快速蒸餾法聯用離子色譜技術分析檢測復雜基質中的痕量氨氮的方法

快速蒸餾法聯用離子色譜技術分析檢測復雜基質中的痕量氨氮的方法
【專利摘要】本發明公開了一種快速蒸餾法聯用離子色譜技術分析檢測復雜基質中的痕量氨氮的方法，先將復雜樣品進行蒸餾預處理富集提取其中的銨根離子，再用離子色譜法進行檢測。樣品預處理通過快速蒸餾的方法將樣品中的銨根離子提取出來，具體如下，先在樣品中加入過量堿，在加熱煮沸情況下，使銨根離子以氨氣形式釋放，而不帶出其他的干擾離子，再在吸收部分用過量酸吸收氨氣，從而得到純化的銨根離子。提取的銨根用離子色譜法檢測。該方法銨根的提取效果佳，且消除了鈉離子、鉀離子等陽離子對銨根檢測的干擾，方便靈敏、快速準確。
【專利說明】快速蒸餾法聯用離子色譜技術分析檢測復雜基質中的痕量氨氮的方法
【技術領域】
[0001]本發明提供了一種利用快速蒸餾法富集提取復雜基質中痕量氨氮，并聯用離子色譜進行氨氮(以NH4+形式)分析檢測的新方法。
【背景技術】
[0002]氨氮含量是反映水體所受污染程度和湖庫水體富營養化程度的重要指標之一，對水體中氨氮含量的測定，通常采用GB11894-89堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法^但此方法測定過程受多種因素的干擾，如紫外分光光度儀的的檢測波長對分析測定的結果的準確度有較大的影響。離子色譜起源于1975年，由美國Dow化學公司的H.Small博士等人提出，是近年來發展快速的一種分析檢測微量離子的技術，其首先在環境分析中痕量陰、陽離子測定得到廣泛應用。離子色譜由于其快速方便、靈敏度高、選擇性好的特點尤其適用于水質檢測2。本文利用離子色譜法對水體中氨氮含量進行分析檢測，以監測水體富營養化程度。
[0003]一般的環境水樣品如海水、湖水、苦咸水、地下水、地面水等，鈉離子含量往往較高，在離子色譜系統中，不僅會和銨根的出峰位置重疊甚至銨離子的峰被完全覆蓋，難以準確測定銨根離子，而且高濃度的鈉離子易使色譜柱中毒，不利于儀器的維護。另外，水體樣品中銨根離子含量極少 ，往往在每升零至幾毫克。考慮到以上兩點，本文通過蒸餾法對水體樣品中氨氮進行富集提取，不僅可以消除鈉離子及水體基質的影響，同時可對氨氮進行富集，從而達到對痕量氨氮進行靈敏檢測的目的3。
[0004]目前，銨根離子的檢測方法有:比色法、甲醛法、半微量定氮法、熒光探針法等。但采用快速蒸餾法聯用離子色譜技術分析檢測氨氮含量尚未見報道。
[0005]參考文獻
[0006]1.中華人民共和國國家環境保護標準，堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法.GBl1894-89.[0007]2.ShrinvivasMadhavraoDhavilej S.T.，KulamaniDashjSarvaVenkateswaraRaojSheoChandra Chaurasia，deve1pmentofaninsituevaporationsystemforthepreconcentrationofanionic impuritiesinhighpuritywater.chromatographia2007，66，3.[0008]3.Poonamj V.，RamakantKj Rastogij KaranamL，Ramakumarj determinationoftraceamountsof nitrogeninuraniumbasedsamplesbyionchromatography (IC)withoutKjeldahlDistillation.analyticalchimicaacta2007,596，4.
【發明內容】

[0009]本發明的目的是提供一種新的樣品預處理方法，該方法是將含痕量氨氮的復雜基質用快速蒸餾的方法富集提取出其中的氨氮，再用離子色譜方法對氨氮進行分析檢測。快速蒸餾法預處理時將樣品與堿反應，在加熱煮沸的情況下，銨根離子以氨氣形式釋放，再用酸對氨氣進行吸收富集，從而得到去除基質干擾的銨根溶液。分離純化后的銨根溶液再用離子色譜進行分析檢測，該方法可用于測定復雜基質中的痕量氨氮。
[0010]本發明是通過以下技術方案來實現的:
[0011]本發明是一種快速蒸餾預處理聯用離子色譜技術分析檢測復雜基質中中痕量氨氮(以NH4+形式)的方法，該方法是先將復雜樣品進行蒸餾預處理富集提取其中的銨根離子，再用離子色譜法進行檢測。樣品預處理通過快速蒸餾的方法將樣品中的銨根離子提取出來，具體如下，先在樣品中加入過量堿，在加熱煮沸情況下，使銨根離子以氨氣形式釋放，而不帶出其他的干擾離子，再在吸收部分用過量酸吸收氨氣，從而得到純化的銨根離子。提取的銨根用離子色譜法檢測。該方法銨根的提取效果佳，且消除了鈉離子、鉀離子等陽離子對銨根檢測的干擾，方便靈敏、快速準確。
[0012]作為進一步地改進,本發明所述的蒸懼時間是15min ；
[0013]作為進一步地改進，本發明所述的方法也可以推廣到有機胺類化合物、其他可用蒸餾法提取的離子(如亞硫酸根等)的檢測，用類似方案進行分析可消除干擾離子的干擾。
[0014]本發明的有益效果如下:
[0015]本發明利用設計好的蒸餾裝置，往樣品中加入過量堿溶液(如氫氧化鈉溶液)，使樣品中的銨根離子轉化為氨氣，同時對該裝置加熱煮沸，使氨氣從反應器中被蒸餾出，并在收集裝置部分用過量鹽酸吸收，從而得到純化的銨根離子，以便于用離子色譜法檢測。該方法對于復雜基質中痕量銨根離子的檢測或樣品中有大量干擾離子存在情況下的銨根離子檢測尤其有效，且前處理方法快速簡便高效、靈敏度高，該方法通過快速蒸餾這一前處理方法，使在離子色譜中對氨氮檢測有干擾的離子(如鈉離子、鉀離子等)被消除，從而大大拓寬了離子色譜檢測氨氮的應用范圍，大大提高了測定的靈敏度，可廣泛應用于水質檢測、食品安全、工業標準、環境監測等中胺類化合物的檢測分析。國內外尚無此類檢測方法。
[0016]綜上所述，本發明具有如下有益效果:
[0017]1.樣品預處理方便快捷，蒸餾過程只需15min ；
[0018]2.消除了鈉離子、鉀離子等陽離子對銨根離子檢測的干擾，使該方法具有普適性；
[0019]3.快速蒸餾法對復雜基質中痕量氨氮的提取同時具有富集的作用，可以使樣品中氨氮的檢出限大大降低；
[0020]4.離子色譜法檢測具有靈敏準確、檢出限低的特點，可以進行痕量氮的檢測，且檢測快速方便無污染。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本發明的快速蒸餾法聯用離子色譜技術分析檢測復雜基質中的痕量氨氮的裝置及工作示意圖；
[0022]圖1中標記為:1一淋洗液；2—泵；3一六通閥；4一保護柱；5—陽尚子分尚柱；6—陽離子抑制器；7—檢測器；8—快速蒸餾玻璃裝置；
[0023]8為快速蒸餾前處理裝置圖，復雜基質在左側被堿化，并經過連續快速蒸餾使得氨氮以氨氣形式進入右側吸收瓶并被酸化吸收，從而得到純化富集的銨根離子，值得注意的是，在處理樣品前需將吸收瓶用去離子水洗凈。[0024]圖2為復雜基質經過快速蒸餾預處理后富集提取出的銨根離子的離子色譜譜圖；
[0025]圖2中標記為:9一銨根離子的峰。
【具體實施方式】
[0026]圖1為本發明的快速蒸餾法聯用離子色譜技術分析檢測復雜基質中的痕量氨氮的裝置及工作示意圖:將復雜基質(如海水樣品)放入快速蒸餾玻璃裝置8左側的蒸餾瓶中，并加入稍過量氫氧化鈉堿化，同時開啟加熱裝置對蒸餾瓶進行連續加熱至溶液沸騰，該蒸餾過程一般為15分鐘，在此蒸餾過程中，氨氮不斷以氨氣形式通過管路及冷凝管，進入快速蒸餾玻璃裝置8右側吸收瓶，吸收瓶中盛有硫酸溶液，不僅加速了對氨氣的吸收，而且可以使氨氣以銨根形式被徹底吸收。蒸餾前處理過程的結果是將樣品中的氨氮完全提取到快速蒸餾玻璃裝置8右側的吸收瓶中，且不引入復雜基質中的干擾成分。將提取純化的銨根溶液經注射器注射進樣到離子色譜體系中。離子色譜體系中淋洗液I為27mmol/L甲基磺酸，淋洗液I通過泵2泵入離子色譜流路中，通過六通閥3的閥切可以使淋洗液I將銨根溶液洗脫，之后依次進入保護柱5、陽離子分析柱6、陽離子抑制器6，最后通過檢測器7對銨根進行檢測。
[0027]圖2為復雜基質經過快速蒸餾預處理后富集提取出的銨根離子的離子色譜譜圖:圖2為利用圖1中設計的快速蒸餾前處理方法對海水樣品進行富集提取，并聯用離子色譜對水中氨氮進行檢測，從而得到的離子色譜圖像，圖2中的9即為銨根離子的色譜峰。
[0028]相比于未進行快速蒸餾法前處理就直接用離子色譜法檢測海水樣品中氨氮，本方法具有明顯的優勢:由圖2可知，本方法不存在水樣中高含量鈉離子對銨根離子檢測的干擾，另外，本方法前處理對銨根有富集作用，使得水體樣品中極少的銨根離子也能被檢出。
[0029]下面通過具體實施例，對本發明所要保護的技術方案作進一步地說明:
[0030]實施例1
[0031 ] 三門灣海水中痕量銨根離子的分離和分析檢測
[0032]具體步驟如下:
[0033]1、配制模擬海水樣品:根據海水中各離子成分含量，稱取相應的一定量的分析純試劑(NaCl、KCl、Na2S04、CaCl2、NH4Cl等)配制海水模擬液。
[0034]2、樣品預處理:將模擬海水樣品用快速蒸餾預處理裝置進行快速蒸餾。通過條件優化試驗，得出最優蒸懼時間為15min。
[0035]3、淋洗液的選擇:試驗不同的淋洗液配比,最后確定為27mmol.L-1MSA(甲基磺酸)，能使銨根離子快速出峰。
[0036]4、實際復雜基質樣品氨氮的分離和檢測:根據得到的優化條件對實際復雜基質樣品(三門灣海水)進行快速蒸餾預處理，并聯用離子色譜檢測其中的銨根含量，得出結論三門灣海水水樣中銨根離子含量為0.74mg/L。
[0037]5、三門灣海水水樣不進行快速蒸餾前處理，直接通過濾膜進樣到離子色譜體系中，結果發現水樣譜圖中的銨根離子的峰被鈉離子峰完全覆蓋，無法定性定量分析。結果說明，青島湖水水樣直接進樣到離子色譜系統中無法達到分析檢測水樣中氨氮的目的。
[0038]實施例2
[0039]千島湖水中痕量銨根離子的分離和分析檢測[0040]具體步驟如下:
[0041]1、配制模擬海水樣品:根據海水中各離子成分含量，稱取相應的一定量的分析純試劑(NaCl、KCl、Na2S04、CaCl2、NH4Cl等)配制海水模擬液。
[0042]2、樣品預處理:將模擬海水樣品用快速蒸餾預處理裝置進行快速蒸餾。通過條件優化試驗，得出最優蒸懼時間為15min。
[0043]3、淋洗液的選擇:試驗不同的淋洗液配比,最后確定為27mmol.L-1MSA(甲基磺酸)，能使銨根離子快速出峰。
[0044]4、實際復雜基質樣品氨氮的分離和檢測:根據得到的優化條件對實際復雜基質樣品(千島湖水)進行快速蒸餾預處理，并聯用離子色譜檢測其中的銨根含量，得出結論千島湖水水樣中銨根尚子含量為0.52mg/L。
[0045]5、千島湖水水樣不進行快速蒸餾前處理，直接通過濾膜進樣到離子色譜體系中，結果發現水樣譜圖中的銨根離子的峰被鈉離子峰完全覆蓋，無法定性定量分析。結果說明，青島湖水水樣直接進樣到離子色譜系統中無法達到分析檢測水樣中氨氮的目的。
[0046]最后，還需要注意的是，以上列舉的僅是本發明的具體實施例。顯然，本發明不限于以上實施例，還可以變形。本領域的普通技術人員能從本發明公開的內容直接導出或聯想到的所有變形，均應認為是本發明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種快速蒸餾預處理聯用離子色譜技術分析檢測復雜基質中中痕量氨氮的方法，其特征在于，所述的方法是先將復雜樣品進行樣品預處理富集提取其中的銨根離子，再用離子色譜法進行檢測，樣品預處理通過快速蒸餾的方法實現對樣品中的銨根離子的富集提取。
2.根據權利要求1所述的快速蒸餾預處理聯用離子色譜技術分析檢測復雜基質中痕量氨氮的方法，其特征在于，所述的方法具體步驟為:先在樣品中加入過量堿，在加熱煮沸情況下，使銨根離子以氨氣形式釋放，而不帶出其他的干擾離子，再在吸收部分用過量酸吸收氨氣，從而得到純化的銨根離子，提取的銨根用離子色譜法檢測。
3.根據權利要求1或2所述的快速蒸餾法聯用離子色譜技術分析檢測復雜基質中的痕量氨氮方法，其特征在于:所需的蒸餾時間是15min。
4.根據權利要求3所述的快速蒸餾法聯用離子色譜技術分析檢測復雜基質中的痕量氨氮方法的應用，其特征在于，所述的方法也可以推廣到有機胺類化合物、其他可用蒸餾法提取的離子的檢測，進行分析可消除干擾離子的干擾。
5.根據權利要求4所述的快速蒸餾法聯用離子色譜技術分析檢測復雜基質中的痕量氨氮方法的應用，其特征在于，所述的方法體系也可以用于亞硫酸根離子、氟離子、氯離子、亞硝酸根離子等的檢測。
【文檔編號】G01N30/88GK103995076SQ201410215088
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年5月20日 優先權日:2014年5月20日
【發明者】樓超艷, 朱巖 申請人:浙江大學