基于离子色谱技术测定总氮含量的方法与流程

本发明属于分析检测领域，具体涉及基于离子色谱技术测定总氮含量的方法。
背景技术：
：目前国内标准中，如《hj636-2012水质总氮的测定》，主要是采用碱性过硫酸钾氧化消解混合体系中的含氮化合物，形成硝酸根，再通过紫外分光光度法，测定硝酸根的含量，进而得到体系总氮的含量，该方法虽然操作简便，但是对试剂质量要求严格(尤其是含氮量)，且消解后容易存在干扰影响溶液吸光度的准确测定，进而导致测试数据误差较大。现有技术也有采用离子色谱技术测定水质中总氮含量的方法，但是这些方法采用碱性过硫酸钾消解后，均需加入盐酸对体系进行中和，氯离子浓度过高会干扰后续检测，比如过高浓度的氯离子色谱峰会在色谱流中形成拖尾峰，降低其与硝酸根峰之间的分离度，从而导致检测结果不准确，稀释氯离子浓度又会增加操作步骤，且增加体系污染的风险。技术实现要素：本发明所要解决的技术问题是提供一种基于离子色谱技术测定总氮含量的方法。该方法包括以下步骤：a、将待测体系用碱性过硫酸钾氧化消解得到待测样品，不加酸中和，直接采用离子色谱检测待测样品，得到待测样品中硝酸根对应的峰面积；所述离子色谱的淋洗液为含氢氧根的体系；b、除待测体系用等体积的水替换以外，其他与步骤a相同，得到空白组中硝酸根对应的峰面积；c、根据标准曲线和步骤a、b数据，计算得到待测体系总氮含量。具体的，上述基于离子色谱技术测定总氮含量的方法中，所述待测体系为任何需要测定氮含量的体系。例如：以水为主要成分的水体系。水体系中可以含有醇类、醛类、醇胺类、酰胺类、无机铵类、铵盐和/或不明确的含氮化合物等等。优选的，上述基于离子色谱技术测定总氮含量的方法中，所述含氢氧根的体系为氢氧化钠水溶液或氢氧化钾水溶液。进一步的，上述基于离子色谱技术测定总氮含量的方法中，所述氢氧化钠水溶液或氢氧化钾水溶液的浓度为7.5～12.5mmol/l。更优选为10mmol/l。优选的，上述基于离子色谱技术测定总氮含量的方法中，所述离子色谱的色谱柱为亲水型阴离子色谱柱。进一步的，所述色谱柱为sh-ac-11(250mm×4.6mm)型。优选的，上述基于离子色谱技术测定总氮含量的方法中，所述离子色谱的柱温为35～45℃。进一步的，所述柱温为35℃。优选的，上述基于离子色谱技术测定总氮含量的方法中，所述离子色谱的流速为0.8～1.2ml/min。进一步的，所述流速为1.1ml/min。优选的，上述基于离子色谱技术测定总氮含量的方法中，所述标准曲线的制作方法为：量取不同量的no3-标准溶液，采用碱性过硫酸钾氧化消解，再采用离子色谱进行检测，获得对应的峰面积，根据加入量和峰面积绘制加入量-峰面积标准曲线。具体的，上述基于离子色谱技术测定总氮含量的方法中，所述氧化消解的具体操作为：将待测体系与碱性过硫酸钾溶液混合，在120±5℃消解30～40min。进一步的，上述基于离子色谱技术测定总氮含量的方法中，所述消解温度为120℃。进一步的，上述基于离子色谱技术测定总氮含量的方法中，所述碱性过硫酸钾溶液浓度为20～25g/l。更进一步的，所述碱性过硫酸钾溶液浓度为25g/l。进一步的，上述基于离子色谱技术测定总氮含量的方法中，所述氧化消解在密封条件下进行。更进一步的，所述消解采用西林瓶。具体的，上述基于离子色谱技术测定总氮含量的方法中，控制进入离子色谱仪的待测样品中硫酸根浓度在1000mg/l以下。本发明提供了一种采用离子色谱测定总氮含量的方法，氧化消解待测物以后，不需额外加入盐酸中和，配合后续采用氢氧根淋洗系统，可直接采用离子色谱进行检测。本发明方法能够将待测硝酸根与其他干扰离子很好地分离开，具有前处理步骤少、检测时间短、精密度好、回收率高、准确度高等优点，从而能够作为化工企业、制药行业以及环境检测机构等企业中检测氮含量的一种常用方法。附图说明图1为试验例8中“消解液”在氢氧根体系下的离子色谱图；图2为试验例8中“消解液”在碳酸盐体系下的离子色谱图。具体实施方式本发明基于离子色谱技术测定总氮含量的方法，包括以下步骤：a、将待测体系用足量或过量碱性过硫酸钾氧化消解得到待测样品，采用离子色谱检测待测样品中的硝酸根，得到待测样品中硝酸根对应的峰面积，即得到待测样品的检测结果；所述离子色谱的淋洗液为氢氧根体系；b、除待测样品用等体积的蒸馏水替换以外，其它与步骤a相同，得到空白样组中硝酸根对应峰面积，即得到空白组的检测结果；c、采用no3-标准溶液，取不同添加量的no3-标准溶液，采用碱性过硫酸钾氧化消解，再采用离子色谱进行检测，得到不同添加量对应的色谱峰面积，绘制添加量-色谱峰面积标准曲线；d、根据步骤a待测样品的检测结果、步骤b空白组的检测结果和步骤c标准曲线，计算得到待测体系总氮含量。本发明方法中，待测体系可以为任何需要测定氮含量的体系。例如：以水为主要成分的水体系。水体系中可以含有醇类、醛类、醇胺类、酰胺类、无机铵类、铵盐和/或不明确的含氮化合物等等。例如：乙醇、三乙胺、dmf、nh4+、乙二醇、二甘醇、dmac、尿素和/或三乙醇铵等等。本发明方法中，为了保证氧化消解过程不泄露，最好在密封条件下进行氧化消解。优选采用西林瓶。将物质装入西林瓶中，熔融密封西林瓶，然后进行氧化消解。本发明方法中，由于氧化消解后体系中存在过硫酸钾分解形成的大量硫酸根离子，为了保护仪器设备和色谱柱，进入离子色谱仪的待测样品中硫酸根浓度最大不能超过1000mg/l，如超过该浓度，需要进行稀释。本发明试验例中，采用的离子色谱仪购自青岛盛瀚色谱技术有限公司，型号为cic-d120型，氢氧化钠(分析纯，天津市光复科技发展有限公司)、过硫酸钾(emsure级，德国默克)、纯净水(市售娃哈哈饮用纯净水)、去离子水(实验室自制)、20ml西林瓶(市售)，三乙醇胺、no3-标准品(1000μg/ml)购自国家有色金属及电子材料分析测试中心。本发明试验例中，以下述方法处理样品，以表1的离子色谱条件进行检测。准确称量待测体系至25ml容量瓶中，加入去离子水定容，取适量定容后的样品至20ml西林瓶中，去离子水补足总体积至10.0ml，加入5.0ml25g/l的碱性过硫酸钾溶液，密封。120℃条件下，放置30min，冷却。将此溶液过0.45μm微孔滤膜后，用去离子水稀释10倍，作为供试液。表1cl-、no3-、so42-色谱柱sh-ac-11型离子色谱柱250mm×4.0mm柱温及流速35℃，1.1ml/min淋洗液10mmol/lnaoh检测器电导检测器抑制器及其电流shy-a-6型75ma定量环体积25μl试验例1离子色谱淋洗液的确定由于待测混合体系采用足量或过量碱性过硫酸钾溶液氧化消解，溶液呈强碱性，现有技术通常加入盐酸对体系中和后再进行检测，但是这样又会引入氯离子，氯离子浓度过高会干扰后续检测，比如过高浓度的氯离子色谱峰会在色谱流中形成拖尾峰，降低其与硝酸根峰之间的分离度，从而导致检测结果不准确，稀释氯离子浓度又会增加操作步骤，且增加体系污染的风险。为了避免引入新的干扰离子，发明人经过试验和分析发现，采用离子色谱检测时，可不对待测样品加盐酸中和，直接以强碱性体系即氢氧根体系进行淋洗，同样能够获得良好的检测效果。此时如果选择碳酸盐淋洗系统，硫酸根的保留时间太长，超过30min，消解体系中过量的硫酸根对于色谱柱的损害较严重，并且单次分析时间较长，且由于消解体系中强碱性样品的引入，易引起淋洗液强度的改变，导致测量重复性变差。基于强碱性淋洗系统，发明人对淋洗液浓度进行了优化筛选，比较了10mmol/l和15mmol/l的氢氧根浓度下的洗脱情况，发现淋洗液浓度降低后，虽然各离子出峰时间变长，但是不同离子间分离度增加，干扰降低，特别是在10mmol/l氢氧化钠浓度下，no3-和大量so42-间的分离更好。所以优选淋洗液浓度为7.5～12.5mmol/l。最优选淋洗液浓度为10mmol/l。试验例2系统空白的测定实验用去离子水作为空白，分别测定了去离子水直接进样和采用碱性过硫酸钾消解后进样，两种情况下硝酸根的峰面积，测定结果见表2。表2系统空白的测定去离子水直接进样去离子水消解后进样no3-离子峰面积7852094从表2看出，去离子水消解后进样的峰面积远大于直接进样，推测碱性过硫酸钾溶液中的一些含氮化合物增加了体系中硝酸盐的含量。因此在后续的试验中，系统空白需要纳入定量体系考查。在此基础上，试验连续6次测定了系统空白值，测试值见表3。表3连续6次系统空白测定值及其标准差123456标准差σa20102183215120332076214670.4试验例3精密度试验在选定的离子色谱分析条件下，取6个20ml西林瓶，分别准确加入一定量no3-标准溶液(浓度＝1000μg/ml)、加入去离子水补足至10.0ml，加入5.0ml碱性过硫酸钾溶液，密封。依照本发明消解和检测方法，进样分析，测定硝酸根离子的峰面积，测定结果见表4。表4离子色谱法用于硝酸根的测定-精密度试验123456rsd％(n＝6)a1585516092159941616017554160393.88试验例4标准曲线的绘制试验取7个20ml西林瓶，分别准确加入no3-标准溶液(浓度＝1000μg/ml)0、100、200、400、800、1600、3200μl，去离子水补足至10.0ml，加入5.0ml碱性过硫酸钾溶液，密封。依照本发明消解和检测方法，进样分析，测定no3-离子的峰面积，测定结果见表5。以no3-加入量(μg)为横坐标，峰面积为纵坐标，线性回归，得到的曲线为y＝162.14x-1726.30，相关系数r＝0.9999。(式中y代表峰面积，x代表消解体系中硝酸根的含量，μg)。表5离子色谱法用于硝酸根的测定-标准曲线no3-/μg010020040080016003200a2104160923125561377124998253424520123试验例5样品重复性试验试验进一步考查了样品测定的重复性。重复性试验以分析纯三乙醇胺为底物(浓度＝8.452mg/ml)，分别取6个20ml西林瓶，准确加入三乙醇胺溶液100μl，用去离子水补足至10.0ml，加入5.0ml碱性过硫酸钾溶液，密封。依照本发明消解和检测方法，进样分析，测定no3-离子的峰面积，测定结果见表6。表6离子色谱法用于硝酸根的测定-重复性试验123456平均值rsd％(n＝6)a461854643145403463814632447556463801.49试验例6回收率试验本试验以一定浓度分析纯三乙醇胺为底物(浓度＝8.452mg/ml)，设计了3个浓度水平(200、400、600μg)的加标回收试验。试验取6个20ml西林瓶，分别加入三乙醇胺溶液100μl，再依次加入no3-标准溶液(浓度＝1000μg/ml)200、200、400、400、600、600μl，用去离子水补足至10.0ml，加入5.0ml碱性过硫酸钾溶液，密封。依照本发明消解和检测方法，进样分析，测定no3-离子的峰面积，并根据工作曲线计算no3-离子的含量和回收率，测试数据见表7和表8，测试结果表明以三乙醇胺为底物，3个浓度水平下的回收率在101～108％之间，暗示该方法准确度高。表7离子色谱法用于硝酸根的测定-回收率试验-1备注：本底值取回收率试验中峰面积平均值；测得量为消解体系中硝酸根的含量，μg表8离子色谱法用于硝酸根的测定-回收率试验-2备注：本底值取回收率试验中硝酸根测量平均值。试验例7方法检出限由于在目前的实验条件下，很难得到没有硝酸根的空白消解体系，故该实验的方法检出限以体系空白值的3倍标准差作为方法检出限，其计算值为1.3μg，见表9。表9离子色谱法用于硝酸根的测定-方法检出限的计算123456标准差σa20102183215120332076214670.4no3-23.0424.1123.9123.1923.4523.880.43试验例8本发明比较了相同的消解液在加盐酸和不加盐酸条件下，比较了相同的消解液在碳酸盐淋洗体系和氢氧根两种淋洗体系下的检测结果，见表10，消解液采用三乙醇胺制备而成。表10备注：计算值为基于2μg/ml和5μg/ml硝酸根标准溶液计算获得。上表10中“hcl+h2o”表示体系中不含消解液，加入了盐酸，作为盐酸空白；“消解液+hcl”表示体系中含有消解液和盐酸；“消解液”表示体系中含有消解液，未加盐酸；基于对比常识，对比组相同物质添加量应相同，即不同待测样品体系中盐酸量相同，不同待测样品体系中消解液量相同。从表10可以看出，对于同一消解液，采用naoh体系作为淋洗剂，排除hcl的干扰，加入盐酸和不加入盐酸检测结果相当，证明本发明方法在不加入盐酸的情况下，同样能够获得与加入盐酸相当的检测效果。对于同一消解液，采用na2co3/nahco3体系作为淋洗剂，排除hcl的干扰，加入盐酸和不加入盐酸检测结果相差较大。同时，对于同一消解液，采用naoh体系所得峰面积更大，说明采用naoh体系比采用na2co3/nahco3体系灵敏度更高。“消解液”在氢氧根体系下的离子色谱图见图1，“消解液”在碳酸根体系下的离子色谱图见图2；其中，图1中12.307min是硝酸根的保留时间，图2中13.963min是硝酸根的保留时间，从图1、2可以看出，采用氢氧根体系为淋洗液，硝酸根所得峰面积大，且与其他峰保留时间间距长，说明本发明采用氢氧根为淋洗液相比碳酸盐具有分离度好、灵敏度高的优点，且采用氢氧根体系为淋洗液，单次分离时间更短。当前第1页1 2 3