SKALAR連續(xù)流動(dòng)分析儀測(cè)定水中揮發(fā)酚的分析研究

黎子穎

（廣州市番禺環(huán)境監(jiān)測(cè)站，廣東 廣州 511400）

酚是水體中的重要污染物，會(huì)影響水生生物的正常生長(zhǎng)，使水產(chǎn)品發(fā)臭，水中酚質(zhì)量濃度超過(guò)0.3 mg·L-1時(shí)，可引起魚(yú)類(lèi)的回避。酚類(lèi)屬高毒物質(zhì)，人體攝入一定量時(shí)，可出現(xiàn)急性中毒癥狀；長(zhǎng)期飲用被酚污染的水，可引起頭昏、出疹、瘙癢、貧血及各種神經(jīng)系統(tǒng)癥狀[1]。根據(jù)酚類(lèi)能否與水蒸氣一起蒸出，分為揮發(fā)酚和不揮發(fā)酚。揮發(fā)酚是指沸點(diǎn)在230℃以下的酚類(lèi)，通常屬一元酚，主要來(lái)自煉油、冶金、煤氣、合成氨、木材防腐和化工等廢水[2]。作為地表水和飲用水常規(guī)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，目前測(cè)定水中揮發(fā)酚中，大部分采用國(guó)標(biāo)方法《水質(zhì) 揮發(fā)酚的測(cè)定4-氨基安替比林分光光度法》（HJ 503—2009），但在做大批量樣品時(shí)操作步驟繁瑣，耗時(shí)長(zhǎng)，使用的有機(jī)試劑容易對(duì)分析人員健康造成一定的影響[3]。對(duì)比手工方法，采用連續(xù)流動(dòng)分析能實(shí)現(xiàn)樣品的注射、蒸餾、顯色、比色的連續(xù)進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測(cè)自動(dòng)化[4]。同時(shí)所使用的試劑用量少，減少試劑的消耗和廢液的產(chǎn)生，具有分析速度快、操作簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確度和精密度高等優(yōu)點(diǎn)[5]。

本文實(shí)驗(yàn)基于SKALAR連續(xù)流動(dòng)分析儀對(duì)水中揮發(fā)酚進(jìn)行測(cè)定，對(duì)該方法校準(zhǔn)曲線、檢出限、精密度、實(shí)際樣品加標(biāo)進(jìn)行了分析研究，同時(shí)探討了在操作SKALAR連續(xù)流動(dòng)分析儀時(shí)如何開(kāi)關(guān)機(jī)、保持良好實(shí)驗(yàn)環(huán)境以及正確配制試劑等注意事項(xiàng)，為相關(guān)分析人員在測(cè)定水中揮發(fā)酚采用連續(xù)流動(dòng)分析方法時(shí)提供一定的借鑒。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 測(cè)定原理

試樣被注射進(jìn)入連續(xù)流動(dòng)的載液流，與磷酸混合后在線蒸餾分離。被蒸餾出來(lái)的酚類(lèi)化合物，于pH =10.0±0.2介質(zhì)中，在鐵氰化鉀存在條件下，與4-氨基安替比林反應(yīng)生成橙紅色的安替比林染料，在505 nm波長(zhǎng)處測(cè)定吸光度（峰高）[6]。在一定范圍內(nèi)，吸光度值與試樣中揮發(fā)酚的質(zhì)量濃度成正比，通過(guò)與校準(zhǔn)系列比較進(jìn)行定量，計(jì)算樣品質(zhì)量濃度。

1.2 實(shí)驗(yàn)試劑和材料

本試驗(yàn)所用試劑除另有注明外，均為分析純或以上純度級(jí)別的化學(xué)試劑。標(biāo)準(zhǔn)溶液應(yīng)溯源至有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。實(shí)驗(yàn)用水為無(wú)酚水。

蒸餾試劑：1∶3磷酸，量取50 mL 85%磷酸（H3PO4）稀釋至200 mL，放冰箱可保存1周。

備用緩沖液：稱(chēng)取1.56 g磷酸二氫鈉（NaH2PO4·2H2O）溶于100 mL水中，放冰箱可保存1個(gè)月。

緩沖溶液：稱(chēng)取10 g磷酸氫二鈉（Na2HPO4·12H2O）溶于200 mL水中，加入2 mL備用緩沖液，逐滴加入1 mol·L-1氫氧化鈉（NaOH），調(diào)節(jié)pH=10.0±0.2；加0.5 mL 十二烷基聚乙二醇醚溶液（Brij 35，C58H118O24），過(guò)濾，使用前檢查pH值，放冰箱可保存3天。

4-氨基安替比林溶液：稱(chēng)取0.25 g 4-氨基安替比林（C11H13N3O）溶于200 mL水中，過(guò)濾，用棕色瓶裝，使用前配制。

鐵氰化鉀溶液：稱(chēng)取0.5 g鐵氰化鉀[K3Fe(CN)6]溶于200 mL水中，過(guò)濾，用棕色瓶裝，使用前配制。

取樣器沖洗液：0.1%硫酸銅溶液，稱(chēng)取2 g硫酸銅（CuSO4·5H2O）溶于2 000 mL水中，加入8 mL 1 mol·L-1磷酸（H3PO4）。

苯酚儲(chǔ)備液：ρ(C6H5OH)=1.00 mg·L-1，用0.1%硫酸銅溶液配制，有效期為1周。

氫氧化鈉溶液：ρ(NaOH)=100 g·L-1。

1.3 實(shí)驗(yàn)儀器

SKALAR連續(xù)流動(dòng)分析儀，包括自動(dòng)進(jìn)樣器、化學(xué)分析單元（由多通道蠕動(dòng)泵、泵管、混合反應(yīng)圈、蒸餾裝置、冷凝裝置等組成）、檢測(cè)單元（檢測(cè)池光程為50 mm）、連接器、數(shù)據(jù)處理單元；分析天平，精度為0.000 1 g；一般實(shí)驗(yàn)室常用儀器和設(shè)備。

1.4 實(shí)驗(yàn)操作流程及參數(shù)設(shè)置

按照儀器操作步驟連接好整個(gè)流路，開(kāi)啟電源，依次打開(kāi)氮?dú)狻⒆詣?dòng)進(jìn)樣器、反應(yīng)器、加熱器、冷卻水、連接儀以及計(jì)算機(jī)。開(kāi)機(jī)后，先用超純水代替試劑，檢查整個(gè)分析流路的密閉性及液體流動(dòng)的順暢性。待基線穩(wěn)定后（約30 min），準(zhǔn)備好所需的試劑和材料，把分析樣品倒入干凈的樣品管中，放入樣品架。啟動(dòng)蠕動(dòng)泵，將試劑管放入相應(yīng)的試劑中，在計(jì)算機(jī)上打開(kāi)FlowAccess軟件，勾選峰形圖，觀察基線狀態(tài)，待基線平穩(wěn)，加熱器升溫完成后編輯樣品表，開(kāi)始測(cè)定樣品，觀察分析峰形圖。儀器參數(shù)設(shè)置見(jiàn)表1。

表1 儀器參數(shù)設(shè)置

2 結(jié)果分析與討論

2.1 線性關(guān)系驗(yàn)證

取苯酚標(biāo)準(zhǔn)溶液（500 mg·L-1），用0.1%硫酸銅溶液稀釋成苯酚儲(chǔ)備液(1.0 mg·L-1)，分別吸取苯酚儲(chǔ)備液0、0.20、0.50、1.00、4.00、10.00、20.00 mL置于6個(gè)100 mL容量瓶中，用0.1%硫酸銅溶液定容至刻度線。搖勻后得到質(zhì)量濃度分別為0、0.002、0.005、0.010、0.040、0.100、0.200 mg·L-1的酚標(biāo)準(zhǔn)溶液系列。取適量標(biāo)準(zhǔn)系列溶液，置于樣品杯中，由進(jìn)樣器按程序依次取樣、測(cè)定。以測(cè)定信號(hào)值（峰高）為縱坐標(biāo)，對(duì)應(yīng)的質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，繪制校準(zhǔn)曲線。相關(guān)系數(shù)r可達(dá)到0.999 9以上，線性關(guān)系良好。得出的標(biāo)準(zhǔn)曲線方程如圖1所示。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)曲線

2.2 檢出限驗(yàn)證

方法檢出限指用特定分析方法在給定的置信度內(nèi)可從樣品中定性檢出待測(cè)物質(zhì)的最低濃度或最小量[7]。根據(jù)《環(huán)境監(jiān)測(cè)分析方法標(biāo)準(zhǔn)制修訂技術(shù)導(dǎo)則》（HJ168—2020）方法，重復(fù)測(cè)定7次空白試驗(yàn)，按公式MDL=t(n-1,0.99)×S=3.143×S計(jì)算檢出限。t指當(dāng)自由度為n-1，置信度為99%時(shí)的t分布值（單側(cè)），本試驗(yàn)當(dāng)n=7時(shí)t(n-1,0.99)= 3.143。同時(shí)計(jì)算7次平行測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)偏差S=0.000 16，得出此方法檢出限為0.000 5 mg·L-1，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 檢出限測(cè)定結(jié)果

2.3 精密度驗(yàn)證

精密度是指在規(guī)定條件下，獨(dú)立測(cè)試結(jié)果的一致程度，一般用相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差表示[7]。本次驗(yàn)證試驗(yàn)采用低、中、高3個(gè)不同質(zhì)量濃度的國(guó)家有證標(biāo)準(zhǔn)樣品，批號(hào)分別為200361、200358和200362，按全程序平行測(cè)定7次，計(jì)算平均值、相對(duì)偏差和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 精密度測(cè)定結(jié)果

從表3中可以看出，測(cè)定結(jié)果符合證書(shū)質(zhì)量濃度結(jié)果范圍，相對(duì)偏差分別為0.3%、0.9%和2.0%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為3.5%、2.9%和2.2%，精密度高。

2.4 實(shí)際樣品加標(biāo)驗(yàn)證

根據(jù)相關(guān)定義，加標(biāo)回收率是指在被測(cè)物質(zhì)的樣品基質(zhì)中加入定量的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，按樣品的處理步驟分析，得到的結(jié)果與理論值的比值，加標(biāo)回收率通常體現(xiàn)方法準(zhǔn)確度高低。本驗(yàn)證試驗(yàn)取2種質(zhì)量濃度的實(shí)際樣品（地表水和工業(yè)廢水），分別于樣品的子樣中加入一定量的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，按全程序平行測(cè)定6次。加標(biāo)量分別為10μg·L-1和50μg·L-1（加標(biāo)質(zhì)量濃度為樣品質(zhì)量濃度的0.5～3倍），將其結(jié)果扣除樣品的測(cè)定值，以計(jì)算回收率。同時(shí)計(jì)算平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差、相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表4。從表4中可以看出，對(duì)2種不同質(zhì)量濃度的實(shí)際樣品加標(biāo)回收率范圍在92.2%～110%之間，加標(biāo)回收率良好。

表4 加標(biāo)回收測(cè)定結(jié)果

2.5 注意事項(xiàng)

本方法使用的試劑應(yīng)嚴(yán)格按照要求進(jìn)行配制，否則會(huì)直接影響揮發(fā)酚測(cè)定結(jié)果，4-氨基安替比林、鐵氰化鉀作為參與顯色反應(yīng)的試劑應(yīng)在使用當(dāng)天配制；緩沖溶液保持弱堿性，pH值在10±0.2之間；所有試劑使用前超聲30 min，過(guò)濾，能使基線更加穩(wěn)定。

在儀器使用過(guò)程中，如出現(xiàn)基線漂移或出現(xiàn)雜峰的情況，檢查儀器是否損壞、泵管是否漏氣，再進(jìn)行分析。同時(shí)維持實(shí)驗(yàn)室的良好環(huán)境，盡量在密閉狀態(tài)下保持相對(duì)穩(wěn)定的恒溫恒濕環(huán)境下進(jìn)行，保持溫度在20～25℃，濕度60%以下，能夠使基線狀態(tài)平穩(wěn)，不容易出現(xiàn)基線上移或下移的現(xiàn)象。

開(kāi)始分析樣品前，先泵超純水通過(guò)整個(gè)流路，觀察整個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)K的管道是否通暢、氣泡大小及間隔是否均勻、各個(gè)管道接口是否完好。如出現(xiàn)不流暢的情況，逐段檢查管路是否堵塞、泵管是否老化，如果泵管老化進(jìn)行更換。若出現(xiàn)氣泡不均勻，通過(guò)調(diào)節(jié)空氣拉環(huán)處的卡位使氣泡達(dá)到長(zhǎng)度3 mm左右，如果管路接口處有漏水，則需要切下裂開(kāi)的泵管，換上完好的泵管。

一般透明清澈、沒(méi)有懸浮物的樣品可以直接取樣進(jìn)行檢測(cè)，遇到樣品渾濁度較高時(shí)，可用0.45μm的濾膜過(guò)濾后進(jìn)行分析，如出現(xiàn)水中含有余氯等氧化劑，樣品滴于淀粉-碘化鉀試紙上，如出現(xiàn)藍(lán)色，加入過(guò)量的硫酸亞鐵去除。

3 結(jié)論

本次試驗(yàn)采用SKALAR連續(xù)流動(dòng)分析儀測(cè)定水中揮發(fā)酚，在檢測(cè)范圍內(nèi)有很好的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)能達(dá)到0.999 9以上，并且樣品平行性好，精密度高，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差控制在3.5%以內(nèi)。同時(shí)對(duì)實(shí)際水樣進(jìn)行加標(biāo)回收，加標(biāo)回收率在92.2%～110%之間，符合水質(zhì)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量控制指標(biāo)。

連續(xù)流動(dòng)分析儀是一種代替手工方法的全自動(dòng)操作儀器，比傳統(tǒng)的方法省時(shí)省力，減少人為誤差，減少對(duì)環(huán)境造成造成二次污染，檢測(cè)速度可達(dá)到每小時(shí)30個(gè)水樣，適合大批量樣品的分析，大大提高了檢測(cè)效率[8]。隨著對(duì)連續(xù)流動(dòng)分析技術(shù)的不斷完善和升級(jí)，此項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于測(cè)定揮發(fā)酚中將表現(xiàn)良好優(yōu)勢(shì)。