CN110346359A - 一种流动分析防吸附方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于化学分析技术领域,具体涉及一种流动分析防吸附方法。所述方法包括:在进样过程中输入质量浓度为15%的氯化钠溶液,与样品溶液在线混合,混合之后将溶液在线加热到80℃,再与辅助试剂在线混合之后送入检测器进行检测。本发明方法在输入营养盐样品溶液时,额外加了高温高浓度15%氯化钠溶液管路,防止营养盐和显色剂的反应产物吸附在管路内壁,本发明能够明显提高不同盐度样品中营养盐测定结果的准确性,完善了流动分析方法。

Description

一种流动分析防吸附方法
技术领域
本发明属于化学分析技术领域,具体涉及一种流动分析防吸附方法。
背景技术
近年来,海域赤潮频发,主要为水体富营养化严重。富营养化是指在人类活动的影响下,生物所需的氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海洋等水体,引起藻类或其他浮游生物迅速繁殖,水体溶解氧含量下降,导致水质恶化,甚至鱼类及其它生物大量死亡的现象。含氮、磷和硅等元素的盐类通常称之为营养盐。海水中的营养盐包括磷酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐、铵盐和硅酸盐,它们是海洋浮游生物生长繁殖所必需的成分,也是海洋初级生产力和食物链的基础,是海洋生态环境监测的重要参数。但是随着陆源入海污染物增加,大量营养盐进入水体,造成水体富营养化,带来藻华等灾害,营养盐已成了河口和近岸海域的主要污染物。因此,海水中的营养盐的监测是海洋环境监测的必测项目。营养盐的分析方法也是化学海洋学的重要研究内容。目前我国对海水中营养盐的检测主要还是采用传统的采样和实验室分析方法,《海洋监测规范》和《海洋调查规范》都规定了测量硝酸盐-氮、亚硝酸盐-氮、氨氮-氮、活性磷酸盐-磷、活性硅酸盐-硅的标准分析方法,这些方法在海洋环境监测中应用了20多年的历史,经过不断发展、完善、成熟,1998年由海洋行业标准上升为国家标准,方法可靠、数据准确。主要用于常规海洋环境监测。
但随着海洋经济发展日益加快,入海污染物不断增加,对海洋生态环境造成的压力越来越大,也对海洋环境监管和防灾减灾提出了更高的要求,如对海洋赤潮(绿潮)灾害的监测要求快速、实时响应等,这种传统的实验室分析方法日渐显示出诸多的弊端。首先,手工法需要的人力多,工作强度较大,属于大兵团作战型。其次,测试时间长,从取样到分析结束需要几十分钟到一个小时。再次,外业准备物品量大,除仪器设备外,还需要大量实验室常用设备、玻璃器皿、试剂和溶液等,缺一不可。而且,手工法操作步骤繁琐,样品与环境接触多,容易受到干扰和沾污,对操作要求很高。从工作效率、数据量、人力和物力等方面,应对海洋环境管理、海洋生态灾害(如赤潮、绿潮等)监测和防灾减灾监测都显得日益紧迫,与海洋环境监测与管理需求相比,传统的手工监测方法有些滞后。寻找新的方便、快速、准确的营养盐分析方法成了必然需要。
营养盐自动分析仪应运而生,为解决营养盐自动分析的问题,国外从上世纪六十年代开始研制相关仪器,特别是流动注射分析技术的引入,为解决上述问题提供了很好的方案。1975年,丹麦学者J.Ruzicka和E.H.Hanse首次提出流动注射分析(Flow InjectionAnalysis,简称FIA),采用把一定体积的试样注入到无气泡间隔的流动试剂(载流)中,保证混合过程与反应时间的高度重现性,在非平衡状态下高效率地完成了试样的在线处理与测定,打破了几百年来分析化学反应必须在物理化学平衡条件下完成的传统,使非平衡条件下的化学分析成为可能,从而开发出分析化学的一个全新领域。这类方法统称为流动分析法。
流动注射仪器和技术经过了30多年来的发展,不论是流动注射理论,还是流动注射与其它检测技术的联用,以及在各个领域的研究都发展迅速,流动注射表现出如下主要特点:
1.全自动分析技术,反应在封闭系统中完成测定,减少环境干扰因素。高效性。
2.分析速度快,检测样品的速度可以达到100~200样/小时。包括复杂的样品前处理如在线蒸馏也能达到20~40样/小时。
3.准确度高,重现性好,精密度高。精密度可达到±1%。
4.设备和操作简单,维护量低。
流动注射-光度法测定地面水和海水中的营养盐的方法已经比较成熟,在国外应用比较普遍,在荷兰、挪威、日本、法国、美国等地流动注射分析仪测定海水中营养盐的应用已经有了约20年的历史。在国内的部分行业监测中流动注射分析技术也日渐普及,如烟草行业、啤酒行业和冶金行业等。成熟的商品化仪器包括美国LACHAT公司QC8500型流动注射分析仪、美国OI公司3100型流动注射分析仪、福斯公司的流动注射分析仪、英国SEAL公司的连续流动分析仪和荷兰SCALAR公司的连续流动分析仪等。国内仪器研制方面起步较晚,仪器现在大多以进口为主。
因此,利用流动分析法测定海水中的营养盐,是海洋环境监测中营养盐监测的发展趋势。为解决现版《海洋监测规范》中营养盐分析方法滞后的问题,《国家海洋局标准项目》2007年立项,开展《海洋监测技术规范》行业标准的编制,将流动分析法测定海水中的营养盐列入海洋行业标准。流动注射测定海水和地面水中营养盐的分析方法目前已经比较成熟,但借鉴海水的分析方法用于河口水中营养盐分析,由于河口水与海水和地面水的性质差异巨大,还存在一些亟待解决的问题。
河口是河海交汇的地带,是典型的地表水从淡水过渡到咸水的过渡性环境,盐度变化范围大,化学变化和物理变化相当复杂。海水的含盐量是海水重要的基本特征之一,也是影响海水物理化学性质的重要参数,海水组成的恒定性是海水一个重要特征,在大洋水中主要元素通常是恒定的或几乎是恒定的,但在河口区或内陆海区(封闭海区)经常会受到来自大陆径流的影响。河口水性质与海水有很大的不同,但是河口区作为海洋生态环境敏感区的监测是海洋环境监测中不可或缺的重要内容,是研究海水组分的来源、污染物质入海通量、陆地径流提供的营养元素对海洋生物生产力的影响的基础。河口区,由于赤潮高发和富营养化严重,营养盐为其重要的监测项目。监测结果的准确与否影响到对生态系统的正确评价,因此解决监测方法问题至关重要。
流动注射测定营养盐的方法中,海水方法和淡水方法有明显的不同,应用于河口区这个特殊的区域,水体盐度范围变化大,几乎每个样品盐度均不相同,利用载流盐度配备的方法,从操作上几乎不可行。
流动注射分析法测定营养盐:营养盐和显色剂在线混合,在线检测。在样品盐度较低时,营养盐和显色剂的反应产物有一部分吸附在管路内壁,在样品盐度较高时,高盐度的溶液将吸附在管路内壁的营养盐和显色剂的反应产物洗下来一部分,造成所测得的营养盐结果偏高。因此,有必要对现有的流动注射测定营养盐方法进行改进。
发明内容
为解决现有技术的缺点和不足之处,本发明的目的在于提供一种流动分析防吸附方法,该方法能够防止样品在输送过程中在管路中的吸附,从而减小分析误差,提高精密度和准确度。具体包括与分光光度计联用,具体涉及分析测定硝酸盐-氮、亚硝酸盐-氮、氨氮-氮、活性磷酸盐-磷、活性硅酸盐-硅。
本发明目的通过以下技术方案实现:
一种流动分析防吸附方法,该方法是在进样过程中输入质量浓度为15%的氯化钠溶液与样品溶液在线混合,混合之后将溶液在线加热到80℃,再与辅助试剂在线混合之后送入检测器进行检测。
上述方法中,质量浓度为15%的氯化钠溶液和样品溶液在线混合,混合之后在线加热,该方法能够防止样品和显色剂反应之后在输送过程中在管路中的吸附,从而减小分析误差,提高精密度和准确度。可用于分析测定硝酸盐-氮、亚硝酸盐-氮、氨氮-氮、活性磷酸盐-磷、活性硅酸盐-硅。
上述方法中,所述检测器为分光光度计。
上述方法中,所述样品溶液为硝酸盐、亚硝酸盐、氨氮、活性磷酸盐或活性硅酸盐溶液。
上述方法中,所述辅助试剂为缓冲液、显色剂溶液、钼酸铵溶液、抗坏血酸溶液、草酸溶液和还原剂溶液中的一种或两种以上,参照GB 17378.4中规定配制。
上述方法中,样品分析速度为55个/h。
上述方法中,泵速为35r/min。
上述方法中,样品检测周期时间为65s。
上述方法中,峰基线宽度为59s~100s。
上述方法中,进样针清洗的最小时间为20s。
上述方法中,进样针在样品内的时间为45s。
上述方法中,装载周期为28s;注入周期为37s;样品到达第一个阀的时间为23s。
与现有技术相比,本发明具有以下优点及有益效果:
本发明方法在输入营养盐样品溶液时,额外加了高温高浓度15%氯化钠溶液管路,防止营养盐和显色剂的反应产物吸附在管路内壁,本发明能够明显提高不同盐度样品中营养盐测定结果的准确性,完善了流动分析方法。
附图说明
图1为本发明采用蠕动泵和六通阀的流动分析仪进行分析的采样状态图;
图2为本发明采用蠕动泵和六通阀的流动分析仪进行分析的注射状态图;
图中:1为蠕动泵,2为六通阀,3为样品管路,4为载液(超纯水)管路,5为质量浓度为15%的NaCl溶液管路,6为试剂1管路,7为试剂2管路,8为试剂3管路,9为废液管,10为样品环,11为镉柱,12为加热器,13为检测器,14为废液管。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述,但本发明的实施方式不限于此。
以下实施例中主要仪器、主要试剂如下:
主要仪器包括:LACHAT QC 8500S2流动注射分析仪(美国哈希);PL3002型电子天平(梅特勒-托利多仪器有限公司);便携式盐度计:日本ATAGO,2491型。
主要试剂包括:亚硝酸盐标准贮备溶液(国家标准物质,BW2008-100-W-50,TMRM坛墨质检标准物质中心,100mg/L);硝酸盐标准贮备溶液(国家标准物质,GBW(E)082685A-2,TMRM坛墨质检标准物质中心,100mg/L);磷酸盐标准贮备溶液(国家标准物质,BW2015-1000-W-20,TMRM坛墨质检标准物质中心,1000mg/L);硅酸盐标准贮备溶液(国家标准物质,GBW(E)081700,国家海洋环境监测中心,300.0mg/L);铵盐标准贮备溶液(国家标准物质,GBW(E)081696,国家海洋环境监测中心,100.0mg/L);亚硝酸盐标准工作溶液、硝酸盐标准工作溶液、磷酸盐标准工作溶液、硅酸盐标准工作溶液、铵盐标准工作溶液分别由贮备液用超纯水逐级稀释而成。
氢氧化钠(分析纯,国药集团化学试剂有限公司),盐酸(优级纯,广州化学试剂厂),溴酸钾,溴化钾,次溴酸钠,磺胺(分析纯,国药集团化学试剂有限公司),盐酸萘乙二胺(分析纯,国药集团化学试剂有限公司),镉屑,硫酸铜,氯化铵(优级纯,广州化学试剂厂),钼酸铵(分析纯,广州化学试剂厂),酒石酸锑钾(分析纯,阿拉丁),硫酸(优级纯,广州市东红化工厂),抗坏血酸(分析纯,国药集团化学试剂有限公司),对甲替氨基酚(米吐尔),亚硫酸钠。
图1为本发明采用蠕动泵和六通阀的流动分析仪进行分析的采样状态图;图2为本发明采用蠕动泵和六通阀的流动分析仪进行分析的注射状态图;图中:1为蠕动泵,2为六通阀,3为样品管路,4为载液(超纯水)管路,5为质量浓度为15%的NaCl溶液管路,6为试剂1管路,7为试剂2管路,8为试剂3管路,9为废液管,10为样品环,11为镉柱,12为加热器,13为检测器,14为废液管。
其中,进行硝酸盐-氮分析时:没有试剂3管路8,试剂1为缓冲液,试剂2为显色剂溶液,检测器为540nm;
进行亚硝酸盐-氮分析时:没有试剂2管路7、试剂3管路8、镉柱11,试剂1为显色剂溶液,检测器为540nm;
进行氨氮-氮分析时:没有试剂2管路7、试剂3管路8、镉柱11,试剂1为显色剂溶液,检测器为540nm;
进行活性磷酸盐-磷分析时:没有试剂3管路8、镉柱11,试剂1为钼酸铵溶液,试剂2为抗坏血酸溶液,检测器为880nm;
进行活性硅酸盐-硅分析时:没有镉柱11,试剂1为钼酸铵溶液,试剂2为草酸溶液,试剂3为还原剂溶液,检测器为820nm;
操作过程:六通阀2处于Fill位时,如图1所示,六通阀2处于Inject位时,如图2所示。蠕动泵始终开启,Fill位时样品环10中充满样品,Inject位时,载液4(超纯水)将样品环10中的样品冲出来送入后续管路。
实施例1—亚硝酸盐-氮的分析
方法原理:
亚硝酸盐-氮:海洋监测规范第4部分:海水分析(GB 17378.4-37):萘乙二胺分光光度法。在酸性介质中亚硝酸盐与磺胺进行重氮化反应,其产物再与盐酸萘乙二胺偶合生成红色偶氮染料,于543nm波长测定吸光值。
操作过程:
分析方法按照GB 17378.4-37所示。只是增加了一段质量浓度为15%的氯化钠溶液管路,氯化钠溶液和样品溶液在线混合之后加热到80℃,然后和显色剂在线混合之后进入检测器进行分析检测。
测定条件:
经试验选择的海水法测定亚硝酸盐-氮的最佳仪器工作条件为:吸收波长540nm;样品分析速度为55个/h;泵速35r/min;样品检测周期时间65s;峰基线宽度59s;进样针清洗的最小时间20s;进样针在样品内的时间45s;装载周期28s;注入周期37s;样品到达第1个阀的时间23s。
实施例2—硝酸盐-氮的分析
主要仪器、主要试剂见实施例1。
方法原理:
硝酸盐-氮:海洋监测规范第4部分:海水分析(GB 17378.4-38.1):镉柱还原法。水样通过镉还原柱,将硝酸盐定量地在线还原为亚硝酸盐,然后按重氮-偶氮光度法测定亚硝酸盐-氮的总量,扣除原有亚硝酸盐-氮,得硝酸盐-氮的含量。
操作过程:
分析方法按照GB 17378.4-38.1所示。只是增加了一段质量浓度为15%的氯化钠溶液管路,和样品溶液在线混合之后,经过镉柱在线还原,然后加热到80℃,然后和显色剂在线混合之后进入检测器进行分析检测。
测定条件:
经试验选择的海水法测定硝酸盐-氮的最佳仪器工作条件为:吸收波长540nm;样品分析速度为55个/h;泵速35r/min;样品检测周期时间65s;峰基线宽度100s;进样针清洗的最小时间20s;进样针在样品内的时间45s;装载周期28s;注入周期37s;样品到达第1个阀的时间23s。
实施例3—活性磷酸盐-磷的分析
主要仪器、主要试剂见实施例1。
方法原理:
活性磷酸盐-磷:海洋监测规范第4部分:海水分析(GB 17378.4-39.1):磷钼蓝分光光度法。在酸性介质中,活性磷酸盐与钼酸铵反应生成磷钼黄,用抗坏血酸还原为磷钼蓝后,于882nm波长测定吸光值。
操作过程:
分析方法按照GB 17378.4-39.1所示。只是增加了一段质量浓度为15%的氯化钠溶液管路,和样品溶液在线混合之后加热到80℃,然后和钼酸铵溶液反应,然后和抗坏血酸溶液在线混合之后进入检测器进行分析检测。
测定条件:
经试验选择的海水法测定活性磷酸盐-磷的最佳仪器工作条件为:吸收波长880nm;样品分析速度为55个/h;泵速35r/min;样品检测周期时间65s;峰基线宽度69.5s;进样针清洗的最小时间20s;进样针在样品内的时间45s;装载周期28s;注入周期37s;样品到达第1个阀的时间23s。
实施例4—活性硅酸盐-硅的分析
主要仪器、主要试剂见实施例1。
方法原理:海洋监测规范第4部分:海水分析(GB 17378.4-17.2):硅钼蓝法。活性硅酸盐在酸性介质中与钼酸铵反应,生成黄色的硅钼黄,当加入含有草酸(消除磷和砷的干扰)的对甲替氨基苯酚-亚硫酸钠还原剂,硅钼黄被还原为硅钼蓝,于812nm波长测定其吸光值。
操作过程:
分析方法按照GB 17378.4-17.2所示。只是增加了一段质量浓度为15%的氯化钠溶液管路,和样品溶液在线混合之后加热到80℃,然后和显色剂等试剂在线混合之后进入后续管路,并进入检测器进行分析检测。
测定条件:
经试验选择的海水法测定活性硅酸盐-硅的最佳仪器工作条件为:吸收波长820nm;样品分析速度为55个/h;泵速35r/min;样品检测周期时间65s;峰基线宽度69.5s;进样针清洗的最小时间20s;进样针在样品内的时间45s;装载周期28s;注入周期37s;样品到达第1个阀的时间23s。
实施例5—氨氮-氮的分析
主要仪器、主要试剂见实施例1。
方法原理:
氨氮-氮:海洋监测规范第4部分:海水分析(GB 17378.4-36.2):次溴酸盐氧化法。在碱性介质中次溴酸盐将氨氧化为亚硝酸盐,然后以重氮-偶氮分光光度法测亚硝酸盐-氮的总量,扣除原有亚硝酸盐-氮的浓度,得氨氮-氮的浓度。
操作过程:
分析方法按照GB 17378.4-36.2所示。样品先离线加入碱性次溴酸盐溶液,避光放置半小时,再加入酸性磺胺溶液,再上机分析。上机时增加了一段质量浓度为15%的氯化钠溶液管路,和样品溶液在线混合之后加热到80℃,然后和显色剂在线混合之后进入检测器进行分析检测。
测定条件:
经试验选择的海水法测定氨氮-氮的最佳仪器工作条件为:吸收波长540nm;样品分析速度为55个/h;泵速35r/min;样品检测周期时间65s;峰基线宽度59s;进样针清洗的最小时间20s;进样针在样品内的时间45s;装载周期28s;注入周期37s;样品到达第1个阀的时间23s。
对比实验
用常规流动注射分析方法(即GB 17378.4,不加热,不加15%氯化钠管路)测定了1000μg/L硝酸盐-氮、100μg/L亚硝酸盐-氮、120μg/L活性磷酸盐-磷、100μg/L氨氮-氮、1200μg/L活性硅酸盐-硅样品分别为100个,仪器走纯水基线测定前后对比如表1所示。
表1常规流动注射分析方法测定样品前后仪器基线变化
硝酸盐-氮 亚硝酸盐-氮 活性磷酸盐-磷 氨氮-氮 活性硅酸盐-硅
测定前仪器基线 0.001 0.002 0.001 0.002 0.001
测定后仪器基线 1.112 0.576 0.870 0.478 0.986
由此可见,随着样品测定数量的增加,仪器基线也在增加,被分析物在管路和流通池中有吸附,这个过程很缓慢,但是日积月累,就会对测定结果产生影响。
然后,用本发明方法(进样过程中输入质量浓度为15%的氯化钠溶液,与样品溶液在线混合,混合之后将溶液在线加热到80℃,再与显色剂等试剂在线混合之后送入检测器进行检测。)测定了1000μg/L硝酸盐-氮、100μg/L亚硝酸盐-氮、120μg/L活性磷酸盐-磷、100μg/L氨氮-氮、1200μg/L活性硅酸盐-硅样品分别为100个(分析亚硝酸盐-氮、硝酸盐-氮、活性磷酸盐-磷、活性硅酸盐-硅、氨氮-氮的操作步骤分别对应实施例1-5),仪器走纯水基线测定前后对比如表2所示。
表2本发明方法测定样品前后仪器基线变化
硝酸盐-氮 亚硝酸盐-氮 活性磷酸盐-磷 氨氮-氮 活性硅酸盐-硅
测定前仪器基线 1.112 0.576 0.870 0.478 0.986
测定后仪器基线 0.812 0.336 0.290 0.245 0.401
在常规流动注射分析方法测定完100个样品之后,仪器基线已经被抬高,然后再用本发明方法测定营养盐,测定之后仪器基线有所下降。由此可见,用本发明方法测定营养盐样品的过程中,不仅可以防止吸附,同时,可以缓慢清除原有的吸附在管路及流通池中的被分析物。
样品分析
用本发明方法对某海水样品1进行分析(分析亚硝酸盐-氮、硝酸盐-氮、活性磷酸盐-磷、活性硅酸盐-硅、氨氮-氮的操作步骤分别对应实施例1-5),结果列于表3。
表3用本发明方法测定某海水样品1(盐度为33)分析结果
硝酸盐-氮 亚硝酸盐-氮 活性磷酸盐-磷 氨氮-氮 活性硅酸盐-硅
海水1(μg/L) 19.2 14.3 14.2 5.4 125
海水1(μg/L) 19.5 14.8 13.8 5.6 122
相对标准偏差(%) 0.73 1.72 1.43 1.82 1.21
加标浓度(μg/L) 200 100 100 100 200
加标回收率(%) 98.4 97.6 97.9 96.5 98.1
用本发明方法对某海水样品2进行分析(分析亚硝酸盐-氮、硝酸盐-氮、活性磷酸盐-磷、活性硅酸盐-硅、氨氮-氮的操作步骤分别对应实施例1-5),结果列于表4。
表4用本发明方法测定某海水样品2(盐度为1)分析结果
硝酸盐-氮 亚硝酸盐-氮 活性磷酸盐-磷 氨氮-氮 活性硅酸盐-硅
海水2(μg/L) 652 227 12.7 208 7230
海水2(μg/L) 643 219 12.3 221 7125
相对标准偏差(%) 1.56 1.79 1.60 2.35 0.73
加标浓度(μg/L) 200 100 100 100 200
加标回收率(%) 97.5 99.4 98.6 97.1 97.5
由此可见,本发明方法对测定不同盐度海水样品中的硝酸盐-氮、亚硝酸盐-氮、氨氮-氮、活性磷酸盐-磷、活性硅酸盐-硅具有较好的相对标准偏差和加标回收率。
上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种流动分析防吸附方法,其特征在于,所述方法包括:在进样过程中输入质量浓度为15%的氯化钠溶液,与样品溶液在线混合,混合之后将溶液在线加热到80℃,再与辅助试剂在线混合之后送入检测器进行检测。
2.根据权利要求1所述的一种流动分析防吸附方法,其特征在于,所述检测器为分光光度计。
3.根据权利要求1所述的一种流动分析防吸附方法,其特征在于,所述样品溶液为硝酸盐、亚硝酸盐、氨氮、活性磷酸盐或活性硅酸盐溶液。
4.根据权利要求1所述的一种流动分析防吸附方法,其特征在于,所述辅助试剂为缓冲液、显色剂、钼酸铵溶液、抗坏血酸溶液、草酸溶液和还原剂溶液中的一种或两种以上。
5.根据权利要求1所述的一种流动分析防吸附方法,其特征在于,样品分析速度为55个/h。
6.根据权利要求1所述的一种流动分析防吸附方法,其特征在于,泵速为35r/min。
7.根据权利要求1所述的一种流动分析防吸附方法,其特征在于,样品检测周期时间为65s。
8.根据权利要求1所述的一种流动分析防吸附方法,其特征在于,峰基线宽度为59s~100s。
9.根据权利要求1所述的一种流动分析防吸附方法,其特征在于,进样针清洗的最小时间为20s;进样针在样品内的时间为45s。
10.根据权利要求1所述的一种流动分析防吸附方法,其特征在于,装载周期为28s;注入周期为37s;样品到达第一个阀的时间为23s。
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