CN111189956A - 利用h2o2氧化法结合离子色谱检测氯化钠样品中亚硝酸盐含量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用H₂O₂氧化离子色谱电导检测法测定氯化钠样品中亚硝酸盐含量的方法。首先利用H₂O₂将食盐样品溶液中的NO₂ ^‑氧化为NO₃ ^‑，再注入离子色谱定量环中，定量环中的NO₃ ^‑经KOH淋洗液进入分析柱分离后进行电导法检测，通过检测NO₃ ^‑的含量间接得到NO₂ ^‑的含量。这种方法可以消除氯化钠试剂以及食盐中高浓度Cl^‑对NO₂ ^‑色谱峰干扰的影响，通过检测NO₃ ^‑的含量间接得到NO₂ ^‑的含量。本方法的整体稳定性，重现性理想，测定数据准确可靠，可以广泛应用于氯化钠试剂以及食盐中亚硝酸盐的检测。

Description

利用H2O2氧化法结合离子色谱检测氯化钠样品中亚硝酸盐含 量的方法

技术领域

本发明属于分析化学领域，具体涉及一种利用H₂O₂氧化离子色谱法检测氯化钠试剂和食盐中的亚硝酸盐含量的方法与应用。

背景技术

亚硝酸盐(NO₂ ^-)是一种无机化合物，广泛存在于环境和食品中，在食品工业中通常作为一种添加剂，在农业中广泛用作肥料，在腐蚀科学中应用于缓蚀剂。NO₂ ^-具有潜在的毒性，它在人体内会与膳食中的酰胺或胺类物质结合，生成有害的亚硝胺化合物，导致癌症和高血压。亚硝酸盐还会干扰人体内氧气运输系统，血液中的含量过高会导致血红蛋白不可逆氧化为高铁血红蛋白，严重影响血红蛋白的换氧能力。

目前常用的测定亚硝酸盐含量的方法有分光光度法、化学发光法、电化学法、离子色谱法等。分光光度法，操作简便，普及率高，但易受本底颜色等影响。化学发光法灵敏度高，但有些物质的存在会使荧光强度上升或者降低，导致标准误差变大，并且它所选用的试剂可能对于亚硝酸根没有特异性，也可以与亚硝胺反应。电化学法操作简单，成本低，检出限低，精密度高，但亚硝酸盐在传统电极上的电化学氧化有着过大的电势，并且在电化学过程中产生的物质也会损坏电极。离子色谱法，操作方便，快速，准确，灵敏度高，但当相近出峰位置的离子浓度较高，则会导致亚硝根色谱峰被干扰甚至覆盖。目前尚没有一种有效可靠并且便捷的方法能够检测食盐中亚硝酸盐含量，因此很有必要建立一种快速准确测定食盐中亚硝酸盐含量的方法。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题，并提供一种利用H₂O₂氧化法结合离子色谱检测食盐中亚硝酸盐含量的方法与应用。

为实现上述发明目的，本发明采用的具体技术方案如下：

一种利用H₂O₂氧化法结合离子色谱检测氯化钠样品中亚硝酸盐含量的方法，其具体步骤为：首先将将氯化钠样品配制成样品溶液，并在酸性条件下，以H₂O₂为氧化剂将样品溶液中的NO₂ ^-通过前处理全部氧化为NO₃ ^-，形成检测溶液；然后将检测溶液注入离子色谱定量环中，定量环中的NO₃ ^-经淋洗液洗脱进入分析柱分离后进行电导法检测，检测所得NO₃ ^-的含量即为NO₂ ^-的含量。

作为优选，所述的氯化钠样品为氯化钠试剂或者食盐。

作为优选，取氯化钠样品至容量瓶中，加水稀释混匀并定容后得到样品溶液；将样品溶液通过C₁₈小柱，弃去初始流出的滤液后收集剩余的滤液；在容量瓶中定量加入 H₂SO₄和H₂O₂溶液，然后利用收集到的滤液进行定容并混匀，使滤液中的NO₂ ^-在酸性环境下被全部氧化为NO₃ ^-，最后经过滤膜过滤后得到检测溶液，将样检测溶液注入离子色谱定量环中进样分析。

进一步的，所述样品溶液的配制方法为：取0.2g氯化钠样品至100mL容量瓶中，加水稀释至刻度，混匀得到样品溶液。

进一步的，所述检测溶液的配制方法为：将所述样品溶液通过C₁₈小柱，弃去前面3mL，收集其余滤液待用；在10mL容量瓶中加入10μL 1moL/L的H₂SO₄和15μL 1moL/L的H₂O₂溶液，立即用收集的滤液定容至刻度，摇匀，并过0.20μm滤膜后得到检测溶液。

作为优选，所述的淋洗液为KOH溶液，并采用梯度洗脱程序进行洗脱。

作为优选，在离子色谱中，分析柱采用IonPac AS11-HC(4mm×250mm)，保护柱采用IonPac AG11-HC(4mm×50mm)。

作为优选，在离子色谱中，色谱条件如下：流速1.0mL/min，柱温30℃；梯度洗脱程序：0-9.9min，浓度为10mmol/L KOH溶液；9.9-10.0min，浓度为10-45mmol/L KOH溶液；10.0-14.9min，浓度为45mmol/L KOH溶液；14.9-15.0min，浓度为45-10 mmol/L KOH溶液；15.0-22.0min，浓度为10mmol/L KOH溶液。

作为优选，原始氯化钠样品中NO₂ ^-的实际含量需根据样品配制过程换算得到。

进一步的，原始氯化钠样品中亚硝酸盐含量的换算公式为：

式中：A为原始氯化钠样品中NO₂ ^-的实际含量，单位为mg/kg；B为所述检测溶液通过离子色谱法测得的NO₂ ^-质量浓度，单位为mg/L；V为由氯化钠样品配制成的样品溶液总体积，单位为mL；f为所述检测溶液相对于所述样品溶液的稀释倍数；1000为换算系数；m为氯化钠样品称取量，单位为g。

上述方法可应用于氯化钠试剂以及食盐中亚硝酸盐的检测。

本发明的方法利用H₂O₂氧化结合离子色谱检测食盐中亚硝酸盐含量的方法与应用。可消除高浓度Cl^-将NO₂ ^-色谱峰覆盖的影响。本发明还具有重现性好、检测限低、精密度高等的优点。

附图说明

图1为7种阴离子混合标样的色谱图；其中编号分别代表：1.F^-(0.5mg/L)，2.Cl^-(1.0mg/L)，3.NO₂ ^-(1.0mg/L)，4.Br^-(1.0mg/L)，5.NO₃ ^-(1.0mg/L)，6.SO₄ ^2- (1.0mg/L)，7.PO₄ ^3-(1.0mg/L)

图2为Cl^-，NO₂ ^-和NO₃ ^-三种离子标准溶液的色谱图；其中编号分别代表：1.Cl^-(1.0mg/L)，2.NO₂ ^-(1.0mg/L)，3.NO₃ ^-(1.0mg/L)

图3标准混合样品的色谱图；其中编号分别代表：1.未在Cl^-(1.0mg/L)和NO₂ ^-(1.0mg/L)混标中加入氧化剂的色谱图，2.在Cl^-(1.0mg/L)和NO₂ ^-(1.0mg/L)混标中加入氧化剂的色谱图，a.Cl^-，b.NO₂ ^-，c.NO₃ ^-

图4为H₂O₂最佳用量与NO₂ ^-和NO₃ ^-回收率关系图

图5为食盐样品1的离子色谱图，1为未加H₂O₂的色谱图，2为加H₂O₂后的色谱图。

图6为食盐样品3的离子色谱图；1为未加H₂O₂的色谱图，2为加H₂O₂后的色谱图；其中a.NO₂ ^-。

图7为食盐样品5的离子色谱图；1为未加H₂O₂的色谱图，2为加H₂O₂后的色谱图；其中a.NO₂ ^-。

具体实施方式

以下结合附图和实施案例对本发明做进一步的说明。

在离子色谱检测过程中，亚硝酸根和氯离子是顺序出峰，在氯化钠样品溶液中Cl^-浓度较高，NO₂ ^-浓度比较低，NO₂ ^-的色谱峰可能会被Cl^-的色谱峰覆盖，干扰NO₂ ^-的测定。为了解决该问题，可以使用氧化剂在酸性条件下将NO₂ ^-氧化成NO₃ ^-，NO₃ ^-的出峰位置不受高浓度Cl^-的影响，所以可以通过检测NO₃ ^-的含量间接得到NO₂ ^-的含量。因此，本发明提供了一种利用H₂O₂氧化法结合离子色谱检测氯化钠样品中亚硝酸盐含量的方法，此处的氯化钠样品可以是氯化钠试剂或者食盐。该方法的具体做法为：首先将将氯化钠样品配制成样品溶液，并在酸性条件下，以H₂O₂为氧化剂将样品溶液中的NO₂ ^-通过前处理全部氧化为NO₃ ^-，形成检测溶液；然后将检测溶液注入离子色谱定量环中，定量环中的NO₃ ^-经淋洗液洗脱进入分析柱分离后进行电导法检测，检测所得NO₃ ^-的含量即为NO₂ ^-的含量。

其中，由于氯化钠样品一般为固体，因此需要配置成溶液并经过前处理才能形成能够输入离子色谱仪的检测溶液。在大量试验基础上，经过参数优化，给出了氯化钠样品的优选前处理方法如下：

取0.2g(需精确至0.001g)样品至100mL容量瓶中，加水稀释至刻度，混匀，得到样品溶液。取上述样品溶液通过C₁₈小柱，为保证准确性需要弃去最开始流出的前面 3mL滤液，仅收集后面的剩余滤液待用；在10mL容量瓶中加入10μL H₂SO₄(1moL/L) 和15μL H₂O₂(1moL/L)溶液，立即用收集到的滤液定容至刻度，摇匀，并过0.20μm 滤膜后即得到检测溶液，可用于离子色谱仪的进样分析。

进一步的，在离子色谱过程中：分析柱采用IonPac AS11-HC(4mm×250mm)，保护柱采用IonPac AG11-HC(4mm×50mm)；洗脱液采用KOH溶液，并进行梯度洗脱，具体色谱条件如下：流速1.0mL/min，柱温30℃；梯度洗脱程序：0-9.9min，浓度为10mmol/L KOH溶液；9.9-10.0min，浓度为10-45mmol/L KOH溶液；10.0-14.9min，浓度为45mmol/L KOH溶液；14.9-15.0min，浓度为45-10mmol/L KOH溶液；15.0-22.0 min，浓度为10mmol/L KOH溶液。

在离子色谱法中，离子色谱仪中的电导检测器检测出的是溶液中离子浓度，因此需要再根据样品的实际配制过程，换算出原始氯化钠样品中亚硝酸盐含量。其换算公式可采用下式(1)：

式中：A为原始氯化钠样品中NO₂ ^-的实际含量，单位为mg/kg；B为检测溶液通过离子色谱法测得的NO₂ ^-质量浓度，单位为mg/L；V为由氯化钠样品配制成的样品溶液总体积，单位为mL；f为检测溶液相对于样品溶液的稀释倍数(具体根据溶液配制过程确定)；1000为换算系数；m为样品称取量，单位为g。

下面通过一个实施例，详细阐述上述技术方案的理论依据和效果。

本实施例中，亚硝酸盐的色谱分析过程，具体步骤如下：

1、仪器和试剂

仪器如下：ICS-5000型离子色谱仪(带电导检测器)(美国Thermo Fisher公司)、KOH淋洗液发生器、Chromeleon 6.8色谱工作站、自循环电抑制器(AERS 500(4mm))、GP 50四元梯度泵；BS-224S型电子分析天平(赛多利斯科学仪器(北京)有限公司)。

试剂如下：过氧化氢、浓硫酸、亚硝酸钠、硝酸钠、氯化钠、氟化钠、溴化钠、磷酸钠、无水硫酸钠购自上海试四赫维化工有限公司，均为分析纯。实验用水为超纯水(Millipore,Molsheim,France，电阻率18.2MΩ·cm)。

实验样品：食盐样品，购自当地超市。

2、标准溶液的配制

标准储备溶液：分别配制Cl^-、SO₄ ^2-、Br^-、NO₃ ^-、F^-、NO₂ ^-、PO₄ ^3-浓度为1000mg/L 的储备液，分别配制H₂SO₄和H₂O₂浓度为1moL/L的储备液，均置于4℃冰箱备用。

标准混合溶液：分别移取一定量的上述离子的标准储备溶液至10mL容量瓶中，加入10μLH₂SO₄(1moL/L)和15μLH₂O₂(1moL/L)储备液，用去离子水定容，制得浓度为0.01、0.05、0.10、0.50、1.00mg/L NO₂ ^-的混合标准溶液系列。

3、色谱条件

赛默飞ICS5000离子色谱仪带电导检测仪分析柱IonPac AS11-HC(4mm×250mm)(括号中代表柱子型号参数，下同)+保护柱IonPacAG11-HC(4mm×50mm)；流速 1.0mL/min，柱温30℃；梯度洗脱程序：0-9.9min，浓度为10mmol/L KOH溶液；9.9-10.0 min，浓度为10-45mmol/L KOH溶液；10.0-14.9min，浓度为45mmol/L KOH溶液； 14.9-15.0min，浓度为45-10mmol/L KOH溶液；15.0-22.0min，浓度为10mmol/L KOH 溶液。流动相梯度表见表1。典型的色谱图见图1，7种无机阴离子能完全分离，但Cl^-、 NO₂ ^-顺序出峰，因此高浓度Cl^-会干扰NO₂ ^-的出峰。NO₃ ^-保留时间较长，SO₄ ^2-的峰与梯度峰重合，但不影响后续实验。

本发明为了消除样品中高浓度Cl^-对NO₂ ^-色谱峰干扰的影响，将溶液中的NO₂ ^-氧化为NO₃ ^-，通过检测NO₃ ^-的含量间接得到NO₂ ^-的含量。因此，氧化率优化实验只需要关注Cl^-、NO₂ ^-和NO₃ ^-这三个离子的色谱峰，如图2。

表1离子色谱流动相梯度表

4、样品前处理

取0.2g(精确至0.001g)样品至100mL容量瓶中，加水稀释至刻度，混匀得到样品溶液(备用液)。取上述备用液通过C₁₈小柱，弃去前面3mL，收集后面滤液待用；在10mL容量瓶中加入10μL H₂SO₄(1moL/L)和vμL H₂O₂(1moL/L)溶液，立即用收集到的滤液定容至刻度，摇匀，并过0.20μm滤膜后即可作为色谱的检测溶液进样分析。原氯化钠样品(未经前处理的样品)中NO₂ ^-的实际含量(A)按下式计算：

式中：A为原始氯化钠样品中NO₂ ^-的实际含量/(mg/kg)；B为检测溶液通过离子色谱法测得的NO₂ ^-质量浓度/(mg/L)；V为由氯化钠样品配制成的样品溶液总体积/ (mL)，本实施例中为100mL；f为检测溶液相对于样品溶液的稀释倍数；1000为换算系数；m为氯化钠样品称取量/(g)，即0.2g。

5、氧化剂用量的选择

由于亚硝酸根和氯离子是顺序出峰，在食盐样品溶液中Cl^-浓度较高，NO₂ ^-浓度比较低，NO₂ ^-的色谱峰可能会被Cl^-的色谱峰覆盖，干扰NO₂ ^-的测定。我们使用氧化剂H₂O₂，在酸性条件下将NO₂ ^-氧化成NO₃ ^-，NO₃ ^-的出峰位置不受高浓度Cl^-的影响，所以可以通过检测NO₃ ^-的含量间接得到NO₂ ^-的含量，如图3所示。

为了确保NO₂ ^-能够完全氧化为NO₃ ^-，需要确定氧化剂H₂O₂的最佳用量。已知食盐中NO₂ ^-的含量通常低于1.00mg/L，实验固定亚硝酸根离子浓度为1.0mg/L，改变 H₂O₂(1moL/L)的加入量v(0μL、5μL、10μL、15μL、20μL)，通过NO₂ ^-的转化率和NO₃ ^-生成率来确定氧化剂的最佳用量，结果见图4，如图4所示，当H₂O₂(1moL/L) 的加入量为15μL时，NO₂ ^-已全部转化，NO₃ ^-的生成率达100％，因此确定氧化剂H₂O₂的最佳用量为15μL。

6、线性范围、重现性和检出限

在上文的色谱条件下，分别将0.01、0.05、0.10、0.50、1.00mg/L加入过15μL氧化剂H₂O₂(1moL/L)和10μL H₂SO₄(1moL/L)的标准溶液进样分析，每个浓度平衡测定3次，数据通过差异性检验后，取3次所得峰面积的平均值，以峰面积为纵坐标(Y)，标准溶液浓度为横坐标(x)作标准曲线进行线性回归，得出方法的线性方程为y＝0.2035x+0.0011，线性系数为r²＝0.9999，以三倍信噪比计算最低检出限为4.69×10^-3 mg/L，对质量浓度为0.01mg/L的标准溶液重复进样7次(n＝7)，求得方法的相对标准偏差为2.32％。可见，方法在0.01–1.00mg/L线性范围内有较好的相关系数、检出限及重现性。

7、实际样品检测及方法的回收率

将NaCl试剂和14个食盐样品前处理后按照上述条件进样分析，具体见表2和图5-7。并对其中2个样品加入三种浓度水平的标准溶液进行回收率实验，平行三次，结果见表3。加标回收率为99.20％-100.50％，回收率良好。

表2样品中NO₂ ^-的含量

注：“-”表明未测出。

表3样品加标回收率

注：“-”表明未测出。

由此可见，这种方法可以消除氯化钠试剂以及食盐中高浓度Cl^-对NO₂ ^-色谱峰干扰的影响，通过检测NO₃ ^-的含量间接得到NO₂ ^-的含量。本方法的整体稳定性，重现性理想，测定数据准确可靠，可以广泛应用于氯化钠试剂以及食盐中亚硝酸盐的检测。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，然其并非用以限制本发明。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种利用H₂O₂氧化法结合离子色谱检测氯化钠样品中亚硝酸盐含量的方法，其特征在于，首先将将氯化钠样品配制成样品溶液，并在酸性条件下，以H₂O₂为氧化剂将样品溶液中的NO₂ ^-通过前处理全部氧化为NO₃ ^-，形成检测溶液；然后将检测溶液注入离子色谱定量环中，定量环中的NO₃ ^-经淋洗液洗脱进入分析柱分离后进行电导法检测，检测所得NO₃ ^-的含量即为NO₂ ^-的含量。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的氯化钠样品为氯化钠试剂或者食盐。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氯化钠样品的前处理方法如下：取氯化钠样品至容量瓶中，加水稀释混匀并定容后得到样品溶液；将样品溶液通过C₁₈小柱，弃去初始流出的滤液后收集剩余的滤液；在容量瓶中定量加入H₂SO₄和H₂O₂溶液，然后利用收集到的滤液进行定容并混匀，使滤液中的NO₂ ^-在酸性环境下被全部氧化为NO₃ ^-，最后经过滤膜过滤后得到检测溶液，将样检测溶液注入离子色谱定量环中进样分析。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述样品溶液的配制方法为：取0.2g氯化钠样品至100mL容量瓶中，加水稀释至刻度，混匀得到样品溶液。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述检测溶液的配制方法为：将所述样品溶液通过C₁₈小柱，弃去前面3mL，收集其余滤液待用；在10mL容量瓶中加入10μL 1moL/L的H₂SO₄和15μL 1moL/L的H₂O₂溶液，立即用收集的滤液定容至刻度，摇匀，并过0.20μm滤膜后得到检测溶液。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的淋洗液为KOH溶液，并采用梯度洗脱程序进行洗脱。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在离子色谱中，分析柱采用IonPac AS11-HC(4mm×250mm)，保护柱采用IonPac AG11-HC(4mm×50mm)。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在离子色谱中，色谱条件如下：流速1.0mL/min，柱温30℃；梯度洗脱程序：0-9.9min，浓度为10mmol/L KOH溶液；9.9-10.0min，浓度为10-45mmol/L KOH溶液；10.0-14.9min，浓度为45mmol/L KOH溶液；14.9-15.0min，浓度为45-10mmol/L KOH溶液；15.0-22.0min，浓度为10mmol/L KOH溶液。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，原始氯化钠样品中NO₂ ^-的实际含量需根据样品配制过程换算得到。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，原始氯化钠样品中亚硝酸盐含量的换算公式为：

式中：A为原始氯化钠样品中NO₂ ^-的实际含量，单位为mg/kg；B为所述检测溶液通过离子色谱法测得的NO₂ ^-质量浓度，单位为mg/L；V为由氯化钠样品配制成的样品溶液总体积，单位为mL；f为所述检测溶液相对于所述样品溶液的稀释倍数；1000为换算系数；m为氯化钠样品称取量，单位为g。

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