流動注射分析課件

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(yōu)點2

裝置和基本原理3

在水質(zhì)分析中的應(yīng)用舉例4

思考題5目錄1.流動在注射分析概述在經(jīng)典的分析化學(xué)中，進行化學(xué)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(tài)。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(xù)流動分析中，體系靜止，溶液流動。以連續(xù)流動體系進行化學(xué)測定并不是新的方法，它是通過均一化學(xué)作用達到化學(xué)平衡，從而達到所謂的穩(wěn)定條件。直到20世紀70年代中期出現(xiàn)了流動注射分析（FlouInjectionAnalysis，F(xiàn)IA）技術(shù)，化學(xué)分析的方法可在不需要穩(wěn)定條件下進行，F(xiàn)IA技術(shù)是對流動分析思想的挑戰(zhàn)，使化學(xué)分析方法發(fā)生了根本變化。1975年丹麥技術(shù)大學(xué)J·Ruzicka和E.H.hansen提出了流動注射分析技術(shù)。近年來，得到了迅速發(fā)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(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成某種可以檢測的物質(zhì)，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(chuàng)性之處就是它拋棄了傳統(tǒng)的穩(wěn)定態(tài)概念，提出了可以在物理和化學(xué)不平衡的狀態(tài)下進行測定，是一種濕化學(xué)（即溶液化學(xué)）法快速自動分析技術(shù)和手段。本節(jié)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(yīng)用范圍廣2.流動注射分析的優(yōu)點可用常規(guī)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(xiàn)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(tǒng)封閉，進行的化學(xué)反應(yīng)不受空氣成分影響，還有利于保護環(huán)境。從進樣，“化學(xué)處理”，測量到數(shù)據(jù)處理和程序控制可全部實現(xiàn)自動化。FIA是可行在線自動分析儀的理論基礎(chǔ)?？膳c多種檢測器聯(lián)用，應(yīng)用范圍廣。裝置圖：(1)載流驅(qū)動系統(tǒng)常用蠕動泵擠壓富有彈性的塑料軟管（又稱泵管）來驅(qū)動含試劑的載流或試液在管道內(nèi)連續(xù)流動。(2)進樣系統(tǒng)一般用旋轉(zhuǎn)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(nèi)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(nèi)含試樣的載流中。rFIA法適用于水樣充足又需節(jié)省試劑的情況，且提高了靈敏度。rFIA法已有了長足的發(fā)展。(3)混合反應(yīng)系統(tǒng)混合反應(yīng)系統(tǒng)主要由反應(yīng)盤管和多功能連接件組成。注入的試樣塞在反應(yīng)盤管中被分散成試樣帶并與載流中的試劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成可檢測的物質(zhì)。(4)檢測系統(tǒng)檢測系統(tǒng)主要由FIA的檢測器組成。其作用是將試樣同試劑反應(yīng)產(chǎn)物的特性或試樣本身的特性轉(zhuǎn)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(zhì)的吸光度值變化轉(zhuǎn)換成電信號；FIA—ISE（離子選擇電極）分析中是將化學(xué)量變成電位毫伏信號。應(yīng)該指出，F(xiàn)IA系統(tǒng)可以與許多能量轉(zhuǎn)換檢測器聯(lián)用，除上述吸收光譜檢測器和離子選擇電極檢測器之外，F(xiàn)IA還可與電感耦合等離子發(fā)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(xué)檢測器等聯(lián)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(zhì)分析中的應(yīng)用工業(yè)廢水中微量銅和氰化物的流動注射光度分析連續(xù)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(zhì)分析中的應(yīng)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(yīng)生成紫紅色絡(luò)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(wěn)定，重現(xiàn)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(chǎn)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(shù)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(xué)計量數(shù)為1：4的酒紅色可溶性絡(luò)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(shù)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(xué)計量數(shù)為1：2的黃棕色絡(luò)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(yīng)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(yè)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(shù)CV為0.75%。（3）連續(xù)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(yù)處理技術(shù)得到了令人矚目的發(fā)展，在非物理平衡及化學(xué)平衡條件下實現(xiàn)高效率氣—液、液—液及固—液分離濃集。在線預(yù)處理技術(shù)主要有膜分離技術(shù)，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(yù)富集等。1)基本原理二氧化氯（ClO2）的定量方法有碘量發(fā)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(zhì)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(zhì)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(yīng)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(zhì)監(jiān)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(nèi)管，溶解在流入內(nèi)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(yīng)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(nèi)管和外管組成，長500㎜，內(nèi)管是由微孔性聚四氟乙烯膜制成，內(nèi)徑1.0㎜，外徑1.8㎜；外管是由玻璃管制成，內(nèi)徑2.2㎜，外徑4.0㎜。b.為防止分離器因外部和內(nèi)部液流差較大而發(fā)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(chǎn)生干擾外，其他化學(xué)物質(zhì)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(shù)的物理意義是什么？它與吸收系數(shù)、比吸收系數(shù)和靈敏度指數(shù)有何關(guān)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(zhì)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(jié)構(gòu)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(tǒng)的連續(xù)流動方法之間的特征區(qū)別是什么？思考題Theend

1.什么是朗伯—比爾定律？摩爾吸收系數(shù)的物理意義是什么？它與吸收系數(shù)、比吸收系數(shù)和靈敏度指數(shù)有何關(guān)系？

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2.什么是吸收光譜中特征吸收