固定相基質:采用高交聯度(8-12%)聚苯乙烯 - 二乙烯苯(PS/DVB)基質,耐酸堿范圍寬(pH 2-12),適配飲用水中性 / 弱堿性基質,且機械穩定性強(柱壓波動≤5%);
交換基團與容量:選用季銨鹽型交換基團(-N+(CH?)?),交換容量控制在 0.01-0.05 meq/g(低容量設計減少基質離子競爭,提升氟離子分離度),如 Dionex IonPac AS11-HC 柱(4×250mm)或 Thermo Scientific Dionex IonPac AS20 柱;
粒徑與柱效:選擇 5-7μm 粒徑固定相,理論塔板數(N)≥3000/m(硝酸鹽)、≥2500/m(氟離子),確保低濃度下峰形對稱(拖尾因子 T=0.9-1.1)。
淋洗液組成:采用碳酸鈉 - 碳酸氫鈉混合淋洗液(梯度洗脫),初始階段用低濃度淋洗液(3.5mmol/L Na?CO? + 1.0mmol/L NaHCO?),優先洗脫氟離子(避免與水負峰重疊);10min 后切換至 8.0mmol/L Na?CO? + 2.0mmol/L NaHCO?,加速硝酸鹽洗脫,總分析時間控制在 15min 內(較等度洗脫縮短 40%);
流速與柱溫:流速設定為 1.0mL/min(兼顧柱效與壓力,柱壓≤25MPa),柱溫維持 30℃(恒溫控制減少保留時間波動,RSD≤0.5%);
抑制器選擇:搭配陰離子電解抑制器(如 Dionex AERS 500),抑制背景電導(從 300μS/cm 降至 5μS/cm 以下),提升氟離子與硝酸鹽的響應靈敏度(檢出限分別降至 5μg/L、20μg/L)。
快速過濾凈化:飲用水樣品經 0.22μm 尼龍濾膜過濾(去除懸浮物,避免堵塞色譜柱),無需酸化(防止氟離子與氫離子結合形成 HF,影響檢測);
基質干擾掩蔽:針對高氯離子水樣(>50mg/L),添加 0.5%(w/v)磷酸氫二鉀溶液作為掩蔽劑(與氯離子形成弱絡合物,減少其對氟離子的競爭),加標回收率從 85%-90% 提升至 95%-105%;
稀釋控制:若硝酸鹽濃度超線性范圍(>50mg/L),用超純水(電阻率≥18.2MΩ?cm)稀釋至 0.1-10mg/L 區間,確保定量線性相關系數 R2≥0.999。
線性范圍與檢出限:氟離子在 5-1000μg/L、硝酸鹽在 20-10000μg/L 范圍內線性良好(R2 均>0.9995),方法檢出限(MDL)分別為 3μg/L、15μg/L,滿足痕量檢測需求;
精密度與準確度:對同一飲用水樣品(氟離子 350μg/L、硝酸鹽 2.8mg/L)平行測定 6 次,峰面積 RSD 分別為 1.2%、0.8%,加標回收率(加標量為實測值 1 倍)達 96%-103%;
抗干擾能力:在 50mg/L 氯離子、20mg/L 硫酸根存在下,氟離子與硝酸鹽的分離度仍保持 2.1(>1.5 定量要求),峰形無畸變。
自來水樣品:氟離子含量 80-220μg/L(均符合國標),硝酸鹽 1.2-3.5mg/L(無超標);
井水樣品:6 份井水氟離子超標(1.2-1.8mg/L),3 份硝酸鹽超標(11.5-15.2mg/L),與離子選擇電極法、分光光度法對比,結果偏差<5%,且可同步出具兩類離子檢測報告(效率提升 1 倍)。
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