酸雨测定

1. 酸雨测定 －－单柱离子排斥-阳离子交换色谱测定酸雨成分

2. 　　　　　酸雨概况 • 酸雨是指pH值小于5.6的雨水、冻雨、雪、雹、露等大气降水。 • 大气中的二氧化硫和二气化氮是形成酸雨的主要物质。其成分中，H2SO4占60%，HNO3占32%，HCl占 6%，其余是碳酸和少量有机酸。大气中的SO2和NO2主要来源于煤和石油的燃烧，它们在空气中氧化剂的作用下形成溶解于雨水的各种酸。 • 酸雨危害森林、海洋、土壤、建筑物及人体等，号称“空中死神”。因此，酸雨中阴、阳离子的分析对研究酸雨的成因及其预防有重要的作用。

3. 传统测定方法 • 雨水中的阴离子主要有Cl-、NO3-、SO4２-，阳离子主要有H+、Na+、K+、NH4+、Ca２+、Mg２+。离子色谱作为测定雨水中阴、阳离子特别是阴离子的方法已获得广泛应用，但其中的阴离子和一价阳离子、二价阳离子需使用阴离子交换柱和阳离子交换柱以及不同的淋洗液分别进行分离和测定，使得分析步骤烦琐。 • 阴离子与Ca2+、Mg2+的同时测验均以EDTA等络合剂为淋洗液，使之变为稳定的EDTA络阴离子后，用阴离子交换拄与无机阴离子分离。

4. 单柱离子排斥-阳离子交换色谱法 • 实验方法简述 以DL-苹果酸-甲醇水溶液为淋洗液，用TSK gel OA-PAK型离子排斥-离子交换色谱柱，用电导检测法对雨水中的阴、阳离子同时进行分离、测定。 • 仪器与试剂 HIC-10AS离子色谱仪，CDD-6A电导检测器，300mmx7.8mm I.D TSK gel OA-PAK色谱柱，X-t记录仪，QC50超声波清洗器，Twin B-212 pH计。 　用干燥过的NaCl、CaCl2 、NH4NO3、MgSO4、NaF分别配制成1000mg/L的储备溶液，DL-苹果酸配制0.5mol/L溶液，甲醇（>=99.5%），使用时根据需要稀释。上述试剂均为分析纯，溶液须用二次蒸馏水配制。

5. 液相色谱柱

6. 结果分析 • DL-苹果酸浓度对阴离子保留时间的影响 • 随着淋洗液中DL-苹果酸浓度的增大，淋洗液pH值降低，各阴离子的保留时间增大。在离子排斥色谱中，阴离子的分离是基于它所受到的Donnan排斥作用不同而完成的。强离解组分，如SO42-，受到排斥作用大，不易被保留。而非离解组分，如乙二醇，受到排斥作用小，易被保留。因此，阴离子离解程度的差别是其分离的重要依据，而淋洗液的pH值是影响其离解的重要因素。pH值越高，离解度越大，由离子排斥所引起的保留就越小；反之亦然。

7. DL-苹果酸浓度对阳离子保留时间的影响 • 随着淋洗液中DL-苹果酸浓度的增大，各阳离子的保留时间降低。根据阳离子交换色谱的保留值方程lgtr’=-nlg[EMm+]+常数（tr’为调整保留时间， [EMm+]代表在流动相中淋洗液阳离子的浓度，m、n代表淋洗液阳离子和样品阳离子的电荷数。）

8. 甲醇浓度、流速、温度的影响 • 各阴离子的保留时间随甲醇浓度而变化很小，一价阳离子的保留时间随甲醇浓度的增加而延长，但二价阳离子的保留时间随甲醇浓度的增加而缩短。 • 在离子排斥色谱中，样品阴离子的分离程度受由流动相向固定相的扩散控制，淋洗液流速是影响扩散的重要因素。流速加快，阴离子的扩散受到抑制，使保留时间缩短。 • 在阳离子交换色谱中，增大淋洗液流速，传质速度加快，使样品阳离子保留时间缩短。因此，淋洗液流速增大，各离子的保留时间缩短。 • 温度升高，样品组分在淋洗液中的离解增大，因而会减小排斥色谱中阴离子的保留时间；同时，色谱柱内传质速度加快，离子交换色谱中阳离子的保留时间也会缩短。

9. 样品分析 • 综上，选择5.0x10-3mol/L DL-苹果酸-5.0%甲醇的水溶液为淋洗液，流速0.8ml/min，柱温20。C，实现SO４2-、Cl- 、NO3- 、F- 、Na+ 、NH4+ 、K+ 、Mg2+ 、Ca2+９种离子的同时分离和检测。 • 样品分析 取雨水样品经0.45μm微孔滤膜过滤后，按色谱条件（淋洗液5.0x10-3mol/L苹果酸-5.0%- 甲醇水溶液，流速0.8ml/min，进样量25μL，电导检测器１μS/cm，柱温20。C。淋洗液须经超声脱气后使用。）测定,可得到相对偏差小于3.00%的结果。

10. THE EHD 翁沂 03088036

11. 资料来源 • ＜中国酸雨研究＞　北京：中国环境科学出版社，1997 • http://www.enviorolink.org(环境资源库） • http://www.analysis.org.cn(中国分析网） • http://www.kepu.com.cn（中国科普馆）