（秦皇島市環(huán)保監(jiān)測站，河北 秦皇島066001）

流動注射分析（FIA）是近年來發(fā)展起來的一種分析技術(shù)，該分析技術(shù)的獨特之處在于用“試劑流”“試樣流”按比例混合的方式替代手工量取試劑和試樣并混合的過程，實現(xiàn)了管道化的自動連續(xù)分析。在使用LACHAT公司的QC8500型流動注射分析儀測定揮發(fā)酚實驗中我們發(fā)現(xiàn)，儀器運行一段時間后，出現(xiàn)基線不穩(wěn)、噪聲信號增加、流量不穩(wěn)定、準確度和精密度降低等現(xiàn)象。為切實提高實際檢測水平，保證檢測結(jié)果的準確性，通過對實驗過程逐步進行分解，找出了問題癥結(jié)所在，并提出了相應改進措施，使揮發(fā)酚檢測的準確度、精密度得到提高。

1 實驗

1.1 儀器

儀器型號：QC8500型流動注射分析儀（LACHAT公司）

方法號：10-210-003-A

周期時間：425 s。

1.2 實驗原理

流動注射測定揮發(fā)酚的反應原理是：測定時，樣品被帶入連續(xù)流動的載液流，與磷酸混合，經(jīng)過在線蒸餾后，包含揮發(fā)酚物質(zhì)的餾出物與4-氨基安替比林及鐵氰化鉀混合，餾出物中的酚被鐵氰化鉀氧化，生成的醌物質(zhì)與4-氨基安替比林反應，形成黃色的濃縮物，在510 nm處比色測定。

1.3 實驗中常見問題

流動注射（FIA）系統(tǒng)主要通過改變?nèi)鋭颖玫霓D(zhuǎn)速或醇酸樹脂泵管內(nèi)徑及部分管路閥門啟閉時間進行控制和調(diào)節(jié)。儀器運行一段時間會導致泵管老化，會出現(xiàn)基線不穩(wěn)、噪聲信號增加、流量不穩(wěn)定、準確度和精密度降低；在更換了疲勞的泵管后，若不及時調(diào)整測定參數(shù)，檢測揮發(fā)酚時仍會出現(xiàn)峰高值降低、考核樣超出范圍、加標回收率過高或過低，檢測準確度降低、精密度下降等問題。

2 實驗中常見問題的原因分析

2.1 試劑、溶劑有氣泡

氣泡的可壓縮性使液流產(chǎn)生脈動并導致液流流動狀態(tài)不穩(wěn)定。造成FIA系統(tǒng)中常見的干擾峰——空氣峰，在分析揮發(fā)酚流程中有加熱裝置時更容易產(chǎn)生空氣峰，導致基線或峰上突發(fā)噪聲影響分析結(jié)果。目前用超聲波對溶液除氣泡時，除泡效果不理想，基線不穩(wěn)定，耗費時間長，并影響被分析物質(zhì)的峰形，造成檢測結(jié)果不準確[1]。

2.2 流通池溶液pH值

樣品和磷酸在線蒸餾出物為酸性，需要通過鐵氰化鉀緩沖溶液調(diào)整溶液pH值，反應生成醌物質(zhì)再與4-氨基安替比林在堿性條件下反應。根據(jù)克拉科-魯布斯緩沖方程得知，到達流通池的溶液pH為9.8～10.2最適宜[2]。若超出這個范圍就會造成揮發(fā)酚的含量與峰的面積不再是二次曲線關(guān)系，就出現(xiàn)了測定結(jié)果比經(jīng)典方法高、回收率偏高的結(jié)果。

2.3 樣品到閥時間

樣品到閥時間是指采樣針得到程序指令，從清洗槽進入樣品管開始采樣計起，經(jīng)過蒸餾、萃取、冷凝、脫氣最終到達六通閥進樣口的時間加和。到閥時間直接影響儀器響應信號的大小，導致檢測結(jié)果出現(xiàn)偏差，準確的到閥時間是獲得重現(xiàn)信號的前提，否則檢測結(jié)果會出現(xiàn)較大偏差。在儀器更換泵管后，出現(xiàn)了響應信號偏小、峰高和峰面積降低、峰形不符合正態(tài)分布的現(xiàn)象。

2.4 周期時間

周期時間即完成一個樣品全分析的單位時間，指采樣針得到程序指令，從清洗槽進入樣品管開始采樣計時，經(jīng)過蒸餾、萃取、冷凝、脫氣、過閥、顯色并最終進入檢測器比色的時間加合。

進樣時間指采樣針在樣品管中吸取樣品的時間；清洗時間指在采樣針在清洗槽的停留清洗時間；裝載時間是指樣品充滿定量環(huán)所需的時間，注入時間是把定量環(huán)中的樣品注入到反應模板的時間。

因為當前樣品的顯色反應和下一個樣品的蒸餾預處理是重疊進行的，所以周期時間≥進樣時間+清洗時間，同時，周期時間≥裝載時間+注入時間。由表3可知：進樣時間+清洗時間=130 s、裝載時間+注入時間=200 s，這兩個時間都比周期時間少的多。由美國LACHAT公司提供的時間參數(shù)設(shè)置可知，對于每一個樣品所花費的周期時間需要300 s，見表1。隨著蠕動泵長時間運行，泵管疲勞泵效降低，檢測準確度下降。

表1 揮發(fā)酚時間參數(shù) s

3 實驗中常見問題的對策研究

為確保實驗準確，所有實驗樣品均用玻璃容器盛放，以消除塑料容器的污染。樣品采集完畢應盡可能立即進行分析，若不能則應加1.5 ml/L硫酸調(diào)節(jié)pH值大于2，存儲于2～5℃的黑暗處，并在48 h內(nèi)完成分析。所有試劑在測量之前用0.45 μm的膜過濾，防止堵塞六通閥或傳輸管線。配制好的4-氨基安替比林溶液和鐵氰化鉀溶液于4℃冰箱保存，可使用5 d而不影響測定結(jié)果[3]。將冰水混合物保存在保溫桶內(nèi)，并且將冷凝器的入口和出口管線與被加熱的蒸餾試劑管線完全分開，保持進入冷凝器的水溫小于5℃。流動注射測定揮發(fā)酚實驗的關(guān)鍵是實驗參數(shù)的確定，只有測定條件與儀器匹配，才能保證測定的精密度和準確度。針對以上常見問題，采取以下措施進行參數(shù)的優(yōu)化和改進：

3.1 試劑、溶劑氣泡的去除

采用氦氣代替超聲波對純水進行脫氣處理，減少空氣峰，大大提高了分析結(jié)果的精密度、準確度。超聲波儀每一次大約能除去12 L純水中的氣泡，耗時1.5 h，而改用氦氣后，12 L純水只需使用氦除氣管通入高壓氦氣1 min，極大地提高了時間效率，并且基線穩(wěn)定，降低了系統(tǒng)噪聲。

3.2 pH調(diào)節(jié)

鐵氰化鉀緩沖溶液的加入量變化通過改變泵管內(nèi)徑實現(xiàn)，為了確定合適的鐵氰化鉀緩沖溶液的泵管直徑，我們通過實驗確定橙-橙泵管、紅-紅泵管的實際流量與理論相近，如表2所示：

表2 泵管流量實驗

理論上揮發(fā)酚測定反應的最佳pH值在9.8～10.2之間，流通池溶液應調(diào)節(jié)到此范圍。通過選定pH值分別約為7、8、9的三種水樣與鐵氰化鉀緩沖溶液混合，分別用橙-黃泵管、橙-橙泵管、紅-紅泵管做實驗，將到達流通池的管路接到一個容器內(nèi)，測量容器內(nèi)溶液pH值，實驗結(jié)果如圖1所示。由圖1可以看出改用橙-橙泵管后到達流通池的溶液pH值正好落在9.8～10.2范圍內(nèi)。因此，泵管應選用橙-橙泵管。

圖1 流通池溶液pH值對比

3.3 調(diào)整樣品到閥時間

將軟件中到閥時間設(shè)置為1 s，裝載時間為800 s，保持六通閥一直在裝載狀態(tài)。這時蒸餾樣品直接進入反應模板，而不是通過樣品閥注入。裝載狀態(tài)、注入狀態(tài)如圖2、圖3所示：

圖2 裝載狀態(tài)

圖3 注入狀態(tài)

將樣品針從自動進樣器上取下直接放入200 μg/L苯酚溶液中，啟動蠕動泵開始一個分析周期。當信號開始增加時，記錄下響應信號的峰高值。然后將樣品針重新裝在自動進樣器上，在初始設(shè)置360 s到閥時間上加減10 s，開始一個分析，當響應信號上的峰高值與到閥時間為1 s時的信號值一樣時，就可以確定其為樣品到達六通閥的時間。經(jīng)過大量實驗最終確認到閥時間為350 s。

表3 到閥時間響應信號比較

3.4 減少周期時間

通過分析六通閥的原理，在保證測定高含量的樣品不會對低含量的樣品檢測造成干擾的前提下，可以縮短周期時間。先將周期時間設(shè)定為280 s，做一個周期時間為280 s的干擾實驗（如圖4）。在5組空白水樣分別加入100 μg/L的酚標準溶液，做加標回收實驗，由圖可見，5組標準樣品實測值范圍在98.1～101 μg/L之間，回收率在98.1%～101%之間，相對標準偏差在1%～1.9%，由此證明280 s的周期時間可行。在此基礎(chǔ)上可繼續(xù)縮短周期時間。

經(jīng)過反復實驗和觀察將周期時間設(shè)為200 s，可以完全將樣品注入到反應模塊中比色測量。方法檢出限實驗（使用2 μg/L標準溶液連續(xù)測定7次），結(jié)果見表4，精密度實驗（用50 μg/L的標準溶液測定其相對標準偏差）、準確度實驗（采用國家標準樣品連續(xù)9次測定的相對誤差）結(jié)果見表5，證明周期時間由300 s改為200 s后，峰高響應值基本持平，方法檢出限略有降低，準確度、精密度有所提高，標準曲線相關(guān)系數(shù)基本不變。

圖4 周期時間為280 s的干擾實驗

表4 周期時間為200 s時方法檢出限實驗數(shù)據(jù)

表5 周期時間為200秒時方法精密度實驗數(shù)據(jù)（50 μg/L標準溶液）

可見：修改周期時間后儀器運行平穩(wěn)，方法檢出限、精密度、準確度均符合要求。效果對比如圖5所示：

圖5 修改周期時間前后效果

4 實驗結(jié)果與結(jié)論

4.1 實驗結(jié)果

通過采取對試劑過濾加氦氣除氣泡措施處理后，調(diào)節(jié)流通池pH為9.8～10.2，設(shè)置到閥時間和周期時間分別為350 s和200 s，分別對揮發(fā)酚的質(zhì)控樣品和實際樣品進行了監(jiān)測，結(jié)果見表6和表7。數(shù)據(jù)表明優(yōu)化后的方法質(zhì)控樣品和實際樣品加標回收率均在98.2%～103%之間，不僅提高了檢測效率，而且精密度和準確度均符合質(zhì)控要求[4-6]。

表6 揮發(fā)酚質(zhì)控樣品檢測結(jié)果

表7 實際水樣揮發(fā)酚加標回收率實驗

4.2 結(jié)論

用流動注射法測定揮發(fā)酚過程中，應根據(jù)儀器使用狀況及時更換泵管，準確調(diào)整pH值、到閥時間、測定周期時間等參數(shù)，去除樣品溶液、試劑中的氣泡干擾，實現(xiàn)快速、準確、穩(wěn)定地分析目標，大大提高檢測準確度和精密度。

[1]黃小蕾.流動注射儀日常維護及故障排除[J].江蘇環(huán)境科技，2006，19（增1）：79-80.

[2]國家環(huán)保總局.水和廢水監(jiān)測分析方法[M].4版，增補版.北京：中國環(huán)境出版社，2002.

[3]施新鋒，袁斌偉，趙冬.提高LACHAT 流動注射儀測定揮發(fā)酚分析效率的探討[J].環(huán)境監(jiān)控與預警，2010，2（2）：25-26.

[4]汪小豐，王媛.流動注射分析法測定生活飲用水中揮發(fā)性酚類化合物[J].江蘇預防醫(yī)學，2005，16（4）：71-72.

[5]李國剛.環(huán)境監(jiān)測質(zhì)量管理工作指南[M].北京：中國環(huán)境出版社，2010.

[6]譚赟華.流動注射測定揮發(fā)酚應注意的問題探討[J].廣州化工，2008，32（2）：57-59.