專利名稱：水中低濃度溶解態(tài)鋁和膠體態(tài)鋁的分離測定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用凝膠色譜分離和測定水中低濃度溶解態(tài)鋁和膠體態(tài)鋁的方法，屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鋁在水中的形態(tài)非常復(fù)雜。鋁形態(tài)根據(jù)其在水中的分散方式可分為懸浮態(tài)鋁、膠體態(tài)鋁和溶解態(tài)鋁。鋁對動植物的生長和人體健康的影響日益受到關(guān)注與重視。鋁的生物毒性與其形態(tài)密切相關(guān)，一般認(rèn)為溶解態(tài)鋁的毒性較強(qiáng)。水中鋁形態(tài)的分離與測定方法很多，如各種各樣的色譜、27Al NMR、超濾、滲析等。水中較高濃度的溶解態(tài)鋁與膠體態(tài)鋁(如聚合鋁混凝劑中的鋁)，可采用比色方法如Al-Ferron逐時絡(luò)合比色法進(jìn)行區(qū)分。目前我國飲用水標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定鋁含量不能超過0.2mg/L，Al-Ferron逐時絡(luò)合比色法由于檢測限(＞0.2mg/L)較高不能用于飲用水及其它水中低濃度(鋁含量≤0.2mg/L)溶解態(tài)和膠體態(tài)鋁的分析測定。
目前國內(nèi)外尚沒有用于分離測定水中低濃度溶解態(tài)鋁和膠體態(tài)鋁的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決目前無法分離測定水中低濃度溶解態(tài)鋁和膠體態(tài)鋁的問題，提供一種水中低濃度溶解態(tài)鋁和膠體態(tài)鋁的分離測定方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下水中低濃度溶解態(tài)鋁和膠體態(tài)鋁的分離測定方法，其特征在于，該方法利用凝膠色譜分離和測定水中低濃度溶解態(tài)鋁和膠體態(tài)鋁，包括如下步驟1)采用濾膜過濾去除待測水樣中含有的懸浮態(tài)鋁，加酸消解后測定并得到過濾后水樣的總鋁濃度Ct；2)采用凝膠裝柱得到凝膠層析柱，并利用含有溶解態(tài)鋁和膠體態(tài)鋁的總鋁濃度＞0.2mg/L的校準(zhǔn)鋁溶液來確定所述凝膠層析柱分離溶解態(tài)鋁和膠體態(tài)鋁的條件，具體包括以下幾個子步驟首先調(diào)節(jié)去離子水的pH值，使其與校準(zhǔn)鋁溶液的pH值相同，用此去離子水將校準(zhǔn)鋁溶液稀釋至一個小于等于0.2mg/L的濃度值，并用此去離子水作為洗脫液；然后，在所述凝膠層析柱中，用所述洗脫液對稀釋后的校準(zhǔn)鋁溶液進(jìn)行層析，在0.1-10mL范圍內(nèi)調(diào)節(jié)加樣量，并同時在0.1-5mL/min范圍調(diào)整洗脫速度，定時取樣測定流出液的鋁濃度，并以鋁濃度和流出液體積做圖，使圖中代表溶解態(tài)鋁和膠體態(tài)鋁的峰分開，從而得到分離所需的加樣量和洗脫速度條件；3)按照上述確定的分離操作條件對濾膜過濾后水樣進(jìn)行層析分離，收集上述鋁濃度和流出液體積關(guān)系圖中第一個峰對應(yīng)的流出液，將流出液混合均勻后測定其鋁濃度并換算得到原水樣中的膠體態(tài)鋁濃度Cc，利用公式Cs＝Ct-Cc得到溶解態(tài)鋁濃度Cs。
本發(fā)明所述凝膠層析柱的柱內(nèi)徑為5-50mm，高為200-1000mm，所用凝膠的分離范圍以球蛋白分子量表示為500-1000。
本發(fā)明所述凝膠為葡聚糖凝膠或聚丙烯酰胺凝膠，所用凝膠質(zhì)量為50-800g。
發(fā)明所述校準(zhǔn)鋁溶液是聚合氯化鋁溶液，或聚合硫酸鋁溶液，或Al13標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)與鋁鹽溶液的混合液。
本發(fā)明的積極效果在于提供了一種可用于測定水中低濃度(≤0.2mg/L)溶解態(tài)鋁和膠體態(tài)鋁的測定分析方法，具有操作方便，重現(xiàn)性好，靈敏度高，分析時間較短的優(yōu)點。
具體實施例方式
本發(fā)明的具體實施方式
描述如下1)待測水樣處理、總鋁(溶解態(tài)鋁與膠體態(tài)鋁之和)濃度測定及凝膠層析柱的準(zhǔn)備按已有方法進(jìn)行。采用濾膜過濾去除待測水樣中含有的懸浮態(tài)鋁，加酸消解后測定并得到過濾后水樣的總鋁濃度Ct。取50-800g凝膠(可采用葡聚糖凝膠或聚丙烯酰胺凝膠)，首先在水中膨化、純化和脫氣，然后裝柱(內(nèi)徑為5-50mm)，并用洗脫液對層析柱預(yù)洗。
2)分離操作條件的確定利用含有溶解態(tài)鋁和膠體態(tài)鋁(通過Al-Ferron逐時絡(luò)合比色法測定，其中的Ala為溶解態(tài)鋁，Alb和Alc為膠體態(tài)鋁)的校準(zhǔn)鋁溶液(總鋁濃度＞0.2mg/L，溶解態(tài)鋁與膠體態(tài)鋁的比例不做限定)來確定溶解態(tài)鋁和膠體態(tài)鋁的分離操作條件。調(diào)節(jié)去離子水的pH值，使其與校準(zhǔn)鋁溶液的pH值相同。用此去離子水將校準(zhǔn)鋁溶液稀釋至低濃度(≤0.2mg/L)，并用此去離子水作為洗脫液，以保證樣品中的鋁形態(tài)在稀釋和洗脫過程中不發(fā)生變化。
在所述凝膠層析柱中，用所述洗脫液對稀釋后的校準(zhǔn)鋁溶液進(jìn)行層析，在0.1-10mL范圍內(nèi)調(diào)節(jié)加樣量，并同時在0.1-5mL/min范圍調(diào)整洗脫速度，定時取樣通過等離子發(fā)射光譜ICP測定流出液的鋁濃度，并以鋁濃度和流出液體積做圖，使圖中代表溶解態(tài)鋁和膠體態(tài)鋁的峰分開，從而得到分離所需的加樣量和洗脫速度條件；3)待測水樣中溶解態(tài)鋁和膠體態(tài)鋁濃度的測定按2)中確定的分離操作條件對1)中過濾后水樣進(jìn)行層析分離，收集鋁濃度和流出液體積關(guān)系圖中第一個峰對應(yīng)的流出液，將流出液混合均勻后，采用ICP測定其鋁濃度，并換算得到原水樣中的膠體態(tài)鋁濃度Cc。溶解態(tài)鋁濃度Cs＝Ct-Cc。
下面舉兩個實施例來說明本發(fā)明，但本發(fā)明所述方法并不限定于此實施例。
實施例1水處理過程中混凝沉淀出水的溶解態(tài)鋁和膠體態(tài)鋁的分析測定方案。
1、將待測水樣用孔徑為0.45μm的濾膜過濾后待用。
2、取5ml過濾后水樣，加入1+4硝酸1.5mL，加熱至沸騰并持續(xù)1min，冷卻后定容至25mL。利用ICP測得其中的鋁濃度為0.0466mg/L，換算得到待測水樣的Ct為0.233mg/L。
3、取50g葡聚糖凝膠(型號為G10，球蛋白分離范圍＜700)，置于500mL去離子水中膨化24h。然后反復(fù)漂洗，傾瀉去除表面的雜質(zhì)和不均一的細(xì)小凝膠顆粒。再通過抽氣和加熱煮沸的方法排除氣泡。脫氣后將凝膠裝入內(nèi)徑為5mm，長600mm的層析柱中。填裝后的凝膠柱應(yīng)均勻、無紋路、無氣泡。最后用500mL洗脫液以1mL/min的速度走柱子。完成后待用。
用鋁濃度為5g/L、溶解態(tài)鋁和膠體態(tài)鋁分別為8.2％和91.8％的聚合氯化鋁溶液來確定溶解態(tài)鋁和膠體態(tài)鋁的分離條件。采用pH為4的去離子水(用HNO3調(diào)節(jié))將聚合氯化鋁溶液稀釋至0.2mg/L，并以此去離子水作為洗脫液。在所述凝膠層析柱中，用所述洗脫液對稀釋后的聚合氯化鋁溶液進(jìn)行層析，層析時，通過改變加樣量和洗脫速度，每2min取樣通過ICP測定鋁濃度。以鋁濃度和流出液體積做圖，最終確定當(dāng)0.2mg/L聚合氯化鋁溶液的加樣量為0.1mL，洗脫速度為1mL/min時，圖中發(fā)現(xiàn)存在兩個峰，其中一個位于40-60mL，另一個位于60-90mL，兩個峰的鋁含量之比為11∶1，從而得到分離操作條件。
4、按3中確定條件對1中過濾后水樣進(jìn)行層析分離，收集體積從40-60mL的流出液，混合均勻后測定其鋁濃度為0.0228mg/L，并換算得到原水樣中的Cc為0.1824mg/L。根據(jù)Cs＝Ct-Cc，可得Cs為0.0506mg/L。
實施例2天然水體中溶解態(tài)鋁和膠體態(tài)鋁的分析測定方案。
1、待測水樣用孔徑為0.45μm的濾膜過濾后待用。
2、取5ml過濾后水樣，加入1+4硝酸1.5mL，加熱至沸騰并持續(xù)1min，冷卻后定容至25mL。利用ICP測得其中的鋁濃度為0.0277mg/L，換算得到待測水樣的Ct為0.1385mg/L。
3、取800g聚丙烯酰胺凝膠(球蛋白分離范圍＜1000)，置于2000mL去離子水中膨化24h。然后反復(fù)漂洗，傾瀉去除表面的雜質(zhì)和不均一的細(xì)小凝膠顆粒。再通過抽氣和加熱煮沸的方法排除氣泡。脫氣后將凝膠裝入內(nèi)徑為50mm，長1000mm的層析柱中。填裝后的凝膠柱應(yīng)均勻、無紋路、無氣泡。最后用2000mL洗脫液以5mL/min的速度走柱子。完成后待用。
4、用鋁濃度為0.4mg/L、溶解態(tài)鋁和膠體態(tài)鋁分別為81.2％和18.8％的聚合硫酸鋁溶液來確定溶解態(tài)鋁和膠體態(tài)鋁的分離條件。采用去離子水將聚合硫酸鋁溶液稀釋至0.2mg/L，并以此去離子水作為洗脫液。在所述凝膠層析柱中，用所述洗脫液對稀釋后的聚合硫酸鋁溶液進(jìn)行層析，層析時，通過改變加樣量和洗脫速度，每2min取樣通過ICP測定鋁濃度。以鋁濃度和流出液體積做圖，最終確定當(dāng)0.2mg/L聚合硫酸鋁溶液的加樣量為10mL，洗脫速度為5mL/min時，圖中發(fā)現(xiàn)存在兩個峰，其中一個位于40-60mL，另一個位于60-90mL，兩個峰的鋁含量之比為1∶4，從而得到分離操作條件。
5、按3中確定條件對1中過濾后水樣進(jìn)行層析分離，收集體積從40-60mL的流出液，混合均勻后測定其鋁濃度為0.0418mg/L，并換算得到原水樣中的Cc為0.0836mg/L。根據(jù)Cs＝Ct-Cc，可得Cs為0.0549mg/L。
權(quán)利要求
1.水中低濃度溶解態(tài)鋁和膠體態(tài)鋁的分離測定方法，其特征在于，該方法利用凝膠色譜分離和測定水中低濃度溶解態(tài)鋁和膠體態(tài)鋁，包括如下步驟1)采用濾膜過濾去除待測水樣中含有的懸浮態(tài)鋁，加酸消解后測定并得到過濾后水樣的總鋁濃度Ct；2)采用凝膠裝柱得到凝膠層析柱，并利用含有溶解態(tài)鋁和膠體態(tài)鋁的總鋁濃度＞0.2mg/L的校準(zhǔn)鋁溶液來確定所述凝膠層析柱分離溶解態(tài)鋁和膠體態(tài)鋁的條件，具體包括以下幾個子步驟首先調(diào)節(jié)去離子水的pH值，使其與校準(zhǔn)鋁溶液的pH值相同，用此去離子水將校準(zhǔn)鋁溶液稀釋至一個小于等于0.2mg/L的濃度值，并用此去離子水作為洗脫液；然后，在所述凝膠層析柱中，用所述洗脫液對稀釋后的校準(zhǔn)鋁溶液進(jìn)行層析，在0.1-10mL范圍內(nèi)調(diào)節(jié)加樣量，并同時在0.1-5mL/min范圍調(diào)整洗脫速度，定時取樣測定流出液的鋁濃度，并以鋁濃度和流出液體積做圖，使圖中代表溶解態(tài)鋁和膠體態(tài)鋁的峰分開，從而得到分離所需的加樣量和洗脫速度條件；3)按照上述確定的分離操作條件對濾膜過濾后水樣進(jìn)行層析分離，收集上述鋁濃度和流出液體積關(guān)系圖中第一個峰對應(yīng)的流出液，將流出液混合均勻后測定其鋁濃度并換算得到原水樣中的膠體態(tài)鋁濃度Cc，利用公式Cs＝Ct-Cc得到溶解態(tài)鋁濃度Cs。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分離測定方法，其特征在于所述凝膠層析柱的柱內(nèi)徑為5-50mm，高為200-1000mm，所用凝膠的分離范圍以球蛋白分子量表示為500-1000。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的分離測定方法，其特征在于所述凝膠為葡聚糖凝膠或聚丙烯酰胺凝膠，所用凝膠質(zhì)量為50-800g。
4.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的分離測定方法，其特征在于所述校準(zhǔn)鋁溶液是聚合氯化鋁溶液，或聚合硫酸鋁溶液，或Al13標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)與鋁鹽溶液的混合液。
全文摘要
水中低濃度溶解態(tài)鋁和膠體態(tài)鋁的分離測定方法，屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域。為解決目前無法分離測定水中低濃度溶解態(tài)鋁和膠體態(tài)鋁的問題，本發(fā)明提供一種水中低濃度溶解態(tài)鋁和膠體態(tài)鋁的分離測定方法，首先將待測水樣用濾膜過濾除去懸浮態(tài)鋁，并測定過濾后的總鋁濃度。采用凝膠層析柱并利用校準(zhǔn)鋁溶液來確定凝膠柱分離操作條件。此過程中定時取樣測定鋁濃度，通過調(diào)節(jié)加樣量和洗脫速度使代表溶解態(tài)鋁和膠體態(tài)鋁的峰分開。按照此條件對濾膜過濾后水樣進(jìn)行層析分離，收集第一個峰對應(yīng)的流出液，測定其鋁濃度并換算得到原水樣中的膠體態(tài)鋁濃度。過濾后水樣的總鋁濃度與膠體態(tài)鋁濃度的差值即為溶解態(tài)鋁濃度。該方法操作方便，重現(xiàn)性好，分析時間較短。
文檔編號G01N30/02GK1580761SQ20041004253
公開日2005年2月16日 申請日期2004年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月21日
發(fā)明者趙華章, 蔣展鵬, 楊宏偉, 師紹琪 申請人:清華大學(xué)