为实现原位水质总碱度快速准确检测的需求, 融合顺序注射分析（sequential injection analysis, SIA）与连续光谱检测法, 设计了一种小型微量原位水质总碱度在线快速检测仪, 系统主要通过设计滴定池将SIA和连续光谱检测法应用于总碱度自动化滴定检测流程, 并对连续光谱检测法判断滴定临界值的新方法进行实验研究。 基于国标总碱度检测中工业循环冷却水及地表水总碱度的测定标准, 设计了原位水质总碱度检测流程, 并以顺序注射技术为控制滴定流程基础, 在连续光谱扫描测量溶液检测过程的条件下, 使用酚酞和甲基橙作为指示剂, 对水质总碱度进行滴定分析。 通过连续光谱扫描对酚酞碱度及甲基橙碱度滴定过程进行监测, 以吸光度曲线552 nm处峰值归零作为酚酞碱度滴定临界值判断条件; 以吸光度曲线峰值由465 nm偏移至504 nm处作为甲基橙碱度滴定临界值判断条件; 分析通过滴加不同剂量酚酞和甲基橙指示剂所得溶液吸光度曲线得出最佳指示剂用量分别为0.01和0.04 mL。 该系统利用最小二乘拟合算法建立总碱度测定的回归模型, 并对检测系统及检测流程进行优化, 实验结果表明, 水质总碱度在0.20~25.00 mmol·L-1范围内与盐酸消耗量线性相关, 工作曲线拟合系数≥0.994 2; 测定总碱度重复性相对标准偏差（RSD）为0.207%~1.151%; 废液量≤16 mL; 最低检出限为0.03 mmol·L-1; 样品加标回收率在97.2%~102.3%之间; 与国标法对比实验结果无明显差别。 利用连续光谱检测法判断滴定临界值的新方法对于提升水质总碱度检测仪的技术性能具有重要意义, 可适用于系统网格化监控地表水、 循环冷却水、 养殖循环水等多种监测应用平台。
总碱度 微量 连续光谱 顺序注射分析 Total alkalinity Trace Continuous spectrum Sequential injection analysis 光谱学与光谱分析
2021, 41(5): 1477
北方工业大学机械与材料工程学院, 北京 100043
针对水质多参数监测仪器的低功耗、 微型化、 集成化和智能化, 研制了一种基于顺序注射分析技术(SIA)和连续光谱检测方法融合的微型测定原位水质多参数检测仪, 系统设计的核心在于消解池结构设计且消解池作为检测池, 以及微控技术顺序注射平台的原理设计和多参数联合消解测定流程设计。 对融合SIA和连续光谱水质多参数原位分析的新方法进行实验研究。 设计了基于国标水质检测标准的多参数顺序注射分析检测流程, 基于分光光度检测方法, 在使用连续光谱扫描测量的条件下, 融合顺序注射分析技术对亚硝酸盐氮、 硝酸盐氮、 总氮、 总磷的含量进行检测。 测定消解前, 对硝酸盐氮、 亚硝酸盐氮进行直接光谱测量, 测定消解后对总氮进行光谱检测, 显色反应后, 对总磷进行光谱检测。 在本系统下, 以亚硝酸盐氮、 硝酸盐氮、 总磷和总氮原位水质参数为测定对象, 基于连续光谱分析, 最小二乘法建立回归模型并绘制各参数的浓度-吸光度标准工作曲线, 其拟合优度(即决定系数)≥0.989 9。 配制已知亚硝酸盐氮、 硝酸盐氮、 总氮、 总磷含量的混合溶液, 按照上述的多参数检测流程, 利用本系统绘制出的标准工作曲线测量4个参数, 实验结果表明, 实验参数重复性(相对标准偏差)RSD≤3.86%, 系统可稳定、 高效的分析不同水样中的亚硝酸盐氮、 硝酸盐氮、 总氮、 总磷含量。 基于SIA-连续光谱融合测定原位水质多参数检测方法研究, 对于提升在线水质监测仪器的技术性能具有重要作用, 微型多参数水质监测仪的研制具有良好的参数扩展前景, 适用于多种水质在线监测平台。
水质多参数 原位分析 顺序注射分析 连续光谱 微控技术 Multi-parameters of water quality In situ analysis Sequential injection analysis Continuous spectrum Micro-control technology
1 热带海洋环境国家重点实验室, 中国科学院南海海洋研究所, 广东 广州 510301
2 中国科学院大学, 北京 100049
为实现海水亚硝酸盐的快速检测, 使测量过程更适用于在线监测, 对前期已有的顺序注射分析技术进行了优化, 结合自主研制的Z型高灵敏度液芯波导样品池和多适应环管器, 基于分光光度检测方法, 在不完全显色反应的基础上, 建立了一种海水亚硝酸盐快速全自动检测方法。 进样技术中高精度注射泵与多通道选择阀配合, 顺序吸入样品和试剂至储液盘管后, 再反推至混合盘管, 期间发生不完全显色反应, 并最终由注射泵将显色混合溶液缓推过Z型液芯波导样品池, 同步流动检测溶液吸光度变化, 结合朗伯比尔定律最终获取待测亚硝酸盐溶液浓度。 为达到稳定且快速分析的目的, 分析了测量方法中几个关键参数, 如不完全显色反应时间、 检测时流速和盐度对测量结果的影响, 寻求最佳的技术及参数组合。 不完全显色反应研究结果表明, 在10~60 s显色时间范围内, 吸光度检测结果的相对标准误差(RSD) 均不超过1.64%, 说明10~60 s的显色时间对本方法无影响, 因此选择10s作为快速检测方法的显色反应时间。 通过对不同流速情况下样品检测结果的分析发现, 流速过快会导致检测不稳定, 过慢则不利于快速分析, 选择吸光度测量较为稳定的10, 11.6, 13和15 μL·s-1四个流速, 对测量结果的稳定性和重复性进行分析, 结果表明, 上述四个流速下的线性效果都很好, 因此, 选择最快的15 μL·s-1作为该方法的检测流速。 为验证该方法对盐度的敏感性, 以适应淡水和大范围海水为出发点, 研究分析了0~35盐度范围内, 三种不同浓度(150, 250, 350 μg·L-1) 亚硝酸盐溶液的吸光度变化情况, 得到的RSD分别为1.39%, 2.03%和1.28%, 证明盐度对本方法的吸光度测量基本无影响。 对80, 150和250 μg·L-1亚硝酸盐标准溶液平行测定11次得到的RSD分别为2.13%, 1.07%和1.83%, 说明本方法精密度较好。 通过对空白样品进行10次平行样测量, 计算得到本方法检出限为37 μg·L-1(约0.5 μmol·L-1) 。 为验证本方法的可信度, 利用该快速检测方法和《海洋调查规范》标准测量方法对同一批次亚硝酸盐标准溶液制作标准曲线, 二者的R2均大于0.999, 对同一浓度样品两种方法得到的测量结果数据拟合线性回归方程为y=1.046 1x-0.005 7, R2=0.999 6, 说明两种检测方法结果高度一致, 更进一步验证了该研究快速测量方法的可行性和可靠性。 亚硝酸盐快速检测方法测样速率高达50样·h-1, 与传统的人工检测和流动注射分析方法相比, 亚硝酸盐的测量耗时从十几分钟缩短到1 min左右, 检测分析过程中样品和试剂消耗量极少, 测量过程重复性好, 整个测量过程全自动进行, 操作更为简单智能, 避免了人工介入带来的误差, 使得基于分光光度的营养盐要素在线及原位检测系统更加小巧、 快速和低耗, 更适用于现场在线及长时间序列监测, 具有很广的应用范围和较好的应用前景。
亚硝酸盐 顺序注射分析 分光光度法 快速检测 不完全显色 Nitrite Sequential injection analysis Spectrophotometry Fast detection Incomplete chromogenic reaction
东北大学理学院 分析科学研究中心， 辽宁 沈阳110004
基于碱性条件下甲醛对没食子酸-过氧化氢发光反应的增敏作用，建立了顺序注射与化学发光检测联用测定空气中甲醛的新方法。在选定的实验条件下，甲醛浓度与发光强度在1.0×10-7~2.0×10-3 mol/L范围内呈线性关系，相关系数0.999 3，方法的检出限(3σ)为5.0×10-8 mol/L。对1.0×10-6 mol/L的甲醛进行11次连续测定的相对标准偏差为2.1%，每小时可实现连续测定140次以上。方法的回收率为92.0%~108.0%，对环境标准样品中甲醛的测定结果与推荐值一致。
甲醛 顺序注射分析 化学发光 formaldehyde sequential injection chemiluminescence
