郭 紅

（寧夏地礦中心實驗室 寧夏 銀川 750021）

0 引言

目前，對水中污染物的測定有很多方法如：原子吸收光譜法、紫外可見分光光度法、離子性選擇電極法、兩相滴定法、氣相色譜法、液相色譜法和流動注射分析法等。 近年來，由于流動注射分析技術(shù)的進一步發(fā)展，流動注射分析技術(shù)與不同的檢測技術(shù)相結(jié)合表現(xiàn)出極廣泛的適應(yīng)性，其測定速度快、分析效率高、試樣和試劑消耗量少、檢測精度好、靈敏度高、設(shè)備簡單、便于操作等眾多優(yōu)點，引起廣大環(huán)境監(jiān)測工作者和研究人員的極大興趣和關(guān)注。 比如，已報道有將流動注射分析技術(shù)與分光光度法、化學(xué)發(fā)光法、電化學(xué)技術(shù)、原子光譜法、電感耦合等離子體質(zhì)譜和毛細(xì)管電泳等不同檢測技術(shù)聯(lián)用，這些聯(lián)用技術(shù)在水質(zhì)分析中都有一定應(yīng)用。 本論文將流動注射技術(shù)與分光光度法相結(jié)合，對水中常見陰離子表面活性劑、揮發(fā)酚、氰化物和總磷四種污染物含量的測定進行了研究。

1 流動注射分析的原理

基本的流動注射分析系統(tǒng)主要有載流驅(qū)動系統(tǒng)、 注樣器或注樣閥、反應(yīng)器、流通式檢測器和信號讀出裝置五部分組成。當(dāng)裝入注樣閥中一定體積的試樣被注入以一定流速連續(xù)流動的載流中后，在流經(jīng)反應(yīng)器時與載流在一定程度上相混，與載流試劑反應(yīng)的產(chǎn)物在流經(jīng)流通式檢測器時得到檢測，記錄儀讀出為一峰形信號。

流動注射分析法是將一定體積的試樣溶液注入到以一定流速連續(xù)流動的載流試劑中，在流經(jīng)反應(yīng)器管道時試樣與試劑之間相互滲透而形成一個個分散帶，同時發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在流經(jīng)檢測器時被檢測，記錄儀讀出為一組峰形信號，即物理分散狀態(tài)和化學(xué)反應(yīng)狀態(tài)的綜合反應(yīng)。一般以峰高為讀出值繪制校正曲線，并計算分析結(jié)果。對一個固定的實驗裝置來說，只要流速不變，在一定的留存時間時，雖然樣品與載流試劑的混合總是不會完全的， 但是分散狀態(tài)都是完全可以重現(xiàn)的，因此可以得到重現(xiàn)良好的分析結(jié)果。 所以，與傳統(tǒng)的化學(xué)分析操作相比，既不需要均勻混合，也不需要達到化學(xué)平衡，這不僅大幅度提高了分析速度而且有效地提高了分析方法的選擇性和靈敏度，為實現(xiàn)連續(xù)自動化分析奠定了基礎(chǔ)。

2 流動注射分析的特點

2.1 廣泛的適應(yīng)性

流動注射分析可與多種檢測手段聯(lián)用，既可完成簡單的進樣操作又可實現(xiàn)諸如在線溶劑萃取、在線柱分離及在線消解等較復(fù)雜的溶液操作的自動化。它還是一種比較理想的進行自動監(jiān)測與過程分析的手段。

2.2 分析速度快

一般分析速度可達100-300 樣/h，包括較復(fù)雜的處理，如萃取、吸著柱分離等過程的測定也可達40-60 樣/h。

2.3 重現(xiàn)性好

一般流動注射分析的測定精度可達0.5%-1%RSD，多數(shù)優(yōu)于相應(yīng)的手工操作。 即使是不穩(wěn)定的反應(yīng)物或經(jīng)過很復(fù)雜的在線處理，測定精度仍可達1.5%-3%RSD。

2.4 低消耗

流動注射分析是一種微量分析技術(shù)， 一般消耗試樣為10-100μL測定，試劑消耗水平也大體相似。與傳統(tǒng)手工操作相比，可節(jié)約試劑和試樣90%-99%，這對于使用貴重試劑的分析有重要意義。

2.5 容易實現(xiàn)分析操作自動化

樣品的自動稀釋、在線前處理、自動進樣和數(shù)據(jù)處理通過計算機程序控制形成一套完整的全自動化分析體系。

3 流動注射分析系統(tǒng)

3.1 泵

常用蠕動泵和注射泵兩種。 蠕動泵由泵頭、壓蓋（或帶）、調(diào)壓器、泵管和驅(qū)動電機幾部分組成。 泵頭由滾輪、輥杠組成。 滾輪、輥杠由耐腐蝕的金屬材料或工程塑料制成。 壓蓋分為多道一體式、分道式和壓帶式。 前兩種對壓蓋的曲率要求很高。 調(diào)壓器的功能是向壓蓋提供適當(dāng)壓力，使泵管在泵頭轉(zhuǎn)動時受到擠壓。壓力過小，蠕動泵不能使液體形成液流，壓力過大又會造成泵管易于磨損。 適當(dāng)調(diào)節(jié)調(diào)壓器的調(diào)節(jié)螺絲可使調(diào)壓器內(nèi)的彈簧壓力施于壓蓋及泵管之上， 使其受力合理。常用的電機有同步電機、可逆電機和步進電機。 泵管最常用的是聚氯乙烯泵管和硅橡膠泵管。

3.2 單道注入閥

通常指六孔三槽旋轉(zhuǎn)閥，雙層結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子上有3 個溝槽，等距離分布在一個同心圓上，槽的長度是同心圓周長的1/6。在定子上有6 個可連接管道的孔，與轉(zhuǎn)子上槽的兩端相通。 將兩個相對的孔連接成采樣環(huán)，閥的一側(cè)是試樣入口和廢液出口；另一側(cè)是試劑（載液）入口和通向檢測器的出口，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)角為60°，通過注入閥的旋轉(zhuǎn)將樣品帶“切入”到流路當(dāng)中，其基本結(jié)構(gòu)和工作原理如圖及圖所示，除了六通閥以外，還有兩通、三通、四通、八通、十通等，可以根據(jù)不同的流路設(shè)計要求選用，連接方法極其靈活，可以滿足各種系統(tǒng)的需要。

3.3 反應(yīng)盤管（又稱混合圈或反應(yīng)圈）

反應(yīng)盤管是樣品通過注入閥注入到試劑流路之后，于試劑發(fā)生混合并進行化學(xué)反應(yīng)的場所。一般多采用內(nèi)徑為0.5 或0.8mm 的聚四氟乙烯管盤繞而成，繞成圈形有利于增加徑向擴散，減少軸向擴散，即增加樣品和試劑的混合程度， 并盡量不增加樣品在載流液中的分散，圈徑小則徑向擴散增大有利于樣品與試劑的混合。結(jié)果比由同樣的直管得出的峰要對稱一些，高一些，并窄一些，盤得越緊，這種效應(yīng)越明顯。根據(jù)具體的試驗要求，盤管的長度一般從幾十厘米到幾米不等。

4 流動注射法在水質(zhì)分析中的應(yīng)用

4.1 金屬污染物的測定:可檢測水中鎘、鉻、汞、鎳、銅、鋅、砷、鉛、硒等。 例如，王厚忠等采用流動注射、離子交換與原子吸收聯(lián)用技術(shù)，建立了環(huán)境水樣中鎘離子的在線預(yù)濃集火焰原子吸收分析法；隋智慧等人采用流動注射光度法測定制革廢水中微量Cr(Ⅵ)；此外，流動注射法作為在線還原富集的方法與電感耦合等離子體發(fā)射光譜或者火焰原子吸收光譜法聯(lián)用，也可以在線測定水中的鉻。

4.2 非金屬污染物的測定：可檢測水中總氰化物、氨氮、亞硝酸氮、硝酸氮、磷酸鹽等。 孫青萍基于氯化氰與1，3-二甲基巴比妥酸和吡啶-4碳酸在緩沖條件下反應(yīng)，產(chǎn)生紅色絡(luò)合物的原理，提出了用流動注射光度法測定自來水中氰化物，該方法線性范圍為0-0.04mg/L，檢出限為0.002mg/L，分析頻率為30 樣/h。

4.3 有機污染物的測定：可檢測水中酚、化學(xué)需氧量、陰離子表面活性劑等。 例如顏流水等人采用流動注射技術(shù)，基于4-氨基安替比林顯色原理，建立了煉油廢水中揮發(fā)酚的快速測定方法，該方法分析頻率為40 樣/h，線性范圍為0.75～23.0mg/L，對1.50mg/L 苯酚標(biāo)準(zhǔn)溶液連續(xù)測定10 次，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.8%，結(jié)果較為滿意。

5 結(jié)束語

總之，隨著經(jīng)濟突飛猛進的發(fā)展，環(huán)境污染的狀況越來越嚴(yán)重，其中水質(zhì)污染程度也日益嚴(yán)重， 而傳統(tǒng)的水質(zhì)分析方法分析速度較慢、準(zhǔn)確性有限，已經(jīng)逐漸地不能滿足水質(zhì)分析的要求了。 在常規(guī)的一些水分析項目工作中如經(jīng)常需要使用萃取、蒸餾、消解等各種前處理手段操作，目前這些工作主要是以手工操作為準(zhǔn)，不但耗時費力、消耗大量的化學(xué)試劑，還造成了新的污染，同時在手工操作過程中的不確定性也影響到了分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。面對繁重的水質(zhì)分析任務(wù)和更高的分析要求，流動注射分析作為一種有著眾多優(yōu)點的自動化技術(shù)，在水質(zhì)分析中的應(yīng)用也越來越廣泛。

［1］方肇倫.流動注射分析法[M].北京:科學(xué)出版社,1999.

［2］武萬峰,徐立中,徐鴻.水質(zhì)自動監(jiān)測技術(shù)概述[J].水利水文自動化,2004,1:14-18.