测器检测。F-、丙酸、Cl-、-和SO42-的线性范围分别为0.02~2.0 mg/L，0.10-10 mg/L 0.01~1.0 mg/L，和0.20-20 mg/L。线性相关系数分别为0.9998，0.9999，0.9993和0.9997。相对标准偏差在0.41~1.42%之间，加标回收率在87~102%之间。该方法简便快捷，准确可靠，适用于反渗透膜生产过程中对阴离子的限量控制。

      引言

      经过近30年的研究开发，我国在反渗透膜技术领域取得了重大突破。在膜制作的过程中通常要引入单体和进行化学改性，一些离子型物质如磺酸基、丙酸、氯化物等被引入了制作工艺中。在反渗透膜的应用中，尤其是纯水和超纯水制备中，离子型物质的存在影响纯水和超纯水的质量，因此有必要对反透膜表面中的离子型物质进行检测，并严格控制膜的制作工艺，从而可以更好地发挥反透膜的作用。对反透膜表面的离子型物质的检测，目前还没查阅到相关文献资料。本文建立了离子色谱电导检测反透膜中的离子型物质的方法，可以实现膜制作过程中对离子型物质的限量控制。

      1 实验部分

       1.1 仪器与试剂

      WY-IC6200 型离子色谱仪（安徽皖仪科技有限股份有限公司）； WY-1自再生抑制器（安徽皖仪科技有限股份有限公司）；WY电导检测器（安徽皖仪科技有限股份有限公司）；WY-Anion-1阴离子分析柱（250 mm × 4.6 mm i.d.）；分析天平（BS 224 S，Sartorius），数控超声波清洗器（JK-100B型，合肥金尼克机械制造有限公司），超纯水机（安徽皖仪科技股份有限公司）。0.45 μm微孔滤膜（艾杰尔科技有限公司），碳酸钠（基准试剂，国药集团有限公司），氟化钠（优级纯，国药集团有限公司），氯化钾（优级纯，国药集团有限公司）丙酸钠（分析纯，国药集团有限公司）硫酸钠（优级纯，国药集团有限公司）

      实验室用水经超纯水机处理。反渗透膜样品为市场上购买产品。

       1.2 色谱条件

      WY-Anion-1阴离子分析柱（250 mm × 4.6 mm i.d.），柱温45℃；以 3.6 mmol/L 碳酸钠为淋洗液进行淋洗，抑制电流为40 mA，流速为0.8 ml/min；电导检测池温度为25℃；进样体积50 μL，峰面积定量。

       1.3 溶液的配制

      3.6 mmol/L Na2CO3：用分析天平**称取0.7632 g的碳酸钠基准试剂定容至2000 mL，摇匀。

      余勇，男，工学学士，安徽皖仪科技股份有限公司，研发工程师，主要从事反渗透膜应用研究

       1.4 样品的处理

      **称取反渗透膜样品0.7415g，用专用剪刀将样品剪成细条状，置于50mL样品瓶中，加入 25mL二次去离子水，摇匀浸泡20 min，室温下超声处理30 min， 过0.45 μm微孔滤膜过滤后，进入离子色谱进行分析。

      2 结果与讨论

       2.1 色谱条件的选择

       由于反渗透膜在制作工艺中用到的原料复杂，除了常规无机盐需要检测外，还有小分子的有机酸，因此需要选择一款高容量的离子色谱交换柱，实现小分子有机酸与常规阴离子的分离，从而保证检测过程的定性和定量准确。本实验选用WY-Anion-1阴离子分析柱，小分子有机酸与常规阴离子的分离比较理想。

       2.2 方法的检出限和线性关系

      在1.2的色谱条件下反渗透膜的离子色谱图如图1。本文采用保留时间定性，外标法定量。

      用标准储备液分别配制不同浓度的混合阴离子和丙酸标准溶液，在1.2的色谱条件下进行测定，并对各离子的标准峰面积与对应离子的浓度绘制标准曲线。得到标准曲线及相关系数如表 1所示。

       2.3 重线性和回收率

       准确称取样品1.0000g，平行测定5次，根据检测结果计算其相对标准偏差，分别为F- 0.56%、Cl- 0.41 %、SO42- 0.67 %、丙酸1.42%。表明，该方法的精密度较好，符合要求。

      如表2加入一定量待测样品测定方法的回收率，准确称取样品1.0000g，平行测定3次，加入一定量的F-、Cl-、SO42-、丙酸，测定其含量，计算其加标回收率结果见表2。 由表2所示F-、Cl-、SO42-、丙酸的加标回收率在87~102%，表明该方法准确可靠，可用于反渗透膜中阴离子及丙酸的定量分析。

       2.3 样品分析

       采用本方法分析了10种反渗透膜样品中的F-、Cl-、SO42-、丙酸。结果表明，F-的含量在0.03~7.45 ug/g之间 、Cl-的含量在1.65~5.70 ug/g之间 、SO42的含量在12.6~85.3 ug/g之间、丙酸-的含量在0.12~5.0ug/g之间。这些离子含量换算公式如下：

      m=C•V•1000 / M

      其中m表示每克反渗透膜中该离子的含量（μg/g），C表示处理后的反渗透膜水样中该离子的浓度（mg/L），V表示反渗透膜样品定容体积（L），M表示称取样品的重量（g）

      3 结语

       本文建立了离子色谱电导检测同时分析10种反渗透膜样品中F-、Cl-、SO42-、丙酸的方法。经方法学考察，该方法具有较高的重复性和灵敏度，回收率满足要求，适用于反渗透膜中F-、Cl-、SO42-、丙酸的批量检测。