流動注射分析儀檢測自來水中陰離子 表面活性劑時常見的基線問題和解決辦法

黃葉薇，黃偉聲，吳思林

（北海市供水有限責任公司，廣西北海 536000）

隨著生活水平的日益提高，人們對生活飲用水的水質(zhì)安全要求隨之提升，對水中陰離子表面活性劑的監(jiān)控也受到越來越多的關(guān)注。陰離子表面活性劑隨著洗滌過程流入地表水，影響水質(zhì)安全。《水質(zhì) 陰離子表面活性劑的測定 流動注射-亞甲基藍分光光度法》（HJ 826—2017）檢測水中陰離子表面活性劑具有傳統(tǒng)分光光度法穩(wěn)定性好、準確度高的優(yōu)點，又可通過儀器萃取減少手工帶入的誤差，提高工作效率。目前，該方法已在化學(xué)分析中得到廣泛應(yīng)用。

1 陰離子表面活性劑的介紹

陰離子表面活性劑是指在水中發(fā)生電離，帶負電荷基團起表面活性作用的一類表面活性劑，具有潤濕、乳化、分散、增溶、發(fā)泡和洗滌等功效[1]。它的一端是非極性基團，另一端是極性基團。非極性基團與水的親和力極小，與水分子產(chǎn)生斥力，而極性基團恰好相反。在水油體系中，利用兩種基團的特點，極性基團與水緊密吸附，非極性基團與油結(jié)合，定向排列，可使水油的表面張力降低，達到發(fā)泡和乳化的效果，見圖1。

圖1 陰離子表面活性劑乳化

菅豐田等[2]研究了陰離子型表面活性劑的抑菌性與表面活性的關(guān)系。根據(jù)結(jié)構(gòu)上所帶基團不同，陰離子表面活性劑可分為羥酸鹽、硫酸鹽、磺酸鹽和磷酸鹽4類[3]。目前，市面上使用最多的陰離子表面活性劑為烷基苯磺酸鈉，根據(jù)結(jié)構(gòu)不同又可分為直鏈和支鏈兩種，實驗室檢測過程中通常以十二烷基苯磺酸鈉為標準物質(zhì)。微生物對該物質(zhì)具有一定的降解能力，但降解速度十分緩慢。陰離子表面活性劑會隨著洗滌用水流入地表水中，浮在水體上方，消耗水中溶解氧，導(dǎo)致水中生物死亡，水體發(fā)生惡化，嚴重危害人體健康。

2 亞甲基藍分光光度法的原理

樣品中的陰離子表面活性劑與陽離子染料亞甲基藍形成亞甲基藍活性物質(zhì)后被三氯甲烷萃取，該有機相于650 nm波長處測量吸光度[4]，濃度與吸光度成正比，即可完成樣品中陰離子表面活性劑的定量分析。該方法先用氯仿萃取堿性亞甲基藍與樣品作用后的溶液，可避免環(huán)境樣品中蛋白質(zhì)物質(zhì)帶來的負干擾，然后氯仿相再被酸性亞甲基藍溶液反萃取，可避免無機離子，如硝酸根，氯離子等造成的正 干擾。

3 流動注射分析儀工作原理

流動注射分析儀是一種新型的化學(xué)分析設(shè)備，它根據(jù)流通注射的方法，通過蠕動泵壓縮不同管徑的泵管，將反應(yīng)試劑和待測樣品按比例注射入一個密閉、連續(xù)的流動載流中，在化學(xué)反應(yīng)單元中發(fā)生顯色反應(yīng)，注入檢測器中測得其信號值，以標準曲線作為參照，計算出待測樣品的含量。本實驗室使用的是寶德流動注射分析儀，圖2為寶德流動注射分析儀檢測陰離子表面活性劑的模塊流程圖。其主要模塊為泵管、毛細管、萃取裝置和檢測裝置。樣品由六通閥定量，以純水作為載流，與堿性亞甲基藍和三氯甲烷混合，發(fā)生第一次反應(yīng)，通過一段長管路來保證混合均勻，分離完全，經(jīng)上方萃取膜進行第一次分離，分離得到的有機相與酸性亞甲基藍溶液再次發(fā)生反應(yīng)，經(jīng)下方萃取膜再次分離，有機相進入流通池中，檢測完成。

圖2 陰離子表面活性劑模塊流程圖

4 常見的基線問題和解決辦法

流動注射分析儀的原理較為簡單，但需要把控很多的細節(jié)確保整個模塊的正常運轉(zhuǎn)。用流動注射分析儀測定陰離子表面活性劑，每個環(huán)節(jié)均可能出現(xiàn)問題，但出現(xiàn)基線問題的概率較高。

4.1 基線小范圍不平

基線小范圍不平最常表現(xiàn)為基線在上下維度小范圍的凹凸不平，這種不平整表現(xiàn)不突出，往往需要放大才能明顯看到。這時積分線與基線稍微不重合，導(dǎo)致載流位積分面積為負值，如圖3所示。或檢測結(jié)束后基線整體出現(xiàn)高低起伏。這類情況意味著儀器整體沒有大問題，只會對檢測結(jié)果準確性產(chǎn)生細微的影響，處理起來相對簡單。

圖3 基線小范圍不平

4.1.1 萃取膜使用時間過長

萃取膜是流動注射中更換比較頻繁的耗材，更換頻次由樣品的組分濃度和檢測樣品的數(shù)量共同決定。膜的使用情況和放置情況對檢測影響非常大。一般的基線小、范圍不齊大多是萃取膜使用時間過長引起的，只需要正確更換萃取膜即可。事實上，大多數(shù)原因不明確的基線不平穩(wěn)問題都可以先考慮通過更換萃取膜去解決，而且優(yōu)先更換第二次的萃取膜。更換之后還有同樣的情況，再進一步排查。所以使用流動分析儀檢測樣品時，對萃取膜的儲備量有一定要求。

4.1.2 三氯甲烷品質(zhì)不佳

測定水中陰離子表面活性劑需要經(jīng)過兩次三氯甲烷萃取，最終進入流通池，所以三氯甲烷的純度會直接影響基線的穩(wěn)定性。純度越高的三氯甲烷其對應(yīng)的檢測效果越好，但考慮到成本因素，部分廠家的分析純?nèi)燃淄橐部蓾M足需求。

4.2 基線大范圍不平

基線大范圍不齊整意味著儀器已經(jīng)無法正常檢測，需要對各個環(huán)節(jié)進行排查，一般來說，考慮水相進入流通池或者三氯甲烷進樣不穩(wěn)定。檢測中常見的基線凌亂情況見圖4。

圖4 基線大范圍不平

4.2.1 流通池表面起霧

在濕度較大的地區(qū)，空氣中的水汽會附著于流通池表面，影響紫外吸收的穩(wěn)定性，從而引起基線波動。日常維護中應(yīng)該時刻注意儀器室的濕度情況，根據(jù)溫濕度表及時調(diào)節(jié)空調(diào)各項功能，保證室內(nèi)環(huán)境滿足檢測要求。針對流通池表面起霧的情況，可用電吹風輕吹，再用擦鏡紙擦干凈表面即可。

4.2.2 流通池進水

樣品在進行兩次萃取之后，待測物依然含有水分，水分進入流通池，基線就會呈現(xiàn)出有規(guī)律的小波浪見圖4（a）。①考慮是否是萃取膜使用時間過長，萃取膜嚴重過載，水相混合有機相進入了流通池，若是，只需更換萃取膜后，用酒精清洗流通池即可。②判斷三氯甲烷中是否有水進入，可嘗試更換新的三氯甲烷解決此問題。③如果問題依然存在，檢查流通池的接口是否擰緊，水汽是否混進了流通池。經(jīng)常出現(xiàn)這類型的基線，說明流通池的密封性能不足，要考慮更換流通池的O型線圈。

4.2.3 泵管疲勞

圖4（b）所示的基線上下波動較大，混亂且無規(guī)律。針對基線上下波動較大的情況，可考慮流通池端和三氯甲烷流速的穩(wěn)定性，最有可能是三氯甲烷流速不穩(wěn)定引起的。流速不穩(wěn)意味著進入流通池的檢測物質(zhì)不均勻，持續(xù)檢測獲得的吸光度差別很大。檢查三氯甲烷泵管是否疲勞，試劑流動的均勻情況，必要時更換泵管。因三氯甲烷的進樣泵更換周期較短，因此需要儲備大量的進樣泵以備不時之需。還可以觀察兩瓶亞甲基藍試劑有沒有顆粒物，檢測過程中萃取膜有沒有被堵塞，影響三氯甲烷流速。亞甲基藍放置時間過長會產(chǎn)生沉淀物，可再次過濾亞甲基藍試劑，同時更換萃取膜。

4.2.4 流通池進氣泡

此外，流通池密封性不好，池子出現(xiàn)氣泡也會引起圖4（b）基線混亂的情況。先使用無水乙醇清洗流通池，清洗之后還未正常，可以輕敲流通池，趕走氣泡。流通池經(jīng)過超聲清洗后會影響氣密性，因此不能用超聲清洗流通池。

4.3 氣泡峰

圖5為基線有氣泡的形態(tài)。氣泡峰也是流動注射分析儀在檢測過程中常見的問題。產(chǎn)生這種類型的基線往往是因為液體中有少許氣泡，形態(tài)尖銳，一般分為有規(guī)則氣泡峰和無規(guī)則氣泡峰兩種情況。

圖5 有氣泡的基線

4.3.1 無規(guī)則氣泡峰

無規(guī)則氣泡峰比較普遍，它是因為試劑超聲抽濾不充分，試劑中氣泡沒有完全消除引起的。這種類型的氣泡峰峰型尖銳，位置無規(guī)則，甚至會出現(xiàn)在樣品峰中，增大樣品峰高，直接影響積分的準確度。這種情況需要將試劑重新超聲抽濾，即可消除它的干擾。根據(jù)經(jīng)驗可優(yōu)先超聲抽濾三氯甲烷，如果氣泡峰不出現(xiàn)在樣品峰中，對其他試劑也可不做 處理。

4.3.2 有規(guī)則氣泡峰

有規(guī)則氣泡峰呈現(xiàn)規(guī)律性，往往每一個樣品同一個位置的圖譜都會出現(xiàn)，峰形可大可小，嚴重時會出現(xiàn)一個較大的雜峰。這可能是固定點位漏氣引起的，需要檢查各個位置的螺絲和接口是否擰緊，有無漏液情況[5]。

4.4 基線上走

基線還會出現(xiàn)峰不雜亂，但會呈角度平穩(wěn)往上走，整體情況如圖6所示。基線上走可通過以下幾點進行排除。

圖6 基線上走

4.4.1 亞甲基藍未進樣，或者亞甲基藍試劑配錯

流動注射是連續(xù)注射試劑的儀器，依靠蠕動泵帶進試劑和樣品，泵管在不間斷的使用過程中，比起其他部件更容易疲勞。除了萃取膜之外，泵管也是常用的耗材。泵管疲勞會導(dǎo)致亞甲基藍不進試劑或者試劑配錯、試劑管放錯、亞甲基藍儲備液放置時間過長等都引起基線往上飄。所以要注意泵管的使用時長和檢測過程中試劑流入是否正常，是否出現(xiàn)泵管堵塞的情況。在運行中途更換泵管要防止試劑回流，尤其避免三氯甲烷回流到尼龍管中，致其變性，失去彈性。

4.4.2 清洗閥沒有打到合適的位置

清洗閥是一個四通閥，它只控制兩個通道。一個是經(jīng)過兩次萃取后的待測組分進入流通池檢測，另一個是無水乙醇清洗流通池。只有當閥門打到左下或者打到右下時，才構(gòu)成通道，其余位置均不流通。所以清洗閥位置不對，等同于沒有待測物進入流通池，基線也會呈現(xiàn)不斷上升的趨勢。

4.4.3 檢測樣品前清洗不充分

流動注射分析儀的管路有一定長度，通常在正常檢測樣品之前增加一個清洗管路的過程，這是為了保證檢測樣品時試劑已經(jīng)充滿了管路。若前面的樣品出現(xiàn)基線上升的情況，后面的樣品回歸正常，這是試劑未正?；旌戏磻?yīng)導(dǎo)致的。如果檢測過程中，發(fā)現(xiàn)試劑錯誤時，也需要重新清洗管路，再正常 檢測。

5 結(jié)語

在檢測時遇到基線問題時，從泵管、萃取裝置和流通池入手，先排除試劑配錯或者試劑管放錯的情況，而后對上述3個環(huán)節(jié)進行逐一檢查，基本上就能解決基線波動的情況。在使用流動注射儀的時候，也需要檢測人員耐心觀察和總結(jié)，將檢測原理和儀器構(gòu)造相結(jié)合，分析問題出現(xiàn)的可能性，解決檢測過程中的難題，提高檢測效率。