連續(xù)流動(dòng)分析儀對(duì)地表水中揮發(fā)酚的測(cè)定

席彥凱　戚浩強(qiáng)　吳軍新　徐輝

摘 要：對(duì)AA3型連續(xù)流動(dòng)分析儀測(cè)定地表水中揮發(fā)酚的進(jìn)行方法探討。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：連續(xù)流動(dòng)分析法標(biāo)準(zhǔn)曲線線性良好，檢出限低，準(zhǔn)確度高，重現(xiàn)性好，加標(biāo)回收率高。與蒸餾法相比，連續(xù)流動(dòng)分析法具有分析速度快，檢測(cè)自動(dòng)化，樣品和試劑消耗量小，避免了有機(jī)溶劑的使用，很大程度地降低了對(duì)人體和環(huán)境的危害等優(yōu)勢(shì)。在處理大批量水樣時(shí)，連續(xù)流動(dòng)分析儀大幅度提升工作效率，簡(jiǎn)化分析步驟、降低分析成本、提高分析結(jié)果的精確度和可靠性。

關(guān)鍵詞：連續(xù)流動(dòng) 揮發(fā)酚 自動(dòng)化

中圖分類號(hào)：X83 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）09（c）-0114-03

Determination of Volatile Phenol in Surface Water by Continuous Flow Analyzer

Xi Yankai Qi Haoqiang Wu Junxin Xu Hui

（Shanghai Hydrology Administration， Shanghai，200232，China）

Abstract：Auto Analyzer 3 continuous flow analyzer was used to determinate volatile phenol in surface water. The result is good linear of the calibration graphs， the lower detection limit， higher precision and accuracy， high recovery. Compared with distillation， continuous flow analysis has advantages of rapid analysis speed， automatic detection， less sample and reagent consumption， preventing from organic solvent and reducing harm to humans and the environment largely. When dealing with large quantities of water samples， continuous flow analyzer enhances the work efficiency greatly， simplifies the analysis step， reduces analysis costs， improves the accuracy and reliability of analytical results.

Key Words：Continuous flow；Volatile phenol；Automatic

酚類為原生質(zhì)毒素，屬高毒物質(zhì)。長(zhǎng)期飲用被酚污染的水，可引起頭昏、出疹、痰癢、貧血及各種神經(jīng)系統(tǒng)癥狀。水中酚含量低濃度（0.1～0.2mg/L）時(shí)，可使魚肉有異味，高濃度（>5mg/L）時(shí)魚會(huì)中毒死亡。含酚濃度高的廢水不宜用于農(nóng)田灌溉，否則會(huì)使農(nóng)作物枯死或減產(chǎn)[1]。

揮發(fā)酚是我國(guó)飲用水源和地表水常規(guī)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，目前我國(guó)和日、美等國(guó)家采用的標(biāo)準(zhǔn)方法為4-氨基安替比林分光光度法，GB7490-1987是國(guó)標(biāo)經(jīng)典方法，在做大批量樣品時(shí)耗時(shí)較長(zhǎng)，操作步驟繁多，而且在試驗(yàn)中會(huì)用到三氯甲烷，對(duì)人體以及環(huán)境都有比較大的危害。

隨著儀器自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，具有在線蒸餾功能的連續(xù)流動(dòng)分析儀（continuous flow analyzer， CFA）和流動(dòng)注射分析儀（flow injection analyzer， FIA）已成功應(yīng)用于水中揮發(fā)酚的測(cè)定[2-5]。與傳統(tǒng)的蒸餾比色法相比，以模塊化設(shè)計(jì)代替繁瑣費(fèi)時(shí)的手工操作，實(shí)現(xiàn)了分析檢測(cè)的自動(dòng)化；同時(shí)配以高分辨率的檢測(cè)器，大大提高了檢測(cè)的靈敏度。此外避免了有機(jī)溶劑的使用，降低了對(duì)檢測(cè)人員健康和環(huán)境的危害。

連續(xù)流動(dòng)技術(shù)主要原理在于樣品和試劑在一個(gè)連續(xù)流動(dòng)的系統(tǒng)中混合均勻，每個(gè)樣品被均勻的氣泡分割。由于采用模塊化設(shè)計(jì)，流動(dòng)分析儀很容易適應(yīng)實(shí)驗(yàn)室不同項(xiàng)目的分析要求，尤其是對(duì)于大批量樣品分析，可以節(jié)省人力，大大提高分析效率。目前該技術(shù)已在水質(zhì)檢測(cè)上得到廣泛應(yīng)用[6]。

1 測(cè)定原理

1.1 方法原理

樣品通過(guò)流動(dòng)注射儀被帶入連續(xù)流動(dòng)的載液流中，與磷酸混合后進(jìn)行蒸餾[7-8]，蒸餾物與鐵氰化鉀和4-氨基安替比林反應(yīng)來(lái)測(cè)定游離酚和取代酚。生成的紅色反應(yīng)產(chǎn)物在505nm下檢測(cè)。

1.2 儀器工作原理

連續(xù)流動(dòng)注射分析就是標(biāo)準(zhǔn)溶液和樣品通過(guò)一個(gè)采樣器被蠕動(dòng)泵吸出流過(guò)整個(gè)系統(tǒng)，同時(shí)泵還連續(xù)不斷地輸送各個(gè)分析方法所需的試劑，并吸入空氣將流體分割成片段，在同樣條件下，每個(gè)片段在混合圈中充分混合并發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)后，樣品進(jìn)行比色測(cè)定和數(shù)據(jù)處理。

由圖1中可知，自動(dòng)進(jìn)樣器吸取3.5mL樣品進(jìn)入蒸餾系統(tǒng)，輸送蒸餾試劑與樣品進(jìn)入145℃恒溫蒸餾器中，蒸餾結(jié)束后，樣品先后與鐵氰化鉀，4-氨基安替比林混合均勻并發(fā)生反應(yīng)。生成的反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)入5cm比色池在505nm下比色。檢測(cè)器將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)?？刂栖浖涗浄甯?，與標(biāo)準(zhǔn)曲線比較計(jì)算給出濃度。

2 實(shí)驗(yàn)

2.1 儀器

實(shí)驗(yàn)儀器包括德國(guó)BRAN+LUEBBE公司研究并開(kāi)發(fā)的AA3型連續(xù)流動(dòng)分析儀：XY-2取樣器，蠕動(dòng)泵，蒸餾?。?45土l）℃，揮發(fā)酚用化學(xué)反應(yīng)模塊，比色計(jì)；以及與蒸餾浴連接的BZY-RCW2009型冷卻循環(huán)水設(shè)備。

2.2 主要試劑

50%曲拉通：添加50mL曲拉通X-100到100mL量筒中，然后用乙醇加至100mL。上下?lián)u勻。

磷酸蒸餾試劑：小心地添加160mL磷酸到約800mL去離子水中，冷卻，稀釋到1000mL并混合均勻。

儲(chǔ)備緩沖液：溶解9g硼酸，5g氫氧化鈉和10g氯化鉀在約900mL去離子水中。稀釋到1000mL并混合均勻。

吸收試劑：添加1mL50%曲拉通X-100到100mL儲(chǔ)備緩沖液中并混合均勻。

鐵氰化鉀：溶解0.35g鐵氰化鉀在200mL儲(chǔ)備緩沖液中并加入2mL50%曲拉通X-100溶液，充分混合。

4-氨基安替比林：溶解0.2g4-氨基安替比林在100mL儲(chǔ)備緩沖液中并加入1mL50%曲拉通X-100溶液，充分混合。

2.3 分析方法參數(shù)

2.4 實(shí)驗(yàn)步驟

2.4.1 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制

取苯酚標(biāo)準(zhǔn)溶液500mg/L，稀釋成苯酚標(biāo)準(zhǔn)使用液1mg/L，吸取苯酚標(biāo)準(zhǔn)使用液0.50，1.00，3.00，5.00，7.50及10.00mL置于6個(gè)容量瓶中，用無(wú)酚水定容至刻度線。其質(zhì)量濃度分別為0.0050，0.0100，0.0300，0.0500，0.0750和0.1000mg/L。

2.4.2 連接實(shí)驗(yàn)儀器

首先打開(kāi)冷卻循環(huán)水，再依次打開(kāi)下列模塊的電源開(kāi)關(guān)：比色計(jì)，蒸餾器，蠕動(dòng)泵，自動(dòng)進(jìn)樣器，最后打開(kāi)電腦。

當(dāng)冷卻循環(huán)水溫度降至10.0℃，蒸餾器溫度達(dá)到100℃后，試劑管放入無(wú)酚水中，啟動(dòng)蠕動(dòng)泵。待基線穩(wěn)定后，將試劑管放入各試劑瓶中，待基線再次穩(wěn)定后，調(diào)整基線至10%，根據(jù)曲線最高濃度點(diǎn)調(diào)整增益值。

運(yùn)行編好的程序文件，5min內(nèi)可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整背景值，6～7min后出第一個(gè)峰即啟動(dòng)杯，此時(shí)可根據(jù)實(shí)際出峰情況再次調(diào)整增益，在第二個(gè)峰即飄移杯出現(xiàn)前完成。之后所有參數(shù)均不可調(diào)整，只可以在未取樣杯號(hào)后添加杯號(hào)。

3 結(jié)果與討論

3.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線

校正標(biāo)準(zhǔn)曲線方程：y=0.0000020659

x+0.013334（其中y為揮發(fā)酚溶液濃度mg/L，x表示校正后峰高的模/數(shù)轉(zhuǎn)換值），r=0.9999。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，揮發(fā)酚溶液濃度在0～0.1000mg/L范圍內(nèi)線性良好。

3.2 檢出限

測(cè)定空白樣品，測(cè)定10次，按下列公式計(jì)算檢出限。MDL=t（n-1，0.95）×S。其中：t（n-1，0.95）為置信度為95%，自由度為n-1時(shí)的t值；n為重復(fù)分析的樣品數(shù)，連續(xù)分析10個(gè)樣品，在95%的置信區(qū)間，t（9，0.95）=2.26。由表3可知，用連續(xù)流動(dòng)分析法測(cè)定出的檢測(cè)限符合檢測(cè)方法的要求。

3.3 精密度與準(zhǔn)確度

測(cè)定國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局標(biāo)準(zhǔn)樣品，測(cè)定9次。由表4可知，連續(xù)流動(dòng)方法分析標(biāo)準(zhǔn)樣品，重現(xiàn)性較好，測(cè)定結(jié)果都符合準(zhǔn)確度要求，精密度符合水質(zhì)監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量控制的要求。

3.4 加標(biāo)回收率

由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，用連續(xù)流動(dòng)分析法測(cè)定實(shí)際樣品加標(biāo)回收率為87.9%～99.0%，在濃度<0.05mg/L的監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)，測(cè)定結(jié)果符合加標(biāo)回收率范圍要求85.0%～115%。

3.5 方法比對(duì)

分別用國(guó)標(biāo)方法和連續(xù)流動(dòng)分析法測(cè)定黃浦江各斷面采集的地表水樣品（其中樣品編號(hào)為7-14加了一定量的標(biāo)準(zhǔn)溶液的水樣），進(jìn)行分析比對(duì)，測(cè)定結(jié)果符合≤15%，無(wú)明顯差異。

4 常見(jiàn)問(wèn)題探討

4.1 試劑

AA3連續(xù)流動(dòng)分析揮發(fā)酚的測(cè)定對(duì)試劑質(zhì)量，濃度和外部條件的要求較高。

試劑質(zhì)量對(duì)揮發(fā)酚穩(wěn)定性影響極大。本文中試劑的選用和濃度根據(jù)實(shí)際情況對(duì)原方法進(jìn)行調(diào)整。為提升基線穩(wěn)定性，蒸餾試劑由原來(lái)的甘油換成磷酸。為降低背景值，鐵氰化鉀濃度減半，4-氨基安替比林濃度加倍。

鐵氰化鉀，4-氨基安替比林和吸收試劑在使用前用超聲波除氣，提高穩(wěn)定性。此三種試劑易變質(zhì)產(chǎn)生顆粒物質(zhì)阻塞管路，建議少量配制，每周更換。

4.2 溫度

溫度波動(dòng)影響基線穩(wěn)定，實(shí)驗(yàn)過(guò)程保持恒溫，最佳溫度在20.0～25.0℃之間。

4.3 基線漂移

由于揮發(fā)酚在地表水中含量低，基線的穩(wěn)定性對(duì)檢測(cè)結(jié)果極其重要。在處理大批量水樣時(shí)，每10個(gè)水樣后添加自控樣，漂移杯和基線校正來(lái)降低基線漂移產(chǎn)生的影響。

4.4 帶過(guò)

高濃度水樣進(jìn)入系統(tǒng)后會(huì)有一定的殘留，影響后面微量濃度水樣的測(cè)定，降低進(jìn)樣速率由原來(lái)30個(gè)/h降到24個(gè)/h，延長(zhǎng)清洗時(shí)間，進(jìn)樣：清洗由3降至1可有效地降低帶過(guò)影響。還可用添加空白杯、基線校正或修正方程補(bǔ)償?shù)确椒ā?/p>

4.5 進(jìn)樣量

連續(xù)流動(dòng)分析儀測(cè)定揮發(fā)酚時(shí)，自動(dòng)進(jìn)樣器進(jìn)樣量過(guò)少，對(duì)于成分復(fù)雜的樣品測(cè)定會(huì)產(chǎn)生較大誤差。

5 結(jié)論

經(jīng)以上實(shí)驗(yàn)，連續(xù)流動(dòng)分析標(biāo)準(zhǔn)曲線線性、檢出限、準(zhǔn)確度、精密度和加標(biāo)回收率均符合水質(zhì)監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量控制的要求。與國(guó)標(biāo)法比較無(wú)顯著性差異。

連續(xù)流動(dòng)分析儀具有自動(dòng)進(jìn)樣，分析速度快，操作簡(jiǎn)單，樣品和試劑消耗量小，避免了三氯甲烷的使用，很大程度地降低了對(duì)人體和環(huán)境的危害。

同時(shí)在處理大批量水樣時(shí)，大幅度提升工作效率，簡(jiǎn)化分析步驟、降低分析成本、提高分析結(jié)果的精確度和可靠性。

參考文獻(xiàn)

[1] 夏穎毅，周軍，蔣蕾蕾.AA3連續(xù)流動(dòng)分析儀測(cè)定地表水中發(fā)酚的方法探討[J].現(xiàn)代科學(xué)儀器，2008，18（1）：82-84.

[2] 李勇，陳斌生，魏建榮.流動(dòng)注射測(cè)定飲用水中揮發(fā)性酚類化合物方法的研究[J].中國(guó)衛(wèi)生檢驗(yàn)雜志，2004，16（3）；

300-301.

[3] 陳素蘭，章勇，盛冬梅.流動(dòng)注射分光光度法同時(shí)測(cè)定水中揮發(fā)酚及氧化物[J].江蘇地質(zhì)，2005，29（3）：162-164.

[4] 汪言滿，李坤才，葉樹(shù)才.連續(xù)流動(dòng)分析儀測(cè)定水體中揮發(fā)酚的方法研究[J].工業(yè)水處理，2005，25（1）：49-51.

[5] 梁高亮，張志軍，周健能，等.連續(xù)流動(dòng)分析儀測(cè)定環(huán)境水樣的揮發(fā)性酚[J].分析儀器，2005，（2）：29-31.

[6] 潘雙葉，羅宏德.AA3流動(dòng)注射儀測(cè)定地表水中氧化物[J].中國(guó)衛(wèi)生檢驗(yàn)雜志，2007，17（4）：598-600.

[7] GB/T8538-2008.飲用天然礦泉水檢驗(yàn)方法[S].

[8] ISO14402-1999.Water quality-Determination of phenol index by flow analysis （FIA and CFA） [S].