SAN++连续流动分析仪同...体中挥发酚和总磷的方法探究_罗淞元.pdf

广西水利水电 GUANGXI WATER RESOURCES&HYDROPOWER ENGINEERING 2023（1）0前言挥发酚和总磷是评价地表水水质类别的重要指标1。在经典的化学分析方法中，测定挥发酚通常用现行的国家标准三氯甲烷萃取分光光度法2，该法需要对样品进行蒸馏预处理，三氯甲烷萃取后进行比色，操作过程复杂，易对人体产生危害，且容易造成二次污染。总磷测定常采用国家标准钼酸铵分光光度法3，前处理也较为繁杂，需要采用高压锅对样品进行消解。这两种方法都存在耗时长，用量大，费时费力等问题。随着经济的发展和生活水平的提高，传统的手工操作方法在分析速度和准确性等方面都渐渐适应不了形势的发展，自动化已成为监测技术发展的大趋势。连续流动分析法是1975年丹麦化学家鲁奇卡（Ruzicka J）和汉森（Hansen E H）提出的一种新型的管道化的连续流动技术。该技术主要包括试样的注入，试样与载流的混合反应（受控的分散），试样随载流恒速进入检测器检测等过程，最后通过电脑软件自动计算出结果。笔者采用SAN+连续流动分析仪（荷兰SKALAR）对水样进行连续进样分析，同时测定了水体中的挥发酚和总磷指标。与传统分光法比较，该方法采用同一台监测分析仪器，同一水样可同时检测2项指标，具有精度高、分析速度快，试剂消耗小等优点，适用性较广4。1实验部分1.1主要仪器SAN+连续流动分析仪，自动进样器，蒸馏单元，由多道蠕动泵、岐管、泵管、混合反应圈等组成的化学分析单元（即化学反应模块），检测单元，数据处理单元。检测单元均配备50 mm比色池，挥发酚配备505nm滤光片，总磷配备880 nm滤光片。1.2主要试剂（1）测定挥发酚所用试剂。4-氨基安替比林显色剂（1.25 g/L），提前1 d配制；铁氰化钾溶液（2.5 g/L），临用配制；磷酸氢二钠缓冲溶液（50.3 g/L），使用前用氢氧化钠溶液调节 pH=10.0；磷酸（=1.69 g/mL）蒸馏试剂25.0%（体积比），优级纯；硫酸铜洗液（1.0 g/L），分析纯；酚标准使用液：使用国家标准物质研究中心生产的单成分溶液标准物质酚，编号GBW（E）080241（22031），标准值100 mg/L。（2）测定总磷所用试剂。过硫酸钾试剂（5.0 g/L），使用前用硫酸溶液调节pH=1.1；硫酸溶液13.5%SAN+连续流动分析仪同时测定水体中挥发酚和总磷的方法探究罗淞元（玉林水文中心，广西玉林537000）摘要采用SAN+连续流动分析仪同时测定水体中的挥发酚和总磷，在最佳实验条件下，挥发酚和总磷的标准曲线相关系数在99.9%以上，检出限分别为0.0006 mg/L和0.006 mg/L，精密度和准确度较好，相对标准偏差RSD均小于1%，挥发酚和总磷样品加标回收率范围分别为91.4%97.5%和92.4%97.4%，与传统手工比色法进行比对实验，两种方法测定结果无显著性差异。采用连续流动分析法同时测定挥发酚和总磷，自动化程度高，周期短，适合大批量样品同时检测。关键词连续流动；同时测定；挥发酚；总磷；相对标准偏差中图分类号X832文献标识码A文章编号1003-1510（2023）01-0142-04收稿日期2022-12-12基金项目广西科学研究与技术开发计划重点研发项目 基于卫星遥感影像的河流水库水质污染预警应用技术研究（桂科AB22080046）作者简介罗淞元（1986-），男，广西北流人，玉林水文中心助理工程师，主要从事水环境监测与评价工作。水质监测与评价 142DOI:10.16014/ki.1003-1510.2023.01.015广西水利水电 GUANGXI WATER RESOURCES&HYDROPOWER ENGINEERING 2023（1）（体积比）：钼酸盐显色剂：钼酸铵（6.0 g/L）和酒石酸锑钾（0.22 g/L）的酸性混合溶液；氢氧化钠溶液（105 g/L）；抗坏血酸溶液（11.0 g/L），临用配制；磷标准使用液：使用国家标准物质研究中心生产的单成分 溶 液 标 准 物 质，编 号 为 GBW（E）083181b-1（B1912196），标准值为500 mg/L。所有实验试剂均为分析纯或以上试剂，试剂配制水均为实验室二级以上纯水，所有试剂使用前均超声脱气。1.3原理（1）仪器原理。连续流动分析仪是使用蠕动泵压缩不同管径的泵管，将样品和试剂等流体按方法要求的比例吸入管路中，同时吸入空气将流体分割成一定间隔规律的片段，在密闭的管路中连续流动，每个片段在混合圈中充分混匀，分离干扰物，保温反应，显色后流动检测吸光度，通过计算机分析处理数据。（2）挥发酚测定原理。水样在线蒸馏出来的挥发性酚类化合物溶于pH=10.0介质中，在铁氰化钾作用下，与4-氨基安替比林反应，生成橙红色的吲哚酚安替比林化合物，于波长505 nm处测量其信号值。（3）总磷测定原理。水样与过硫酸钾溶液混合，通过107的热消解和紫外消解，将各种磷酸态消解为正磷酸盐，试样中的正磷酸盐在酸性介质、锑盐存在下，与钼酸铵反应生成磷钼杂多酸后，被抗坏血酸还原生成蓝色络合物，于波长880 nm处测量吸光度。1.4仪器测定方法按照仪器操作规程连接好仪器，检查正常后，启动连续流动分析仪。按照以下步骤依次进行操作：（1）打开软件，确认电脑通讯是否正常。（2）开启氮气阀门，打开气流计旋钮，调解气体流速至8090单位。（3）打开循环冷却水，开启总磷107，挥发酚135的加热器电源开关。（4）在软件上打开挥发酚和总磷的测试通道，编写连续流动分析仪自动运行程序并按照表1设定仪器相关测试参数。（5）将总磷和挥发酚所有试剂管路放入纯水中，待纯水基线平稳后，再把挥发酚和总磷相对应的试剂管分别插入对应的试剂中，待试剂基线再次平稳后即可开始实验。表1仪器测试参数工作参数起始忽略时间出峰时间进样时间进样针清洗时间测量窗空气时间峰形宽度校正曲线拟合方式设定值挥发酚总磷挥发酚总磷80 s90 s50%3 s30%一次线性450 s1200 s600 s1500 s2结果与讨论2.1标准曲线与方法检出限2.1.1标准曲线分别取浓度为 100 mg/L 的酚标准溶液和 500mg/L的磷标准溶液配制挥发酚和总磷的标准工作曲线。仪器运行正常后，在上述设定的仪器参数下进行测定，测定结果见到表2。以相对峰高（AU）为纵坐标，对应的浓度值为横坐标，绘制标准曲线（见图1和图2）。表2标准曲线测定结果表标准系列12345678相关系数线性方程挥发酚浓度值/（mg/L）0.0000.0050.0100.0200.0400.0600.0800.1001.0 000y=0.3 517x-0.0 001相对峰高/AU0.0 0000.0 0150.0 0350.0 0700.0 1400.0 2080.0 2800.0 352总磷浓度值/（mg/L）0.000.100.200.400.600.801.001.500.9 995y=0.6 983x-0.0 004相对峰高/AU0.0 0000.0 5740.1 3590.2 7560.4 2720.5 7430.7 0871.0 300图1挥发酚标准曲线2.1.2方法检出限（1）按照样品分析的全部步骤，重复n（n7）次空白试验，将各测定结果换算为样品中的浓度或含143罗淞元:SAN+连续流动分析仪同时测定水体中挥发酚和总磷的方法探究量，计算n次平行测定的标准偏差，按公式（1）计算方法检出限。MDL=t（n-1，0.99）S（1）式中：MDL为方法检出限；n为样品的平行测定次数；t为自由度为n-1，置信度为99%时的t分布（单侧）；S为n次平行测定的标准偏差。其中，当自由度为n-1，置信度为99%时的t值可参考表3取值。表3t值表平行测定次数n78910自由度（n-1）6789t（n-1，0.9 9）3.1432.9982.8962.821（2）结果数据分析。当测定次数n=7时，t=3.14来进行检出限的测定。本次实验挥发酚和总磷项目的测定均以空白试验来进行7次检测，根据公式（1）得到检出限。分析结果见表4。表4空白测定浓度值测定项目挥发酚总磷测定值10.0 0050.0 05020.0 0070.0 07030.0 0040.0 03040.0 0050.0 05050.0 0070.0 06060.0 0080.0 02070.0 0090.0 030平均值0.0 0060.0 044标准偏差0.0 0020.0 018检出限0.0 0060.0 060mg/L由表4可知，挥发酚和总磷检出限分别为0.0 006mg/L和0.006 mg/L，低于挥发酚国家标准三氯甲烷萃取分光光度法和总磷的测定，钼酸铵分光光度法的检出限，满足实验要求。2.2精密度和准确度的测定分别对浓度为（0.0 3500.0 025）mg/L的挥发酚有证标准样品（编号GBW（E）080202210202）和浓度为（0.2200.011）mg/L的总磷有证标准样品（编号BW085527-190650）分别进行6次平行测定，结果见表5。表5精密度和准确度测定结果表测定项目挥发酚总磷测定值/（mg/L）10.0 3440.21320.0 3430.21830.0 3420.21540.0 3420.21450.0 3400.21760.0 3380.218平均值/（mg/L）0.0 3420.216相对标准偏差/%0.63%0.99%相对误差/%-2.29%-1.82%由表5可知，挥发酚和总磷的测量值在标准样品值范围内，相对标准偏差均小于1%，相对误差的绝对值均小于3%，说明在设定的参数条件下，连续流动分析仪同时测定水体中的挥发酚和总磷，有着很好的重现性和稳定性，而且精密度良好，准确度高，符合国家计量检测规范的要求。2.3加标回收率的测定在上述实验条件下，分别选取了3个不同浓度的水样作为本底值，对挥发酚和总磷项目进行加标回收率实验测定。测定挥发酚加标回收率时，取100 mL水样，加入1.00 mL浓度为1.00 mg/L的酚标准工作液，测定总磷加标回收率时，取100 mL水样，加入1.00 mL浓度为10.0 mg/L的磷标准工作液。实验结果见表6。表6加标回收率试验测定结果表测定样品水样1水样2水样3挥发酚/（mg/L）本底值0.0050.0120.066测定值0.0140.0210.075加标回收率/%91.492.197.5总磷/（mg/L）本底值0.150.650.23测定值0.240.740.32加标回收率/%92.497.493.2由表6可知，挥发酚的加标回收率在91.4%97.5%，总磷的加标回收率在 92.4%97.4%，方法回收率较好，均符合 水环境监测规范（SL 219-2013）附录表中关于加标回收率范围的规定。2.4方法比对试验选取3个不同浓度的水样，挥发酚采用三氯甲烷萃取分光光度法，总磷采用钼酸铵分光光度法与连续流动分析方法进行比对，结果见表7。图2总磷标准曲线144广西水利水电 GUANGXI WATER RESOURCES&HYDROPOWER ENGINEERING 2023（1）表7方法比对实验结果表测定样品水样1水样2水样3挥发酚/（mg/L）连续流动分析法测定值0.0050.0120.066三氯甲烷萃取分光光度法测定值0.0070.0110.068相对平均偏差/%9.094.351.49总磷/（mg/L）连续流动分析法测定值0.150.650.23钼酸铵分光光度法测定值0.150.680.24相对平均偏差/%0.002.262.13由表7可知，采用连续流动注射分析法同时测定挥发酚和总磷，与传统的国家标准方法比对，相对平均偏差均符合 水环境监测规范（SL 219-2013）附录表中关于方法比对的质量控制要求。3影响因素探讨采用SAN+连续流动注射分析仪同时测定挥发酚和总磷，为了达到最佳的实验条件，分析过程中应该注意几个问题。（1）最主要的是设定好系统软件的共性参数，如泵速、进样时间和进样针清洗时间等，确保样品在各个模块的管道内有充足的停留时间。在分析过程中，根据挥发酚和总磷的峰形图，分别调节好起始忽略时间、出峰时间、峰宽等参数。（2）气泡影响。实验仪器要求的温度在25左右，如果室内外温差较大，试剂样品溶入更多的空气，在仪器加热时放出空气，造成气泡峰的出现。因此，实验前应使得试剂样品达到仪器室温度。配制好的试剂尽量超声脱气或者用140 kPa的氦气通过氦气管消除气泡。（3）所有试剂和样品，建议用0.45 m的过滤器过滤，避免不溶颗粒堵塞管路。对于测定总磷项目，悬浮颗粒较多或浓度较高的水样，在测定前先将样品稀释到相应的倍数后，放入超声波100 Hz超声30 min，有利于提高消解效率，提高准确度。（4）酸碱度。挥发酚和总磷的测定实验均为显色反应，对试剂的pH要求较高，尤其是测定总磷用的缓冲溶液试剂，临用前调节好pH，否则容易造成空白负峰、低浓度样品无峰的现象。4结语本文使用SAN+连续流动分析仪同时测定水样中的挥发酚和总磷，其进样、蒸馏或消解、测量都在线自动完成，每小时可测定20个样品，自动化程度高，试剂和样品消耗量小，适合大批量样品多项目的分析。实验结果表明，挥发酚和总磷两者的工作曲线线性关系良好，方法的检出限低，有较高的精密度和准确度，加标回收率和方法比对试验等各项参数指标均达到要求。连续流动分析法同时测定挥发酚和总磷的方法，符合水环境水样监测分析工作的需要，值得进一步推广。参考文献1GB5749-2006，生活饮用水卫生规范S.2GB/T5750.4-2006，生活饮用水检验标准方法感观性状和物理指标S.3GB/T11893-89，水质总磷的测定钼酸铵分光光度法S4赵萍，魏月仙，顾爱平.FIA6000全自动流动注射分析仪的研制及其在水质分析中的应用J.生命科学仪器，2005（6）：47-50.（责任编辑：刘征湛）Study of method for simultaneous determination of volatile phenol andtotal phosphorus in water with SAN+continuous flow analyzerLUO Song-yuan(Hydrology Center of Yulin City,Yulin 537000,China)Abstract:Simultaneous determination of volatile phenol and total phosphorus in water was conducted with SAN+continuous flow analyzer.Under the optimum testing condition,the standard curve correlation coefficient of volatilephenol and total phosphorus is above 99.9%.The detection limits are 0.0006mg/L and 0.006mg/L respectively.Theprecision and accuracy are relatively good with the relative standard deviation RSD less than 1%,the recovery rateranges within 91.4%97.5%and 92.4%97.4%respectively.Comparative test by traditional manual colorimetricmethod was conducted.There exists no obvious difference between the detection results out of two methods.Simultaneous determination of volatile phenol and total phosphorus by continuous flow analysis method is characterized byhigh automation degree and short time,so it is suitable for simultaneous detection of a lot of samples.Keywords：Continuousflow;simultaneousdetermination;volatilephenol;totalphosphorus;relativestandarddeviation145