[发明专利]水样中三价铁和二价铁的同时在线分析方法

权利要求书

1.一种水样中三价铁和二价铁的同时在线分析方法，其特征在于使用包括样品流路、洗脱液流路、还原液流路、显色液流路、进样阀（2）、进样环（3）、分析流路、光学检测器（10）和计算机系统（9）的分析仪器，所述分析流路由依次串联连接的低压离子色谱柱（4）、第一混合器（5）、还原器（6）、第二混合器（7）、反应器（8）和光学流通池（11）组成，步骤如下：

①将分析仪器设置在进样状态，使还原液（D）、显色液（R）分别经还原液流路、显色液流路进入分析流路，使洗脱液（E）经洗脱液流路、进样阀（2）进入分析流路；在分析流路中，还原液（D）、洗脱液（E）和显色液（R）相混合形成混合液，所述混合液进入光学流通池（11），经光学检测器（10）将信号传输给计算机系统（9）处理后得到基线，在基线测绘的同时，试样（S1）经样品流路和进样阀（2）进入进样环（3）并将进样环充满；

②将分析仪器转换为分析状态，在洗脱液（E）的推动下，进样环中的试样（S1）被送入分析流路中的低压离子色谱柱（4），还原液（D）经还原液流路进入分析流路中的第一混合器（5），显色液（R）经显色液流路进入分析流路中的第二混合器（7），试样中所含二价铁和三价铁被低压离子色谱柱分离，与低压离子色谱柱亲和力小的三价铁和与低压离子色谱柱亲和力大的二价铁在洗脱液（E）的作用下先后从低压离子色谱柱（4）流出，所述三价铁经第一混合器（5）进入还原器（6）与还原液（D）发生还原反应被还原为二价铁，再进入第二混合器（7）与显色液（R）混合后进入反应器（8）与显色液（R）发生显色反应，所述二价铁经第一混合器（5）、还原器（6）进入第二混合器（7）与显色液（R）混合后进入反应器（8）与显色液R发生显色反应，显色反应得到的混合液进入光学流通池（11），经光学检测器（10）将信号传输给计算机系统（9）处理后得到三价铁和二价铁的谱图；

③使用一系列二价铁和三价铁浓度已知的标样（S2）代替试样（S1），重复上述步骤①和②，分别得到相应的标样谱图，以标样的浓度为横坐标、以标样谱图的峰高为纵坐标绘制工作曲线；

④将所绘制的试样谱图与标样谱图比较，通过所述标样工作曲线的回归方程计算出试样中的二价铁和三价铁含量；

所述显色液（R）为邻菲罗啉-醋酸钠水溶液，还原液（D）为盐酸羟胺水溶液，洗脱液（E）为柠檬酸-草酸-氢氧化锂水溶液。

2.根据权利要求1所述水样中三价铁和二价铁的同时在线分析方法，其特征在于还原液（D）中，盐酸羟胺的质量百分比浓度为1%～3%；显色液（R）中，邻菲罗啉的质量百分比浓度为0.010%～0.030%，醋酸钠的浓度为0.3 mol/L～0.5mol/L；洗脱液E中，柠檬酸的质量百分比浓度为0.070%～0.090%，草酸的质量百分比浓度为0.050%～0.070%，氢氧化锂的质量百分比浓度为0.040%～0.065%。

3.根据权利要求1或2所述水样中三价铁和二价铁的同时在线分析方法，其特征在于光学流通池（11）的光程为20 mm～35mm，检测波长为500nm～520nm。

4.根据权利要求1或2所述水样中三价铁和二价铁的同时在线分析方法，其特征在于低压离子色谱柱（4）尺寸为：内径Φ4mm ~6 mm，长度35 mm ~45mm；柱填料为低压阳离子交换树脂，柱填料的制备方法如下：

①以苯乙烯、二乙烯苯为原料，以过氧化苯甲酰为催化剂，苯乙烯的质量∶二乙烯苯的质量∶过氧化苯甲酰的质量=400～1000∶40～100∶1；将苯乙烯、二乙烯苯和过氧化苯甲酰放入反应容器，在常压、80℃～95℃下进行聚合反应生成苯乙烯-二乙烯苯球形共聚物珠体，反应时间为12 h～24h；

②将步骤①制备的苯乙烯-二乙烯苯球形共聚物珠体置于反应容器中，加入浓H₂SO₄，在搅拌下于常压、90℃～100℃磺化20 min～40min，即得到低压阳离子交换树脂，浓H₂SO₄的加入量为：苯乙烯-二乙烯苯球形共聚物珠体的质量∶浓H₂SO₄的体积=1∶4～5，苯乙烯-二乙烯苯球形共聚物珠体质量以克计量，浓H₂SO₄的体积以毫升计量，或苯乙烯-二乙烯苯球形共聚物珠体质量以公斤计量，浓H₂SO₄的体积以升计量。

5.根据权利要求3所述水样中三价铁和二价铁的同时在线分析方法，其特征在于低压离子色谱柱尺寸为：内径Φ4mm ~6 mm，长度35 mm ~45mm；柱填料为低压阳离子交换树脂，柱填料的制备方法如下：

①以苯乙烯、二乙烯苯为原料，以过氧化苯甲酰为催化剂，苯乙烯的质量∶二乙烯苯的质量∶过氧化苯甲酰的质量=400～1000∶40～100∶1；将苯乙烯、二乙烯苯和过氧化苯甲酰放入反应容器，在常压、80℃～95℃下进行聚合反应生成苯乙烯-二乙烯苯球形共聚物珠体，反应时间为12 h～24h；

②将步骤①制备的苯乙烯-二乙烯苯球形共聚物珠体置于反应容器中，加入浓H₂SO₄，在搅拌下于常压、90℃～100℃磺化20 min～40min，即得到低压阳离子交换树脂，浓H₂SO₄的加入量为：苯乙烯-二乙烯苯球形共聚物珠体的质量∶浓H₂SO₄的体积=1∶4～5，苯乙烯-二乙烯苯球形共聚物珠体质量以克计量，浓H₂SO₄的体积以毫升计量，或苯乙烯-二乙烯苯球形共聚物珠体质量以公斤计量，浓H₂SO₄的体积以升计量。