一种山东地区绝缘子污秽水溶性阴离子成分测定方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于仪器分析领域，特别涉及一种山东地区绝缘子污秽水溶性阴离子成分 测定方法。
【背景技术】
[0002] 工业污染和大气污染日趋严重，致使运行绝缘子表面污秽随之加剧，增加了输电 线路出现污闪事故的风险。
[0003] 目前国内外常用的表征绝缘子的污秽特征参数主要有：等值盐密、污层电导 率、泄漏电流和闪络场强等。在评估电力系统外绝缘污秽时，通常用测量等值附盐密度 (equivalent salt deposit density，ESDD)法来评估污秽度，通过测量清洗绝缘子表面污 秽溶液电导率的大小，换算成标准温度下电力系统外绝缘表面附着的NaCl的密度。近几年 研究发现，因污秽成分差异，使用等值盐密评估的污秽度与实际污秽度之间存在的较大差 异，致使外绝缘设计和日常运行维护的实际效果不理想；对污闪机理的研究也受到污秽成 分分析不足的影响，致使污闪机理的研究不足。因此，不能简单地用盐密值来分析绝缘子 的污闪特性，还必须将污秽具体的化学成分纳入研究范畴，为更有效地开展防污工作，需 要对污秽的主要化学成分进行测量。目前，国内外公认的无机可溶性阳离子成分有Na +、K+、 NH4+、Mg2+、Ca 2+、Zn2+、Al3+、Mn2+、Cu2+等，无机可溶性阴离子有 Cl、N02、N03、F、S042、HC0 3、 C032、P043等，使用的检测方法集中于原子吸收分光光度法、等离子发射光谱法、离子色谱 法等。目前对绝缘子污秽成分的检测日益深入，但对检测方法的研究探讨不多。检测方法 的准确性和精确性影响绝缘子污秽成分的最终结果，直接影响污闪机理研究及污秽度的测 量，因此十分有必要对检测方法进行探讨和验证。
[0004] 毛细管离子色谱（capillary ion chromatography)是目前离子色谱系统的研究 热点之一，具有样品和淋洗液消耗少，质量灵敏度高，易于和质谱、电感耦合等离子体光谱 联用等优势，近年来得到深入研究和应用。
[0005] 山东地区绝缘子污秽由于受到当地特定的大气环境和能源结构的影响，在污秽成 分上呈现出一定的特异性，现有技术中受限于检测方法本身的准确性和精确性，影响了绝 缘子污秽成分的最终结果的准确性，致使评价结果与实际污染情况存在较大差异，导致外 绝缘设计和日常运行维护的实际效果不理想。
【发明内容】
[0006] 为解决上述问题，本发明对山东地区绝缘子污秽的来源和扩散进行了系统地调 研，在采用毛细管离子色谱法分析污秽成分时，偶然发现：山东地区绝缘子污秽中除见报道 的F、C1、S0 42、N03、P043外还检测出了 C 2042，且不含有N02。实验证实，绝缘子污秽成分 复杂，尤其水溶性成分未得到严密检测，是导致现有山东地区绝缘子污染状况的评价结果 与实际情况之间存在的较大差异的主要原因之一。为解决这一问题，本发明讨论了毛细管 离子色谱法在分离检测绝缘子水溶性阴离子的应用方法，并将C 2042作为评价指标之一，以 高效阴离子交换分离柱IonPac AS18,在KOH梯度淋洗条件下，准确快速地对污秽样品中F、Cl、N02、Br、N03、S04 2、C2042、P043进行测定。实验结果表明，该方法定量精确，重现性好， 能够满足对山东地区绝缘子实际污染情况准确评估的要求。
[0007] 为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
[0008] -种山东地区绝缘子污秽水溶性阴离子成分测定方法，包括以下步骤：采用毛细 管离子色谱法测定阴离子混合标准溶液中阴离子的峰面积，建立标准曲线，所述阴离子包 括 F、Cl、N02、Br、N03、S042、C2042、P043;
[0009] 将山东地区绝缘子污秽进行预处理，得到预处理绝缘子污秽待测液；
[0010] 采用毛细管离子色谱法测定预处理绝缘子污秽待测液中阴离子的峰面积，根据峰 面积及建立的标准曲线，得到山东地区绝缘子污秽水溶性阴离子山东地区绝缘子污秽水溶 性阴离子的浓度。
[0011] 优选地，所述预处理过程为：
[0012] 将绝缘子污秽过筛、烘干，溶于超纯水中，得到混合液A ;
[0013] 将混合液A水浴超声、过滤，得到混合液B ;
[0014] 将混合液B进行洗脱，得到预处理核栗待测清洗液。
[0015] 优选地，所述毛细管离子色谱法中的淋洗液为氢氧化钾溶液。由于K0H对固定相 的亲和力小于Na 2C0#P NaHCO 3，选用K0H淋洗液可使各种阴离子达到更好的分离。
[0016] 优选地，所述氢氧化钾溶液的浓度为l_50mmol/L。为增强F的分离效果，换用 ICS-5000毛细管离子色谱，调整梯度淋洗程序：先低浓度lmmol/L淋洗、之后逐步升高到 30mmol/L的梯度淋洗法保证F彻底分离；因P0 43保留性最强，宜采用高浓度淋洗，因此后 续将淋洗液浓度提高到50mmol/L，加快P0 43的淋洗速度。
[0017] 优选地，所述毛细管离子色谱法测定的洗脱方式为梯度洗脱。
[0018] 本发明梯度条件是分为五个阶段，第一阶段，淋洗液不变；第二阶段，淋洗液浓度 线性升高；第三阶段，淋洗液浓度线性升高，升高斜率与第二阶段不同；第四阶段，淋洗液 不变；第五阶段：淋洗液浓度降至第一阶段浓度。该洗脱条件可显著缩短分离时间，改善 峰形，目标物质也得到了很好的分离。优选的梯度洗脱程序为：〇~2min，lmmol/L ;2~ 35min，1 ~30mmol/L ;35 ~40min，30 ~50mmol/L ;40 ~45min, 50mmol/L ;45 ~48min， lmmol/L〇
[0019] 优选地，所述毛细管离子色谱法中：抑制器电流11mA;柱温：30°C;流速：10yL/ min;进样体积：0? 4 y L;色谱柱：IonPac AGISCapillary 保护柱（5〇XO. 4mm)、IonPac AS18Capillary 分析柱（250X0. 4mm)。
[0020] 优选地，所述阴离子混合标准溶液中F质量浓度为0? lmg/L~10mg/L。
[0021] 优选地，所述阴离子混合标准溶液中C2042的质量浓度为0. lmg/L~10mg/L。
[0022] 优选地，所述的山东地区绝缘子污秽水溶性阴离子成分测定方法的加标回收率为 88. 2~101.0%，相关系数为0.9991~0.9999 ;0. 1~10mg/L浓度范围内，阴离子的检出 限（S/N = 3)为 0? 22 ~24. 27 y g/L。
[0023] 有益效果：
[0024]本文系统讨论了毛细管离子色谱法在绝缘子污秽水溶性阴离子检测中的应用方 法，以高效阴离子交换分离柱IonPac AS18,在K0H梯度淋洗条件下，准确快速地对污秽样 品中的水溶阴离子进行测定。实验结果表明，山东地区绝缘子污秽中并未检测出N03，除见 报道的F、Cl、S042、N03、P04 3外检测出了 C 2042。对该方法进行了重复性、样品测定及加 标回收实验，结果满意。
【附图说明】
[0025] 图1 ICS-2000等度分离污秽样品效果图。其中，1. F ;2. Cl ;3. S0 42 ;4. P0 43。
[0026] 图2 ICS-5000毛细管离子色谱梯度分离标准溶液色谱图（各离子浓度均为 0. lmg/L)
[0027] 其中，1. F ;2. Cl ;3. N02 ;4. Br ;5. N03 ;6. S0 42 ;7. C 2042 ;8. P0 43。
[0028]图 3 样品 1 分离色谱图，其中，l.F;2.Cl ;3.N03;4.S0 42;5.C 2042 ;6.P043。
【具体实施方式】
[0029] 以下通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实 施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验和检测方法，按照常规的方法和条件 进行选择。
[0030] 现有的阴离子检测方法用于山东地区的污秽成分时，通常只能测定其中含有F、 Cl、Br、N03、S042、P0 43离子，但使用上述离子进行绝缘子污染状况评价时，评价结果与实 际污染情况存在的较大差异，致使外绝缘设计和日常运行维护的实际效果不理想，为此，本 发明中对山东地区绝缘子污秽的来源和扩散进行了系统地调研，期间偶然发现由于山东地 区特殊的能源结构和大气环境，该地区的绝缘子污秽中普遍含有一定量的C 2042，并通过进 一步的实验证明：将C20 42列为污秽情况评估指标之一，可有效提高评价结果的准确性，满 足相关的设计和日常运行维护要求，达到了预期效果。
[0031] 本发明提供了一种山东地区绝缘子污秽水溶性阴离子成分测定方法，
[0032] 包括以下步骤：采用毛细管离子色谱法测定阴离子混合标准溶液中阴离子的峰面 积，建立标准曲线，所述阴离子包括F、Cl、N0 2、Br、N03、S042、C20 42、P043 ;
[0033] 将山东地区绝缘子污秽进行预处理，得到预处理绝缘子污秽待测液；
[0034] 采用毛细管离子色谱法测定预处理绝缘子污秽待测液中阴离子的峰面积，根据峰 面积及建立的标准曲线，得到山东地区绝缘子污秽水溶性阴离子山东地区绝缘子污秽水溶 性阴离子的浓度。
[0035] 本发明采用离子色谱法测定阴离子混合标准溶液中阴离子的峰面积，建立标准曲 线，所述阴离子包括 F、Cl、N02、Br、N03、S042、C 2042、P043。
[0036] 在本发明中，所述阴离子混合标准溶液为F、Cl、N02、Br、N03、S042、C2042、P043混 合标准使用液。所述阴离子混合标准溶液（l〇〇mg/L)及C 2042 (lOOOmg/L)标准溶液购自美 国〇2si公司，F、Cl、N03、S0 42、P043 (1000mg/L)标准溶液购自国家有色金属及电子材料 分析测试中心，再逐级用超纯水稀释成标准工作溶液。绝缘子污秽样品取自山东境内某输 电线路，实验用水为电阻率大于18. 2MQ ? cm的超纯水。
[0037] 实施例1
[0038] 1实验部分
[0039] 仪器与试剂
[0040] Dionex ICS-5000毛细管型离子色谱仪（含DP-5毛细管级等度栗，EG-K0H毛细 管淋洗液发生器、毛细管电导检测器、AS-AP自动进样器），Chromeleon 6. 8色谱工作站 (Thermo Fisher公司），ACES-300毛细管抑制器、CRD 200毛细管二氧化碳去除器；Dionex ICS-2000分析型离子色谱仪（EG-K0H淋洗液发生器、电导检测器），Chromeleon 6. 0色谱 工作站（Thermo Fisher公司）；电热恒温鼓风干燥箱（Binder FD53);超声清洗器（江苏昆 山 KQ-500DE) ;0? 22 y m 微孔滤膜。
[0041] 阴离子混合标准溶液（l〇〇mg/L)及C204 2 (1000mg/L)标准溶液购自美国〇2si公 司，F、C1、N03、S0 42、P043 (1000mg/L)标准溶液购自国家有色金属及电子材料分析测试中 心，再逐级用超纯水稀释成标准工作溶液。绝缘子污秽样品取自山东境内某输电线路，实验 用水为电阻率大于18. 2MQ ? cm的超纯水。
[0042] 1. 1色谱条件
[0043] 色谱柱：IonPac AG18Capillary 保护柱（50X0. 4mm)、IonPac AS18Capillary 分析柱（250X0. 4mm);淋洗液：EG-K0H毛细管淋洗液发生器产生的K0H溶液，梯度淋洗： 0 ~2