8.7流動注射分析

流動注射分析概述1

流動注射分析的優點2

裝置和基本原理3

在水質分析中的應用舉例4

思考題5目錄1.流動在注射分析概述在經典的分析化學中，進行化學分析唯一的實際方法是將被測物與試機相混合，使其達到平衡狀態。在分批量分析中，溶液是靜止不動的，容器（通過傳送帶）移動；相反，在連續流動分析中，體系靜止，溶液流動。以連續流動體系進行化學測定并不是新的方法，它是通過均一化學作用達到化學平衡，從而達到所謂的穩定條件。直到20世紀70年代中期出現了流動注射分析（FlouInjectionAnalysis，FIA）技術，化學分析的方法可在不需要穩定條件下進行，FIA技術是對流動分析思想的挑戰，使化學分析方法發生了根本變化。1975年丹麥技術大學J·Ruzicka和E.H.hansen提出了流動注射分析技術。近年來，得到了迅速發展。

流動注射分析（FIA）是將含有試機的載流由蠕動泵輸送進管道，再由進樣閥將一定體積的試樣注入載流中，以“試樣塞”形式隨之恒速地移動，試樣在載流中受分散過程控制，“試樣塞”被分散成一個具有濃度梯度的試樣帶，并與載流中試劑發生化學反應生成某種可以檢測的物質，再由載流帶入檢測器，給出檢測信號（如吸光度、峰面積或峰高、電極電位等），由此求得水樣中被分析組分的含量。FIA最具有獨創性之處就是它拋棄了傳統的穩定態概念，提出了可以在物理和化學不平衡的狀態下進行測定，是一種濕化學（即溶液化學）法快速自動分析技術和手段。本節主要介紹FIA—光度分析方法。1.儀器簡單2.分析速度快3.取樣少4.自動化程度高5.應用范圍廣2.流動注射分析的優點可用常規儀器自行組裝，操作簡便。我國已有FIA—TI流動注射通用儀。分析頻率通常為100次/h，最快可達1200次/h。重現性好，一般相對標準偏差小于1%。每次測定僅需微升級的溶液，且分析系統封閉，進行的化學反應不受空氣成分影響，還有利于保護環境。從進樣，“化學處理”，測量到數據處理和程序控制可全部實現自動化。FIA是可行在線自動分析儀的理論基礎。可與多種檢測器聯用，應用范圍廣。裝置圖：(1)載流驅動系統常用蠕動泵擠壓富有彈性的塑料軟管（又稱泵管）來驅動含試劑的載流或試液在管道內連續流動。(2)進樣系統一般用旋轉進樣閥將一定體積的式樣以完整的“試樣塞”形式注入管道內含試劑的載流中，這種進樣方式稱作正相FIA，也是常用的流動注射分析法。近年來又提出反相FIA法（ReverseFlowInjectionAnalysis，rFIA），此法是將試劑與試樣顛倒注入，即將少量的試劑注入到管道內含試樣的載流中。rFIA法適用于水樣充足又需節省試劑的情況，且提高了靈敏度。rFIA法已有了長足的發展。(3)混合反應系統混合反應系統主要由反應盤管和多功能連接件組成。注入的試樣塞在反應盤管中被分散成試樣帶并與載流中的試劑發生化學反應生成可檢測的物質。(4)檢測系統檢測系統主要由FIA的檢測器組成。其作用是將試樣同試劑反應產物的特性或試樣本身的特性轉換為可測的電信號，由顯示裝置顯示出來。例如，在FIA—光度分析中是利用吸光物質的吸光度值變化轉換成電信號；FIA—ISE（離子選擇電極）分析中是將化學量變成電位毫伏信號。應該指出，FIA系統可以與許多能量轉換檢測器聯用，除上述吸收光譜檢測器和離子選擇電極檢測器之外，FIA還可與電感耦合等離子發射光譜檢測器（FIA—ICP—AEP）、原子吸收光譜檢測器（FIA—AAS）和其他電化學檢測器等聯用。電鍍廢水中微量鉻（Ⅵ）、鋅和鎳的順序流動注射光度分析在水質分析中的應用工業廢水中微量銅和氰化物的流動注射光度分析連續膜流動注射紫外光度法測定水中二氧化氯鋅的FIA—光度分析鉻（Ⅵ）的FIA—光度分析鎳的FIA—光度分析銅的FIA—光度分析氰化物的FIA—光度分析4.流動注射分析在水質分析中的應用舉例1）鉻（Ⅵ）的FIA—光度分析a.基本原理在酸性溶液中，6價鉻（CrO42-）與二苯碳酰二肼（簡稱DPC）反應生成紫紅色絡合物，。引入FIA測定體系中，。b.測試條件 FIA體系：載液C1為0.10mol/LH2SO4溶液；載液C2為0.05%DPC水溶液。采用DPC和H2SO4溶液分別引入FIA測定體系，基線穩定，重現性好。，標準曲線法求得水中鉻（Ⅵ）的含量。干擾：水樣中Fe3+、Zn2+和Ni2+的含量（mg/L）為Cr（Ⅵ）的5倍、Cu2+為2.5倍時，不干擾測定。Cu2+的含量大于5倍時，產生正干擾，可采用強酸性陽離子交換樹脂消除干擾。測定范圍為0～5.0mg/L，其方法回收率為97%～105%。變異系數CV為0.25%。3）鎳的FIA—光度分析a.基本原理在有氧化劑存在的堿性條件下，Ni4+與丁二酮肟生成化學計量數為1：4的酒紅色可溶性絡合物，有兩個吸收峰和引入FIA測定體系中，。在460nm處測定廢水中Ni2+，標準曲線法求算Ni2+的含量。b.測試條件 FIA體系：載液C1為0.5%檸檬酸和0.03mol/L碘I2混合溶液；載液C2為0.075%丁二酮肟的氨性溶液（5mLNH3·H2O/100mL）；在上述FIA體系中，電鍍廢水中可能存在的Cu2+、Zn2+、Fe2+、Fe3+、Cr(Ⅵ)等不干擾測定。測定范圍為0～5.0mg/L，方法的回收率在96%～104%，變異系數CV為10%。1）銅的FIA—光度分析a.基本原理在弱堿性條件下，Cu2+與N,N—二乙氨基二硫代甲酸鈉NaDDTC生成化學計量數為1：2的黃棕色絡合物，。引入FIA體系時，在處測吸光度值，由標準曲線上查出對應的Cu2+的含量。b.測試條件 FIA體系：載液C1為0.2%EDTA—0.5檸檬酸—NH3—NH4Cl緩沖溶液（pH8.2）；載液C2為0.2%NaDDTC水溶液；在上述FIA體系中，工業廢水中可能存在的Zn2+、Ni2+、Fe3+、Fe2+、Cr(Ⅵ)和Cr3+不干擾測定。測定范圍為0～5.0mg/L，方法的回收率為96%～104%，變異系數CV為0.75%。（3）連續膜流動注射紫外光度法測定水中二氧化氯近10年來，流動注射分析在線預處理技術得到了令人矚目的發展，在非物理平衡及化學平衡條件下實現高效率氣—液、液—液及固—液分離濃集。在線預處理技術主要有膜分離技術，如利用透氣膜的氣體擴散能很快測出溶解在水樣中的氣體；借助半透膜的滲析作用從大分子中分離出小分子以及溶劑萃取等，還有離子交換樹脂在線預富集等。1)基本原理二氧化氯（ClO2）的定量方法有碘量發及在360nm最大吸收波長下的光度法。前種方法受其他氧化劑的干擾，后種方法受其他在附近有吸收的共存物質的干擾。利用ClO2能透過微孔性聚四氟乙烯膜管，制作ClO2的流動注射裝置（圖8.26），使ClO2通過，而水中離子及懸浮性物質不能透過，因此在分析上具有良好的選擇性。在處測定吸光度，由標準曲線查出對應的ClO2含量。本法檢出限為2.7×10-7mol/L。適用于ClO2作消毒劑的水廠中水質監測。2)測試條件FIA體系：載液C1為pH=6.89磷酸鹽緩沖溶液（0.1mol/L）0.49mL/min；載液C2為pH=6.89磷酸鹽緩沖溶液（0.01mol/L）0.36mL/min。將含ClO2的水樣（S）在混合點（M）與pH=6.98磷酸鹽緩沖溶液（0.1mol/L）(C1)混合，輸送到分離器（Sm）的外管中，水樣中的ClO2透過內管，溶解在流入內管的pH=6.98磷酸鹽緩沖溶液（0.01mol/L）（C2）中，用UV檢測器測定ClO2在360nm的吸光度值，由標準曲線查出對應的ClO2的濃度。3)說明幾個問題a.圖8.26中的膜分離器（Sm）是由內管和外管組成，長500㎜，內管是由微孔性聚四氟乙烯膜制成，內徑1.0㎜，外徑1.8㎜；外管是由玻璃管制成，內徑2.2㎜，外徑4.0㎜。b.為防止分離器因外部和內部液流差較大而發生膜破損，所以他們的流量分被控制在0.49mL/min和0.36mL/min。c.該方法控制溫度25℃為宜。d.本方法除Mn(Ⅶ)氧化ClO2而分解，碘離子及連苯三酚還原ClO2而分解產生干擾外，其他化學物質幾乎不干擾ClO2的測定。4231什么是朗伯—比爾定律？摩爾吸收系數的物理意義是什么？它與吸收系數、比吸收系數和靈敏度指數有何關系？什么是吸收光譜中特征吸收曲線與最大吸收峰，他們在水質分析中有何意義？什么是吸收光譜（曲線）？什么是標準曲線？他們有何實際意義？分光光度法的特點有哪些？思考題8675簡單闡述分光光度計的結構和工作原理。吸收光譜法的基本定量方法有哪些？示差分光光度法與普通分光光度法有何異同？FIA與傳統的連續流動方法之間的特征區別是什么？思考題Theend

1.什么是朗伯—比爾定律？摩爾吸收系數的物理意義是什么？它與吸收系數、比吸收系數和靈敏度指數有何關系？

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2.什么是吸收光譜中特征吸收