2009年5月
四川大学学报(自然科学版)
第46卷增刊1
JournalofSichuanUniversity(NaturalScienceEdition)
文章编号:0490-6756(2009)suppl1-0265-04
超声波提取一离子色谱法
定空气中的硫酸雾
龙素群1，钟志京1，郑创新2，梁霞l
O.中国工程物理研究院核物理与化学研究所，绵阳621900;
2.国家准达岩土工程有限公司，成都610060)
May2009
VoI.46suppI.1
摘要:建立了一种以超声波提取空气中的硫酸雾，用离子色谱仪进行分析的方法，超声波提
取时间短，效率高.用离子色谱仪来进行定量分析，具有简便、快速、准确的特点.方法的检测限
可以达到1.0μg/m3.
关键词:超声波提取;离子色谱;硫酸雾
中图分类号:0441文献标识码:A
Determinationofvitriolfogingasbyusingultrasonicextration
andioncgromatographicmethod
LONGSu-Qun
1
,ZHONGZhi-Jing1,ZHENGChuang-Xin
2
,ZengMin
1
(1.InstituteofNuclearPhysicsandChemistry.ChineseAcademyof
EngineeringPhysics.Mianyang621900,China;
2.SichuanZhundaGeotechnicalEngineeringCo.?Ltd.Chengdu610060.China)
Abstract:Vitriolfogingasareextractedbyultrasonicandanalyzedbyionchromatography.Theextrac
tiontimeisshorterwhiletheextractionrateishigher.UsingtheIC,thequantificationofVitriolFog
canbedone.IthavecharacteristicsofSimple,rapid,exact.ThedetectionlimitofVitriolfogbythis
methodis1.0μg/m3.
Keywords:ultrasonicextration,ionchromatography,vitriolfog
1引
硫酸雾既发生在生产或使用硫酸的车间和工
厂，也来自以煤、石油或重油为原料的工厂排烟，其
毒性十倍于二氧化硫，人体吸入后可引起上呼吸道
受剌激症状，重者发生呼吸困难和肺水肿，高浓度
时可致喉瘟孪或声门水肿而危及生命，
[1·2]
因此它
是大气商染物监测的重要项目之一.
目前国内测定空气中硫酸雾的方法大都采用
收稿日期:2008-12-03
基金项目:中物院环撞科研课题(2006622)
铝酸顿分光光度法，EC在实际环境检测中，此方法
存在分析步骤繁杂、灵敏度较低、测定范围(5.......，
120)mg/m
3
较窄等缺点，同时分析所用的错酸顿
试剂具有较强的毒性，存在安全隐患.而环境监测
本身必须环保是近年来人们形成的一个共识，快
速、准确和低污染是先进环保环境监测方法的要
求，因此，建立空气中硫酸雾的离子色谱分析方法
就是为了使对硫酸雾的检测能够达到这一要求.
作者简介:龙素群(1975一).女，硕士，助理研究员，主要研究方向为环境检测技术.
E-mail:longsuqun@sohu.com
266
四川大学学报(自然科学版〉第46卷
2空气中硫酸雾样晶来源分析
在GBZ2-2002{{工作场所有害因素职业接触限
值》中，规定硫酸雾气体的时间加权平均允许浓度
为1mg/时，GB16297-1996{{大气污染物综合排放
标准》规定最高允许排放浓度为45mg/m
3
，而
TJ36-1979{{工业企业设计卫生标准》规定居住区大
气中最高允许浓度为一次0.30mg/m
3
，日平均O.
10mg/时，所以应根据不同的环境情况选用不同
的采样方法及对应的前处理方法.
在环境空气的悬浮微粒中，含有较多的硫酸
盐，fd同时还含有大量的二氧化硫，故不能直接用
吸收液吸收后测定硫酸根，以免引起硫酸雾的测定
结果偏高，需要采用超细玻璃纤维掠膜采样.
硫酸雾废气中含有三氧化硫、硫酸雾及少量硫
酸盐，[5]由于硫酸雾是主要污染物，故可不考虑硫
酸盐，可以采用两种方法采样:吸收液或超细玻璃
纤维滤筒采样.
3实验部分
3.1仪器与试剂
瑞士万通761离子色谱仪，配以电导检测器，
色谱柱为MetrosepAnionSupp5(100mm)分离柱
和MetrosepASupp4/5GuardColumn预处理保
护柱.SY3100TP超声波，微孔滤膜真空抽滤器、配
水相撞膜以及计算机工作站，KC-6120综合采样
仪，流量100L/min.
吸收液和淋洗液配制所需要的碳酸铺，碳酸氢
铀试剂均为优级纯p硫酸根标准贮备液(500mg/
L)，国家环保局标样所;硫酸根标准中间液(100
mg/L):取10.0mL标准贮备液至50.0mL容量
瓶中，用水稀释至标线，定容，摇匀.实验用水均为
超纯水，经过O.45μm滤膜过滤，电阻大于18
Mn，所有试剂于冰箱保存.
3.2色谱条件
淋洗液组分及浓度:3.2mmol/LNa2C03与1
mmol/LNaHC0
3
;淋洗液流速:0.7ml/min;流动
相:20mmol/LH
2
S04;进样量2100μL;此时色谱
系统背景电导:14.6μs/cm.测定时样品经前后处
理后(见3.1)，直接进样测定.
3.3采样
环境空气中硫酸雾采样z将干燥过的超细玻璃
纤维滤膜平置采样夹上夹紧，以100L/min的流量
采样1h，采样后，小心取下采样滤膜，应面向内对
折，仍放在原装采样滤膜的盒中保存，并记录采样
时的气温和大气压力.
废气中硫酸雾果样z超细玻璃纤维撞筒按气体
等速采样，以流速为(5-20)L/min，采样时间约
为5min.采样后，小心取下采样滤筒，放回原装采
样撞筒的盒中保存，并记录采样时的气温和大气压
力F采用吸收液采样，在两个10mL吸收管中各装
入10mLNa2C03与NaHC0
3
的吸收液，然后将
两管串联在一块，用橡胶管连接，采样器以
(0.5-
1.0)L/min流量采集(30-60)min，采样后，将吸
收管套上橡胶塞，同时记录温度和气压.
3.4样晶溶班的制备
将采集了硫酸雾污染物的玻璃纤维滤筒或滤
膜剪碎，放入50mL具塞比色管中，加入25-30
mL淋洗液漫没后，用超声波对样品进行提取30
min，静置片刻，并用淋洗液洗涤比色管3-4次，
将浸出液和洗涤液用微孔滤膜真空抽洁、并定量到
50mL容量瓶中，即为待测溶液.
3.5样晶溶液的离子色谱法测定
按照2.2中所列仪器条件，用离子色谱仪来进
行样品测定，用标准曲线法来进行定量.
4结果与讨论
4.1样晶前处理方法的建立
4.1.1吸收液样品的前处理对于采用吸收液采
样的硫酸雾样品，因为在采样的过程中吸收液体积
有损耗，首先需要采用淋洗液定容吸收管内样品溶
液，为了阻止样品溶液中杂质带人离子色谱系统，
引起系统压力升高，在自动进样器末端前置一个
0.45μm微孔滤膜或采用微孔滤膜真空抽滤器提
取样品，随后直接进样分析.
3.1.2超声波一硫酸雾滤筒样品前处理方法工作
条件确定超声波时间的选择取11个空白惊
筒，准确加入2mL硫酸根标准贮备液(500mg/
L)，静置晾干，将嘘筒剪碎，放入50mL具塞比色
管中，加入25-30mL淋洗液浸没后，用超声波对
样品进行5min、10min、15min、20min、25min、
30min、35min、40min、45min、50min、55min、60
min提取，静置片刻，并用淋洗液洗涤比色管3-4
次，将浸出液和洗涤液用微孔滤膜真空抽滤并定量
到50mL容量瓶中.此榕液的浓度为20mg/L，而
此溶液在不同超声波时间下测定的结果见表1.
增刊1龙素群等s超声波提取-离子色谱法测定空气中的硫酸雾
267
表1测定不同超声波时间下硫酸雾含量
Tab.1Determinesvitriolfogcontentunderthedifferentultrasonictime
超声波时间(min)
测定结果(mg/L)
超声波时间(min)
测定结果(mg/L)
5
17.10
40
20.08
10
17.85
45
20.20
由表1可以看出:超声波工作频率55KHz一
定条件下，30min后超声波提取时间对硫酸雾的
测定结果没有明显的影响.因此，本方法确定超声
波提取时间为30min.
超声波温度的选择取6个空白滤筒，准确加
入1mL硫酸根标准贮备液(500mg/L)，静置晾
干，将滤筒剪碎，放入50mL具塞比色管中，加入
1520
17.9218.52
5055
20.1820.17
25
19.20
60
20.05
30
20.13
/
/
(25-30)mL淋洗液浸没后，用超声波对样品分别
在20.C、25.C、30.C、40.C、50.C、60.C提取30
min，静置片刻，并用淋洗液洗涤比色管3-4次，
将浸出液和洗涤液用微孔滤膜真空抽滤并定量到
50mL容量瓶中.此溶液的浓度为10mg/L，而此
溶液在不同超声波恒定温度下测定的结果见表2.
表2测定不同超声波温度下硫酸雾含量
Tab.2Determinesvitriolfogcontentunderthedifferentultrasonictemperature
超声波温度(''C)
2025
测定结果(mg/L)
10.059.88
超声波温度的改变，对硫酸雾的测定结果没有
明显的影响，但是恒温很重要，所以选择室温，在同
样条件下进行操作，既保证结果可靠又对仪器的要
求不复杂.
4.1.3确定浸没液浓度和组分化学光度法采用
水浸没剪碎的滤筒或滤膜，在此方法中我们采用同
浓度和组分的淋洗液代替水作为浸没液，通过对比
实验证明，淋洗液代替水作浸没液有利于降低离子
色谱分析时背景电导值，提高了方法灵敏度.其中
淋洗液组分及浓度为:3.2mmol/LNa2C0
3
与
1.0
mmol/LNaHC0
3
?前处理方法中淋洗液代替水作
吸收液有利于降低离子色谱分析时背景电导值;真
空抽滤的速度快从而降低了硫酸根的损失且减少
分析时间.
4.2结果计算
按公式1计算硫酸雾浓度.
c=W~_V，-dX98.0
--一一一一=-x三L三(1)
V
o
"96.0
式中:C一样品中硫酸雾浓度，mg/m
3
;W一样品
溶液中硫酸根离子的浓度，μg/mL;V，一样品溶液
的总体积，mL;d一每个空白滤膜或滤筒所含硫酸
根离子的量，μg;98.08-1moL硫酸分子的质量，
g;96.06-1moL硫酸根离子的质量，g;V，。一标
3040
5060
9.9410.06
10.079.92
准状态下的采样体积，L.按公式2计算标准采样
体积z
273"P
Vo=Vx一一一一一×一一一一(2)
273十t""101.3
式中:V。一标准状态下的采样体积，L;V一采样
体积，L;t一采样点的温度，"C;P一采样点的大
气压，kPa.
4.3方法检测限实验
采用信号/噪音比确定离子色谱法测定水中硫
酸根离子的检测限.针对我们实验用水为超纯水，
其空白样品应当不含有待测组分的样品，测定时只
是记录待测组分位置的信号.重复测定空白样品所
得测定的平均值(y值)即为空白值.利用校正曲
线，y值对应Z轴上的浓度即为检测限.在色谱条
件下，当进样量为100μL时，用此方法检测到硫酸
根离子的检测限为0.005mg/L.
当采样标准体积250L时，按一次采样淋洗液
定容到50mL的处理方法计算，此方法测空气中
硫酸雾的最低检出限为1.0μg/rrf.
4.4实际样晶比对
用某所工号废气中硫酸雾样品作比对实验，将
采集了气态污染物的玻璃纤维滤筒对折，用不锈钢
剪刀从中间剪开，分成两半，分别用水浸取法和超
第46卷
四川大学学报(自然科学版〉
268
论
建立了硫酸雾样品前处理方法-超声波法，缩
短了样品提取时间，提高了提取效率，简化了前处
理操作步骤.
离子色谱仪定性硫酸雾，检出限可以达到1.0
μg/m
3
，比化学法降低2个数量级，同时拓宽了检
测范围;硫酸根离子一次出峰保留时间为9.67
min，因此从样品前处理到分析离子色谱法可以控
制在50min内，比化学法节省时间50%，大大提
高了方法分析速度.
参考文献:
全士
::R
5
声波提取法进行样品前处理，用离子色谱法和铭酸
顿分光光度法分别进行测定，离子色谱如图1，硫
酸根离子色谱保留时间为9.67min，表3对比结
果表明:用离子色谱仪测定样品中硫酸雾含量的方
法，与常规的方法相比，两种方法的测定结果相当.
140
120
1α)
8。
60
ω
20
O
(gu)
的目
夏元询等.化学物质毒性全书[MJ.上海g上海科技
文献出版社.1991.
刚藻琪.实用工业卫生工作手册[MJ.北京g人民卫
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[IJ
[2J
[3J
[4J
9101112
图l某所工号废气中硫酸雾
Vitriolfoginworkshopoperationalsite
实际样晶比对结果(mg/m
3
)
Vitriolfogcontrastingresultin
factsample(mg!m'')
8567
nun
4321
表3
Tab.3
。
Fig.l
样品2样品1
方法
[5J
9.821
10.631
9.932
11.207
水浸取法一离子色谱
超声波提取法离子色谱
11.05210.728
水浸取一错酸顿分光光度法
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