专利名称：水样中亚硝酸盐的自动分析方法
技术领域：
本发明属于环境水样中亚硝酸盐的检测分析方法，特别涉及一种反向参比流动注射在线检测环境水样中亚硝酸盐的分析方法。
背景技术：
亚硝酸盐是水中常见的污染物之一。在饮用水和食品中，亚硝酸盐超标会使人中毒，婴幼儿和孕妇更容易中毒。在PH较低的酸性条件下，亚硝酸盐容易与胺类与酰胺类物质发生反应生成亚硝酸胺类致癌物质。亚硝酸盐还可使人体正常血红蛋白(低价血红蛋白)氧化成高价血红蛋白，发生高铁血红蛋白症，使血红蛋白在人体内失去输送氧的能力， 发生组织缺氧症状，甚至中毒死亡。水中亚硝酸盐的主要来源为生活污水中含氨有机物的分解。此外，化肥、清洁剂、 木材制浆、染料、纤维等工业废水和农田排水也有亚硝酸盐带入水系。世界上越来越多的国家充分认识到对水中亚硝酸盐监测与分析的重要性，很多国家都立法规定水中亚硝酸盐的浓度限值。因此，研发简单、快速、灵敏度高、二次污染少的亚硝酸盐分析方法尤为重要。现有技术中，测定亚硝酸盐的方法有分光光度法、离子色谱法、电位滴定法、毛细管电泳法、流动注射法等。但是，这些方法中，有的需要昂贵的试剂，有的灵敏度不高、有的容易造成二次污染、有的比较耗时。目前测定亚硝酸盐广泛使用是分光光度法，我国国家标准使用的是“N-(l-萘基)-乙二胺光度法”(GB/T 7493-87)。其测定原理是在磷酸介质中， PH为I. 5-2. I时，亚硝酸盐与对氨基苯磺酰胺反应生成重氮盐，再与N- (I-萘基)-乙二胺偶联生成红色染料。该方法的最低检出浓度为O. 003mg/L(以N计)，测定上限为O. 2mg/ L(以N计)。氯胺、氯、硫代硫酸盐以及高铁离子等有明显干扰。此方法存在以下问题1、 测定的各步骤均采用手工操作，操作繁琐；2、化学试剂的耗费量较大，显色剂有致癌性，易对操作人员造成损害；3、测定过程中抗干扰能力差。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种测定水样中亚硝酸盐的自动分析的方法，此种方法不仅能满足水样中亚硝酸盐测定的灵敏度和准确性要求，而且操作简单，分析速度快，节省化学试剂，抗干扰能力强，所使用的显色剂为没有毒性，不会对操作人员造成损害。本发明所述水样中亚硝酸盐的自动分析方法，使用包括样品流路、参比液流路、显色液流路、缓冲液流路、进样阀、进样环、分析流路、光学流通池、光学检测器和计算机处理系统的分析仪器，步骤如下(I)将分析仪器设置在进样状态，开启低压泵，使试样S1经样品流路、缓冲液R2经缓冲液流路进入分析流路，使参比液R#经参比液流路、进样阀进入分析流路，在分析流路中，试样S1、缓冲液R2和参比液R#相混合形成混合液，所述的混合液进入光学流通池经光学检测器将信号传输给计算机处理系统处理，得到基线，在基线测绘的同时，显色剂R1经显色液流路和进样阀进入进样环并将进样环充满；(2)将分析仪器转换至分析状态，使进样环中的显色液R1在参比液1 #的推动下进入分析流路，使缓冲液R2和试样S1分别经缓冲液流路和样品流路进入分析流路，在分析流路中，显色液R1和试样S1相混合并发生显色反应后再与缓冲液R2混合，所形成的显色混合液进入光学流通池，经光学检测器将信号传输给计算机处理系统处理，得到试样谱图；(3)使用一系列已知亚硝酸盐浓度的标样S2代替试样S1，重复上述步骤(I)和
(2)，得到一系列标样谱图，以标样的浓度为横坐标、以标样谱图的峰高为纵坐标绘制工作曲线；(4)将所绘制的试样谱图与标样谱图比较，通过所述标样工作曲线的回归方程计算出试样中的亚硝酸盐含量； 所述参比液R#为盐酸水溶液，所述显色液R1为4-氨基-5-萘酚-2，7 二磺酸单钠盐与盐酸水溶液配制成的溶液，所述缓冲液R2为磷酸二氢钾和磷酸氢二钾的混合水溶液。上述方法中，参比液R#、显色液R1和缓冲液R2的优化配方为所述参比液1 #中，盐酸的浓度为O. 3mol/L O. 4mol/L。所述显色液R1中，4-氨基-5-萘酚-2，7 二磺酸单钠盐的质量浓度为O. 10% O. 15%,盐酸的浓度为 O. 3mol/L O. 4mol/L ；所述缓冲液R2的配制方法是将磷酸二氢钾、磷酸氢二钾用去离子水分别配制成浓度为O. 5mol/L的水溶液，再将磷酸二氢钾水溶液与磷酸氢二钾水溶液按体积比I : 5 6量取并混合均匀。上述方法中，光学流通池的光程为18mm 25mm,检测波长为540nm 560nm。上述方法中，所述分析流路包括第一混合器、第二混合器、第一反应器、第二反应器，它们的连接方式为第一混合器的出液口与第一反应器的进液口通过管件连通，第一反应器的出液口与第二混合器的进液口通过管件连通，第二混合器的出液口与第二反应器的进液口通过管件连通，第二反应器的出液口通过管件接光学流通池。本发明所述方法具有以下有益效果I、本发明为环境水样中亚硝酸盐的分析提供了一种新方法，所用试剂无毒，不会对分析人员造成损害，不会对环境造成二次污染。2、本发明所述方法完全能满足环境水样中亚硝酸盐测定的灵敏度和准确性要求， 其最低检测限为O. 001mg/L(以N计)，线性范围为O. 005mg/L 1.500mg/L(以N计)，抗其它离子干扰的能力强。3、本发明所述方法为反相参比流动注射法，该方法能够有效消除水样的盐度、色度以及浊度对测定结果的干扰。4、使用此方法及其配套分析仪器，可方便、快速地对环境水样中的亚硝酸盐进行在线自动检测，并可节约分析试剂。
图I是本发明所提供的水样中亚硝酸盐的自动分析方法的工艺流程图，也是配套的分析仪器的结构示意图，分析仪器处于进样状态；图2是图I中的分析仪器处于分析状态的示意图3是本发明所述方法测绘的标样的精密度谱图；图4是本发明所述方法测绘的标样的一种工作曲线；图5是本发明所述方法测绘的标样的又一种工作曲线。图中，I-低压泵、2-进样阀、3-进样环、4-第一混合器、5-第一反应器、6_第二混合器、7-第二反应器、8-光学流通池、9-光学检测器、10-计算机处理系统、S1-试样、S2-标样、R1-显色液、R2-缓冲液、R参-参比液、W-废液。
具体实施例方式下面通过实施例对本发明所述水样中亚硝酸盐的自动分析方法作进一步说明。实施例I本实施例对标样进行测试，以考察本发明所述方法的精密度。其步骤如下I、标样的配制(I)配制浓度1000mg/L的亚硝酸离子(以N计)标准贮备液称取O. 4929g亚硝酸钠(NaNO2)溶于去离子水中，移入IOOmL容量瓶中，用去离子水稀释至标线，冷藏于冰箱中备用。(2)配制浓度I. 000mg/L的亚硝酸离子标样(以N计)量取0. ImL浓度IOOOmg/ L的亚硝酸离子标准贮备液(以N计)于IOOmL的容量瓶中，用去离子水稀释至标线。2、显色液R1的配制将0. IOg 4-氨基-5-萘酚-2，7 二磺酸单钠盐(AHNDMS)溶于IOOmL浓度为 0. 3mol/L的盐酸水溶液中，4-氨基-5-萘酚_2，7 二磺酸单钠盐(AHNDMS)的质量浓度为 0. 10%，此溶液冷藏于冰箱中可稳定一周。3、缓冲溶液R2的配制将17. Ollg磷酸二氢钾溶于250mL去离子水中，磷酸二氢钾的浓度为0. 50mol/L, 将69. 055g磷酸氢二钾溶于500mL去离子水中，磷酸氢二钾的浓度为0. 50mol/L,临用时将磷酸二氢钾溶液和磷酸氢二钾溶液按体积比I:5混合。4、参比液R#为浓度0. 3mol/L的盐酸水溶液。配制以上溶液所用化学试剂均为分析纯。5、标样谱图的测试绘制采用图I和图2所示工艺流程设计的自动分析仪进行测试，仪器中的低压泵I为四通道恒流泵，泵流量0. 4 1.0ml/min，工作压力2 3X105Pa。进样阀2为六通自动进样阀。光学流通池8的光程为25mm,检测波长为540nm。第一混合器4、第二混合器6均为三通结构。第一反应器5和第二反应器7均为盘管式结构，由内径0. 5mm的聚四氟乙烯管绕制而成，第一反应器5长度为2. Om,第二反应器7长度为6. 0m。(I)基线测绘将分析仪器设置在进样状态，分析仪器的流路如图I所示。打开仪器的电源开关， 在低压泵I的驱动下，标样S2经样品流路进入分析流路中的第一混合器4，参比液R#经参比液流路、进样阀2进入分析流路中的第一混合器4，缓冲液R2经缓冲液流路进入分析流路中的第二混合器6，在分析流路中，标样S2、参比液R#混合后再与缓冲液R2相混合形成混合液，所述的混合液进入光学流通池8，经光学检测器9将信号传输给计算机处理系统10处理，得到基线；在基线测绘的同时，显色剂R1经显色液流路和进样阀2进入进样环3并将进样环充满。(2)标样谱图测绘基线测试完成后，将分析仪器转换为分析状态，分析状态的流路如图2所示。在低压泵I的作用下，参比液1 #将进样环3中的显色液R1送入分析流路中的第一混合器4，标样S2经样品流路进入分析流路中的第一混合器4，缓冲液R2经缓冲液流路进入分析流路中的第二混合器6 ;在分析流路中，标样S2与显色液R1在第一混合器4混合，然后在第一反应器5中发生反应，继后与缓冲液R2在第二混合器6中混合后进入第二反应器7发生显色反应使混合液颜色变深，进入光学流通池8，光学检测器9将信号传输给计算机处理系统10， 即在计算机显示屏上绘出标样的亚硝酸盐谱图，如图3所示。平行测定1.000mg/L亚硝酸盐(以N计)13次，其相对标准偏差为O. 86%，表明本发明所述方法具有良好的精密度。实施例2本实施例中，被测试样为自来水和河水，其中，1#试样为自来水，2#试样为河水， 3#试样为河水。分析步骤如下I、标样的配制(I)配制浓度为1000mg/L的亚硝酸离子(以N计)标准贮备液称取O. 4929g亚硝酸钠(NaNO2)溶于去离子水中，移入IOOmL容量瓶中，用去离子水稀释至标线，冷藏于冰箱中备用。(2)将步骤⑴配制的母液用去离子水稀释，配制成一系列标样，各标样中亚硝酸离子的浓度(以 N 计)分别为0. 005mg/L、0. 020mg/L、0. 050mg/L、0. 100mg/L、0. 200mg/L、 0. 500mg/L、l. 000mg/L、l. 500mg/L。2、显色液R1的配制将0. 15g 4-氨基-5-萘酚-2，7 二磺酸单钠盐(AHNDMS)溶于IOOmL浓度为 0.4mol/L的盐酸溶液中，4-氨基-5-萘酚_2，7 二磺酸单钠盐(AHNDMS)的质量浓度为
0.15%。此溶液冷藏于冰箱中可稳定一周。3、缓冲液R2的配制将17. Ollg磷酸二氢钾溶于250mL去离子水中，磷酸二氢钾的浓度为0. 50mol/L, 将69. 055g磷酸氢二钾溶于500mL去离子水中，磷酸氢二钾的浓度为0. 50mol/L,临用时将磷酸二氢钾溶液和磷酸氢二钾溶液按体积比I:5混合。4、参比液R0为0. 4mol/L的盐酸溶液。配制以上溶液所用化学试剂均为分析纯。5、试样谱图的测试绘制采用图I和图2所示工艺流程设计的自动分析仪进行测试，光学流通池8的光程为25mm光程，检测波长为540nm。所用分析仪器中各装置和器件与实施例I相同。分别将 1#试样、2#试样、3#试样按以下步骤绘出其亚硝酸盐谱图。(I)基线测绘将分析仪器设置在进样状态，分析仪器的流路如图I所示。打开仪器的电源开关， 在低压泵I的驱动下，试样S1经样品流路进入分析流路中的第一混合器4，参比液R#经参比液流路、进样阀2进入分析流路中的第一混合器4，缓冲液R2经缓冲液流路进入分析流路中的第二混合器6，在分析流路中，试样S1、参比液R#混合后再与缓冲液R2相混合形成混合液，所述的混合液进入光学流通池8，经光学检测器9将信号传输给计算机处理系统10处理，得到基线；在基线测绘的同时，显色剂R1经显色液流路和进样阀2进入进样环3并将进样环充满。(2)试样谱图测绘基线测试完成后，将分析仪器转换为分析状态，分析状态的流路如图2所示。在低压泵I的作用下，参比液1 #将进样环3中的显色液R1送入分析流路中的第一混合器4，试样S1经样品流路进入分析流路中的第一混合器4，缓冲液R2经缓冲液流路进入分析流路中的第二混合器6 ;在分析流路中，试样S1与显色液R1在第一混合器4混合，然后在第一反应器5中发生反应，继后与缓冲液R2在第二混合器6中混合后进入第二反应器7发生显色反应使混合液颜色变深，进入光学流通池8，光学检测器9将信号传输给计算机处理系统10， 即在计算机显示屏上绘出被测试样的亚硝酸盐谱图。6、标样谱图的测试绘制测试绘制标样谱图所用的仪器、显色液札、缓冲液民、参比液1 #与测试绘制试样谱图所用的仪器、显色液R1、缓冲液R2、参比液1 #相同，测试方法也相同。将所配制标样S2由低浓度到高浓度依次进行分析，即得一系列标样谱图。以标样的浓度(mg/L)为横坐标、以标样谱图的峰高(mV)为纵坐标绘制工作曲线，N02_浓度(以N计)在O. 005 I. 500mg/L 的工作曲线如图4所示，工作曲线的回归方程为H = 326. 0C+0. 177(式中，H为峰高，单位 mV ；C为标样中亚硝酸离子浓度(以N计)，单位mg/L)，回归方程相关性系数R为O. 9997。 图4表明，N02_浓度(以N计)在O. 005 1.500mg/L范围内峰高与浓度成线性关系。7、试样测试结果计算将所绘制的1#试样、2#试样、3#试样的谱图与标样谱图比较，通过所述标样工作曲线的回归方程则可计算出各试样中(以N计)的亚硝酸盐含量，计算结果见下表
权利要求
1.一种水样中亚硝酸盐的自动分析方法，其特征在于使用包括样品流路、参比液流路、 显色液流路、缓冲液流路、进样阀(2)、进样环(3)、分析流路、光学流通池(8)、光学检测器 (9)和计算机处理系统(10)的分析仪器，步骤如下(1)将分析仪器设置在进样状态，开启低压泵(I)，使试样(S1)经样品流路、缓冲液(R2) 经缓冲液流路进入分析流路，使参比液(R#)经参比液流路、进样阀(2)进入分析流路，在分析流路中，试样(SJ、缓冲液(R2)和参比液(R#)相混合形成混合液，所述的混合液进入光学流通池(8)经光学检测器(9)将信号传输给计算机处理系统(10)处理，得到基线，在基线测绘的同时，显色剂(R1)经显色液流路和进样阀进入进样环(3)并将进样环充满；(2)将分析仪器转换至分析状态，使进样环中的显色液(R1)在参比液(R#)的推动下进入分析流路，使缓冲液(R2)和试样(S1)分别经缓冲液流路和样品流路进入分析流路，在分析流路中，显色液(R1)和试样(S1)相混合并发生显色反应后再与缓冲液(R2)混合，所形成的显色混合液进入光学流通池(8)，经光学检测器(9)将信号传输给计算机处理系统(10) 处理，得到试样谱图；(3)使用一系列已知亚硝酸盐浓度的标样(S2)代替试样(S1),重复上述步骤(I)和(2)，得到一系列标样谱图，以标样的浓度为横坐标、以标样谱图的峰高为纵坐标绘制工作曲线；(4)将所绘制的试样谱图与标样谱图比较，通过所述标样工作曲线的回归方程计算出试样中的亚硝酸盐含量；所述参比液(R#)为盐酸水溶液，所述显色液(R1)为4-氨基-5-萘酚-2，7 二磺酸单钠盐与盐酸水溶液配制成的溶液，所述缓冲液(R2)为磷酸二氢钾和磷酸氢二钾的混合水溶液。
2.根据权利要求I所述水样中亚硝酸盐的自动分析方法，其特征在于所述参比液(R#) 中，盐酸的浓度为O. 3mol/L O. 4mol/L。
3.根据权利要求I所述水样中亚硝酸盐的自动分析方法，其特征在于所述显色液(R1) 中，4-氨基-5-萘酚_2，7 二磺酸单钠盐的质量浓度为O. 10% O. 15%，盐酸的浓度为 O. 3mol/L O. 4mol/L。
4.根据权利要求I所述水样中亚硝酸盐的自动分析方法，其特征在于所述缓冲液(R2) 的配制方法是将磷酸二氢钾、磷酸氢二钾用去离子水分别配制成浓度为O. 5mol/L的水溶液，再将磷酸二氢钾水溶液与磷酸氢二钾水溶液按体积比I : 5 6量取并混合均匀。
5.根据权利要求I至4中任一权利要求所述水样中亚硝酸盐的自动分析方法，其特征在于光学流通池的光程为18mm 25mm,检测波长为540nm 560nm。
6.根据权利要求I至4中任一权利要求所述水样中亚硝酸盐的自动分析方法，其特征在于所述分析流路包括第一混合器(4)、第二混合器(6)、第一反应器(5)、第二反应器(7)， 第一混合器(4)的出液口与第一反应器(5)的进液口通过管件连通，第一反应器(5)的出液口与第二混合器(6)的进液口通过管件连通，第二混合器(6)的出液口与第二反应器(7) 的进液口通过管件连通，第二反应器(7)的出液口通过管件接光学流通池(8)。
7.根据权利要求5所述水样中亚硝酸盐的自动分析方法，其特征在于所述分析流路包括第一混合器(4)、第二混合器(6)、第一反应器(5)、第二反应器(7),第一混合器(4)的出液口与第一反应器(5)的进液口通过管件连通，第一反应器(5)的出液口与第二混合器(6)的进液口通过管件连通，第二混合器出)的出液口与第二反应器(7)的进液口通过管件连通，第二反应器(7)的出液口通过管件接光学流通池(8)。
全文摘要
一种水样中亚硝酸盐的自动分析方法，步骤为(1)使试样、缓冲液和参比液进入分析流路形成混合液并进入光学流通池，经光学检测器将信号传输给计算机处理系统处理得基线，与此同时，显色液进入进样环并将其充满；(2)使进样环中的显色液在参比液的推动下进入分析流路，使试样和缓冲液进入分析流路与显色液在混合过程中发生显色反应，所形成的混合液进入光学流通池，经光学检测器将信号传输给计算机处理系统处理得试样谱图；(3)使用一系列亚硝酸盐浓度已知的标样代替试样，重复步骤(1)和(2)得一系列标样谱图；(4)将试样谱图与标样谱图比较，通过所述标样工作曲线的回归方程计算出试样中的亚硝酸盐含量。
文档编号G01N21/78GK102590535SQ20121003688
公开日2012年7月18日 申请日期2012年2月17日 优先权日2012年2月17日
发明者张新申, 李辉 申请人:四川大学