流动注射分析(FlowInjectionAnalysis,FIA)自从20世纪发展起来之后,以配置灵活、检测限低以及在线样品的预处理能力较强,得到了美国环境保护局(EPA)和国际标准组织(ISO)的认可。目前,FIA在理化实验室中的应用越来越多,其原理是依据检测项目的化学分析法,将样品和试剂制成模板上的直管和混台螺旋管,由气泡将样品流分成均匀等份的小段,而每段根据测定项目的分析要求发生混合、稀释、相分离、加热、蒸馏、萃取、消化、透析等相同的反应,显色完毕后,在检测器的流通池进行比色,根据峰高与浓度的线性关系,工作站自动计算出结果。与传统的分析化学反应相比,该方法保证了混合过程与反应时间的高度重现性,可在非平衡态完成试样的在线处理与测定。
水中挥发酚、氰化物和阴离子合成洗涤剂是水质检测的常规项目[1]。它们在《生活饮用水标准检测方法》(GB/T5750-2006)[2]常用4-氨基安替比林分光光度法、异烟酸—吡唑酮分光光度法和亚甲蓝分光光度法等,这些方法均存在操作复杂,耗时长,试剂毒害大等缺陷。本文运用流动注射技术测定水质中的挥发酚、氰化物、阴离子合成洗涤剂等,与4-氨基安替比林分光光度法等相比,FIA方便、快捷、减少了人工操作的繁杂及引入的误差,同时,其灵敏度却得到了大幅度的提高,可用于大批量的测定水质卫生检验项目[3]。
1 仪器和试剂 1.1 测定原理挥发酚(Phenol):样品在酸性条件下蒸馏,蒸馏物与碱性铁氰化钾和4-氨基安替吡啉反应来测定水中的游离酚和取代酚,生成的红色反应产物,并在505nm 波长下被检测[1]。
游离氰化物(CN-):酸性条件下氢氰酸在125℃的温度下在线蒸馏,蒸馏后的氰化物和氯胺T反应生成氯化氰,然后与异烟酸及1,3-二甲基巴比妥酸反应生成红色络合物,在600nm 处检测[1]。
阴离子合成洗涤剂(DBS):样品与酸性亚甲基兰溶液混合过程中产生的离子对被萃取到氯仿中,所形成的络合物在660nm 处被检测[4]。
1.2 仪器及条件 1.2.1 仪器AA3型流动注射化学分析仪(德国BRAN+LUEBBE公司)。
1.2.2 仪器条件酚蒸馏温度:158℃ ; 氰化物蒸馏温度:125℃ ; 按仪器操作程序调试仪器至稳定状态。
将样品和标准溶液放在进样器上,在数据处理系统上输入浓度、编号、方法等,开始进行分析。
1.3 试剂磷酸蒸馏溶液(16%);4-氨基安替比林显色剂(0.20g/L); 铁氰化钾缓冲液(pH=10.3); 苯酚标准溶液(国家标物中心制备); 柠檬酸蒸馏试剂(pH=3.8); 邻苯二甲酸溶液(pH=5.2); 氯胺T溶液(2.0g/L); 异烟酸—巴比妥酸显色剂(pH=5.2);硫酸锌溶液(10.0g/L); 氰化物标准溶液(国家标物中心制备); 酸性亚甲蓝溶液(三氯甲烷萃取除杂); 三氯甲烷(滤膜或超声波除气泡)。以上试剂均按仪器操作指南配制。
2 测定方法 2.1 标准系列溶液配置及检出限的测定方法标准溶液均购于国家标物中心,临用时将标准溶液分别配制成下列浓度标准使用液。挥发酚:0.0,0.001,0.002,0.005,0.01,0.02,0.05,0.10,0.15mg/L; 氰化物:0.0,0.001,0.002,0.005,0.01,0.02,0.05,0.10mg/L;DBS:0.0,0.05,0.10,0.20,0.30,0.40,0.50mg/L。
取挥发酚的加标浓度0.002mg/L,氰化物加标浓度0.002mg/L,DBS加标浓度0.020mg/L(本工作采用2倍的预期检出限的加标水平)做7份平行样,求得其平行测定标准偏差 s,根据美国EPA关于检出限的定义,DL= t(n-1,a =0.99)×(s)(n =7,t =3.14),求出各个项目的检出限。
2.2 与《生活饮用水标准检测方法》(GB/T5750-2006)[2]方法对比试验取不同种类水样,用本方法和国标法进行试验比较,检验方法的准确性。
3 结果 3.1 方法的线性及检出限在实验条件下,选择满足检测要求的线性范 围(10mm 比色池,如下表 1)制作标准曲线,线性 关系较好,r≥0.999。用《生活饮用水标准检测方 法》(GB/T5750-2006)[2]传统方法和流动注射 方法检测3个项目的线性范围和检出限(表 1),可 得流动注射方法检测范围更广,灵敏度更好。
3.2 方法的精密度
选取低、中、高3种质量浓度的挥发酚、氰化物和DBS标准溶液,分别平行测定10次,相对标准偏差(RSD)为0.4%~1.3%(表 2)。
3.3 方法的准确度
取生活饮用水、生产用水、污水各4份,其中3份分别加入低、中、高3种质量浓度的标准溶液,平行测定6次,计算加标回收率(表 3)。
3.4 流动注射技术和国家标准分光光度法对比
取不同种类水样,同时用流动注射法和国标法进行试验(表 4),可以看出2种方法的测定结果无显著性差异。
4 讨论与结论
流动注射技术采用在线分析蒸馏、萃取、定温等相应装置和程序,具有操作简单、检测限低、重现性好等特点,有效地减少了离线操作中产生污染的机会,从而提高了方法的准确度,应将其在水质卫生检验领域进行推广。但是,流动注射技术也有它的局限性,它对试剂纯度要求较高,试剂在混匀过程中不能出现沉淀,对少量样品分析体现不出它的优越性,分析运行成本也较高,稳定性对分析结果影响很大等等。要严格按照规程操作,及时对仪器进行维护,实验过程中多注意气泡对稳定性的影响。
[1] | 王春来. 流动注射测定水中挥发酚和氰化物方法的研究[J]. 微量元素与健康研究, 2008, 25(3): 39–41. |
[2] | 中华人民共和国卫生部.GB/T5750-2006生活饮用水标准检测方法[S].北京:中国标准出版社,2007. |
[3] | 苏占峰. 流动注射分光光度法在线测定饮用水中阴离子合成洗涤剂方法的研究[J]. 中国卫生检验杂志, 2007, 17(7): 1223–1224. |
[4] | 王丽平, 田芹, 江林, 等. 在线萃取流动注射法快速测定水中阴离子表面活性剂[J]. 矿岩测定, 2009, 28(6): 553–556. |