电渗析在线预富集分析饮用水中痕量碘离子

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在饮用水消毒过程中,常用的消毒剂会与水中具有还原性的碘离子(I-)反应生成次碘酸(HOI),而HOI会进一步将天然有机质(NOM)等物质氧化成碘代消毒副产物(I-DBPs)。饮用水中I-DBPs的含量一般低于μg/L甚至处于ng/L级别,且毒性远强于其他种类的消毒副产物(DBPs)。研究人员通常采用总有机碘(TOI)来评价水体中I-DBPs的含量,TOI经过分离后,被转化成无机碘,通过检测无机碘来表征水体中TOI的含量。此外,水体中的I-是I-DBPs的产生的主要前体物,其含量越高,生成的I-DBPs含量越高。因此,准确检测水中I-尤其是痕量I-的含量,对于准确测定TOI和控制I-DBPs的生成、保障水质安全具有重要意义。目前I-检测的标准方法是离子色谱(IC)法,但其方法检出限(MDL)较高,难以检测到水体中痕量的I-。为了实现低成本、低MDL且操作方便的痕量I-检测,本研究利用电渗析技术对常见饮用水样中I-预富集,再用IC法进行检测。研究考察了不同结构电渗析装置的富集效果、装置的最佳运行条件、方法效果评价和应用,并与其他的富集方法进行效果对比。结果表明,连续式电渗析比序批式更易实现I-的定量富集,且应选择孔径较大的转移膜、较大的直流电压和浓度较高的极室液体,为I-的横向迁移提供充足的驱动力。此外,I-的富集倍数由样品室与浓缩室的流速比决定,且富集倍数与流速比一致。综合考虑富集倍数和稳定时间,本装置的最佳流速比选择10,富集和检测过程总耗时约50 min,就能获得原样品10倍的响应值,MDL从0.275μg/L降低至0.029μg/L。将本方法应用于分析自来水等实际水样时,取得了良好的富集效果。与另一种富集技术——阀切换富集技术相比,电渗析富集I-的富集效率更高,更易实现在线自动化检测。综上,本论文系统地研究了电渗析富集I-的影响因素,将电渗析预富集技术与离子色谱联用,建立一种低成本、低MDL且有望实现在线自动化的痕量I-检测方法。
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