新流动注射光度法检测工业用水中的硅含量
发布时间：2015-07-08 09:26
摘 要：自行研制了一组流动注射比色装置，建立了一种新的工业水中硅含量分析方法，一次进样同时产生两峰一谷三个拐点（a1、a2、a3），利用两峰加和技术即a=a1+a3实现硅含量的定量分析。方法灵敏度得到大幅度提高为普通法的1.8倍。进样频率高达120次/h，线性关系和精密度均好（r=0.9998,rsd%=0.96）。操作简便易行，结果令人满意。
关键词：流动注射分析；新检测技术；分光光度法；工业水中硅含量
1 引言
工业用水中硅的含量的测定方法通常采用化学滴定法和常规比色法，操作繁琐，分析速度慢，不能满足批量样品的快速测定的要求［1］。丹麦ruzicka教授提出的流动注射分析（fia）是一个动态检测技术，具备精密度高，分析速度快，节省试剂等特点而被广泛应用于分析测试中［2-5］。本研究利用自行研制一组流动注射比色装置，安装在单光束检测器中尝试了一种新的检测技术。一次进样所获得两个峰值之和a（a1+a3）与硅含量的关系进行定量分析。研究了测硅最佳实验条件。所建立分析方法的准确度、精密度、灵敏度和分析速度及线性关系均好。被利用于工业用水中硅含量的测定，结果令人满意。
2 实验部分
2.1 仪器与试剂
fia-3110型流动注射分析仪（北京吉天仪器有限公司）；t6新锐紫外可见分光光度计（北京普析通用仪器有限公司）；uv-3400型紫外可见光度计（日本，日立）；流动比色装置（自行研制，已获国家专利）［6］
硅的标准贮备液1000μg/ml:准确称取0.5000gsio2用na2co3熔融，沸水侵取，用二次去离子水定容至500ml，存贮于聚乙烯瓶中。
载流c：1.6mol/lh2so4溶液。
试剂r1（钼酸胺溶液）：称取15g(nh4)6mo7o24.4h2o与小烧杯中，加少许水，再加25mlh2so4溶液，待溶解后转入500ml容量瓶中以水稀至刻度。
试剂r2（抗坏血酸溶液）：称取10g抗坏血酸于小烧杯中，少量水溶解后转入500ml容量瓶中稀至刻度存贮于棕色瓶中。
实验所用试剂均为分析纯，水为二次蒸馏水。
2.2 实验装置
装置流路排布如图1所示蠕动泵（p）三个通道分别泵取载流（c）和试剂(r1。r2)。另一通道通过进样阀（v）抽取并注入样品（s），
试样先与r1混合再与r2显色反应后进入检测器（d）。依次注入标准系列样品获得工作曲线如图1下部分所示。依据两峰之和a与si含量关系进行定量分析。
图1装置流路图和工作曲线
3 结果与讨论
3.1 吸收波长的确定
将一组流动比色装置连接好放入检测器中，fig.1schematicdiagramandrespondcurve
调节好位置并加以固定，采用停流法改变波长获得吸收光谱表明，硅钼蓝吸光度值随波长值的增加而增大（650~800），780nm后变化缓慢。本实验确定波长为λmax=780nm。
取样环的体积分别为50、100、150、250、320及400μl时，在300μl之前吸光度随着样品体积的增加而变大基本呈线性关系。320~400μl之间吸光度变化不大。实验选用了v=200μl进行测定。
3.3 反应温度和酸度
实验表明，温度的提高对硅钼蓝形成影响不大，温度在20-50℃范围内对吸光度影响很大，平均温度系数达0.01a/℃，故控制为40℃。反应酸度控制在2.2ml/50ml的浓硫酸加入量，即酸度为1.58mol/l时，吸光度值最大而且恒定。
3.4 试剂浓度
钼酸铵浓度在2.0%~4.5%范围内，吸光度随浓度的增加而变大，但背景吸收也增大，实验选用3%为最佳浓度，由于还原剂抗坏血酸可存放一周，比sncl2稳定性好，故选用2%的抗坏血酸。
3.5 流量和反应管长
提高流速样品在管路中留存时间短，分散度小而使进样频率加快，流速若太快显色反应不充分就要牺牲灵敏度。控制载流和试剂的流量比c：r1：r2=2：2：1.8。总液流量为-1,反应管盘长度为r1=30cm,r2=140cm时吸光度（峰值）最大。
3.6 标准工作曲线、精密度、线性关系
取硅标准溶液适量配制成一系列浓度，对每个标准样品注入四次获得标准工作曲线如图1下部分所示，利用两峰值的加和（a）与样品硅含量进行线性回归，获得方程为a=1.54c+0.0013（r=0.9998）。对1.5μg/ml硅连续注入9次，相对标准偏差rsd=0.97%。线性范围在0.08~16μg/ml。
3.7 样品分析
取工业用水（电厂）适量，按实验方法进行测定，同时采用常规比色法对分析结果进行对照（见表1）。本方法分析结果与手工比色法基本吻合，进样频率为120次/h。
4 结论
本研究的流动注射光度法新尝试，操作简单对分光光度计不需要做任何改动。每次进样品同时产生两峰一谷三个拐点的响应曲线，信息量丰富。若分别以三个拐点进行线性回归均可得到良好线性关系。本文采用两峰加和a（a1+a3）分析灵敏度得到大幅度提高（近两倍）。其他分析性能如进样频率、耗样量、线性范围与普通fia光度一样，为这种分析技术做了新尝试和应用。
参考文献
［1］johnd,determinationo find iuminalu minium alloys by flameatomic-absorption spectrometry［j］,1982.29(12):1113-1116.
［2］lean hlaban gama javier sawrina,flow-injection defferentinal spectro photometric ivity systemforthe ditermination of cyclamaty contaminats［j］miero chemica lacta,2005,150:115-123.
［3］yu wu chijianping duan,shudan linand grouwn chen,flow injection system equipped with a newly designed electro-chemiluminescent detector and its application for detetionof 2-thiouracil［j］.2006.78(5):1568-1573.
［4］赵珍义，沉积物中铝含量的双光束流动注射光度法［j］.分析化学，1996.24（4）.
关键词：流动注射分析；新检测技术；分光光度法；工业水中硅含量
1 引言
工业用水中硅的含量的测定方法通常采用化学滴定法和常规比色法，操作繁琐，分析速度慢，不能满足批量样品的快速测定的要求［1］。丹麦ruzicka教授提出的流动注射分析（fia）是一个动态检测技术，具备精密度高，分析速度快，节省试剂等特点而被广泛应用于分析测试中［2-5］。本研究利用自行研制一组流动注射比色装置，安装在单光束检测器中尝试了一种新的检测技术。一次进样所获得两个峰值之和a（a1+a3）与硅含量的关系进行定量分析。研究了测硅最佳实验条件。所建立分析方法的准确度、精密度、灵敏度和分析速度及线性关系均好。被利用于工业用水中硅含量的测定，结果令人满意。
2 实验部分
2.1 仪器与试剂
fia-3110型流动注射分析仪（北京吉天仪器有限公司）；t6新锐紫外可见分光光度计（北京普析通用仪器有限公司）；uv-3400型紫外可见光度计（日本，日立）；流动比色装置（自行研制，已获国家专利）［6］
硅的标准贮备液1000μg/ml:准确称取0.5000gsio2用na2co3熔融，沸水侵取，用二次去离子水定容至500ml，存贮于聚乙烯瓶中。
载流c：1.6mol/lh2so4溶液。
试剂r1（钼酸胺溶液）：称取15g(nh4)6mo7o24.4h2o与小烧杯中，加少许水，再加25mlh2so4溶液，待溶解后转入500ml容量瓶中以水稀至刻度。
试剂r2（抗坏血酸溶液）：称取10g抗坏血酸于小烧杯中，少量水溶解后转入500ml容量瓶中稀至刻度存贮于棕色瓶中。
实验所用试剂均为分析纯，水为二次蒸馏水。
2.2 实验装置
装置流路排布如图1所示蠕动泵（p）三个通道分别泵取载流（c）和试剂(r1。r2)。另一通道通过进样阀（v）抽取并注入样品（s），
试样先与r1混合再与r2显色反应后进入检测器（d）。依次注入标准系列样品获得工作曲线如图1下部分所示。依据两峰之和a与si含量关系进行定量分析。
图1装置流路图和工作曲线
3 结果与讨论
3.1 吸收波长的确定
将一组流动比色装置连接好放入检测器中，fig.1schematicdiagramandrespondcurve
调节好位置并加以固定，采用停流法改变波长获得吸收光谱表明，硅钼蓝吸光度值随波长值的增加而增大（650~800），780nm后变化缓慢。本实验确定波长为λmax=780nm。
3.2 取样体积
取样环的体积分别为50、100、150、250、320及400μl时，在300μl之前吸光度随着样品体积的增加而变大基本呈线性关系。320~400μl之间吸光度变化不大。实验选用了v=200μl进行测定。
3.3 反应温度和酸度
实验表明，温度的提高对硅钼蓝形成影响不大，温度在20-50℃范围内对吸光度影响很大，平均温度系数达0.01a/℃，故控制为40℃。反应酸度控制在2.2ml/50ml的浓硫酸加入量，即酸度为1.58mol/l时，吸光度值最大而且恒定。
3.4 试剂浓度
钼酸铵浓度在2.0%~4.5%范围内，吸光度随浓度的增加而变大，但背景吸收也增大，实验选用3%为最佳浓度，由于还原剂抗坏血酸可存放一周，比sncl2稳定性好，故选用2%的抗坏血酸。
3.5 流量和反应管长
提高流速样品在管路中留存时间短，分散度小而使进样频率加快，流速若太快显色反应不充分就要牺牲灵敏度。控制载流和试剂的流量比c：r1：r2=2：2：1.8。总液流量为-1,反应管盘长度为r1=30cm,r2=140cm时吸光度（峰值）最大。
3.6 标准工作曲线、精密度、线性关系
取硅标准溶液适量配制成一系列浓度，对每个标准样品注入四次获得标准工作曲线如图1下部分所示，利用两峰值的加和（a）与样品硅含量进行线性回归，获得方程为a=1.54c+0.0013（r=0.9998）。对1.5μg/ml硅连续注入9次，相对标准偏差rsd=0.97%。线性范围在0.08~16μg/ml。
3.7 样品分析
取工业用水（电厂）适量，按实验方法进行测定，同时采用常规比色法对分析结果进行对照（见表1）。本方法分析结果与手工比色法基本吻合，进样频率为120次/h。
4 结论
本研究的流动注射光度法新尝试，操作简单对分光光度计不需要做任何改动。每次进样品同时产生两峰一谷三个拐点的响应曲线，信息量丰富。若分别以三个拐点进行线性回归均可得到良好线性关系。本文采用两峰加和a（a1+a3）分析灵敏度得到大幅度提高（近两倍）。其他分析性能如进样频率、耗样量、线性范围与普通fia光度一样，为这种分析技术做了新尝试和应用。
参考文献
［1］johnd,determinationo find iuminalu minium alloys by flameatomic-absorption spectrometry［j］,1982.29(12):1113-1116.
［2］lean hlaban gama javier sawrina,flow-injection defferentinal spectro photometric ivity systemforthe ditermination of cyclamaty contaminats［j］miero chemica lacta,2005,150:115-123.
［3］yu wu chijianping duan,shudan linand grouwn chen,flow injection system equipped with a newly designed electro-chemiluminescent detector and its application for detetionof 2-thiouracil［j］.2006.78(5):1568-1573.
［4］赵珍义，沉积物中铝含量的双光束流动注射光度法［j］.分析化学，1996.24（4）.
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