流動(dòng)注射分析儀檢測(cè)自來(lái)水中陰離子 表面活性劑時(shí)常見(jiàn)的基線問(wèn)題和解決辦法

黃葉薇，黃偉聲，吳思林

（北海市供水有限責(zé)任公司，廣西北海 536000）

隨著生活水平的日益提高，人們對(duì)生活飲用水的水質(zhì)安全要求隨之提升，對(duì)水中陰離子表面活性劑的監(jiān)控也受到越來(lái)越多的關(guān)注。陰離子表面活性劑隨著洗滌過(guò)程流入地表水，影響水質(zhì)安全。《水質(zhì) 陰離子表面活性劑的測(cè)定 流動(dòng)注射-亞甲基藍(lán)分光光度法》（HJ 826—2017）檢測(cè)水中陰離子表面活性劑具有傳統(tǒng)分光光度法穩(wěn)定性好、準(zhǔn)確度高的優(yōu)點(diǎn)，又可通過(guò)儀器萃取減少手工帶入的誤差，提高工作效率。目前，該方法已在化學(xué)分析中得到廣泛應(yīng)用。

1 陰離子表面活性劑的介紹

陰離子表面活性劑是指在水中發(fā)生電離，帶負(fù)電荷基團(tuán)起表面活性作用的一類表面活性劑，具有潤(rùn)濕、乳化、分散、增溶、發(fā)泡和洗滌等功效[1]。它的一端是非極性基團(tuán)，另一端是極性基團(tuán)。非極性基團(tuán)與水的親和力極小，與水分子產(chǎn)生斥力，而極性基團(tuán)恰好相反。在水油體系中，利用兩種基團(tuán)的特點(diǎn)，極性基團(tuán)與水緊密吸附，非極性基團(tuán)與油結(jié)合，定向排列，可使水油的表面張力降低，達(dá)到發(fā)泡和乳化的效果，見(jiàn)圖1。

圖1 陰離子表面活性劑乳化

菅豐田等[2]研究了陰離子型表面活性劑的抑菌性與表面活性的關(guān)系。根據(jù)結(jié)構(gòu)上所帶基團(tuán)不同，陰離子表面活性劑可分為羥酸鹽、硫酸鹽、磺酸鹽和磷酸鹽4類[3]。目前，市面上使用最多的陰離子表面活性劑為烷基苯磺酸鈉，根據(jù)結(jié)構(gòu)不同又可分為直鏈和支鏈兩種，實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)過(guò)程中通常以十二烷基苯磺酸鈉為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。微生物對(duì)該物質(zhì)具有一定的降解能力，但降解速度十分緩慢。陰離子表面活性劑會(huì)隨著洗滌用水流入地表水中，浮在水體上方，消耗水中溶解氧，導(dǎo)致水中生物死亡，水體發(fā)生惡化，嚴(yán)重危害人體健康。

2 亞甲基藍(lán)分光光度法的原理

樣品中的陰離子表面活性劑與陽(yáng)離子染料亞甲基藍(lán)形成亞甲基藍(lán)活性物質(zhì)后被三氯甲烷萃取，該有機(jī)相于650 nm波長(zhǎng)處測(cè)量吸光度[4]，濃度與吸光度成正比，即可完成樣品中陰離子表面活性劑的定量分析。該方法先用氯仿萃取堿性亞甲基藍(lán)與樣品作用后的溶液，可避免環(huán)境樣品中蛋白質(zhì)物質(zhì)帶來(lái)的負(fù)干擾，然后氯仿相再被酸性亞甲基藍(lán)溶液反萃取，可避免無(wú)機(jī)離子，如硝酸根，氯離子等造成的正 干擾。

3 流動(dòng)注射分析儀工作原理

流動(dòng)注射分析儀是一種新型的化學(xué)分析設(shè)備，它根據(jù)流通注射的方法，通過(guò)蠕動(dòng)泵壓縮不同管徑的泵管，將反應(yīng)試劑和待測(cè)樣品按比例注射入一個(gè)密閉、連續(xù)的流動(dòng)載流中，在化學(xué)反應(yīng)單元中發(fā)生顯色反應(yīng)，注入檢測(cè)器中測(cè)得其信號(hào)值，以標(biāo)準(zhǔn)曲線作為參照，計(jì)算出待測(cè)樣品的含量。本實(shí)驗(yàn)室使用的是寶德流動(dòng)注射分析儀，圖2為寶德流動(dòng)注射分析儀檢測(cè)陰離子表面活性劑的模塊流程圖。其主要模塊為泵管、毛細(xì)管、萃取裝置和檢測(cè)裝置。樣品由六通閥定量，以純水作為載流，與堿性亞甲基藍(lán)和三氯甲烷混合，發(fā)生第一次反應(yīng)，通過(guò)一段長(zhǎng)管路來(lái)保證混合均勻，分離完全，經(jīng)上方萃取膜進(jìn)行第一次分離，分離得到的有機(jī)相與酸性亞甲基藍(lán)溶液再次發(fā)生反應(yīng)，經(jīng)下方萃取膜再次分離，有機(jī)相進(jìn)入流通池中，檢測(cè)完成。

圖2 陰離子表面活性劑模塊流程圖

4 常見(jiàn)的基線問(wèn)題和解決辦法

流動(dòng)注射分析儀的原理較為簡(jiǎn)單，但需要把控很多的細(xì)節(jié)確保整個(gè)模塊的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。用流動(dòng)注射分析儀測(cè)定陰離子表面活性劑，每個(gè)環(huán)節(jié)均可能出現(xiàn)問(wèn)題，但出現(xiàn)基線問(wèn)題的概率較高。

4.1 基線小范圍不平

基線小范圍不平最常表現(xiàn)為基線在上下維度小范圍的凹凸不平，這種不平整表現(xiàn)不突出，往往需要放大才能明顯看到。這時(shí)積分線與基線稍微不重合，導(dǎo)致載流位積分面積為負(fù)值，如圖3所示。或檢測(cè)結(jié)束后基線整體出現(xiàn)高低起伏。這類情況意味著儀器整體沒(méi)有大問(wèn)題，只會(huì)對(duì)檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性產(chǎn)生細(xì)微的影響，處理起來(lái)相對(duì)簡(jiǎn)單。

圖3 基線小范圍不平

4.1.1 萃取膜使用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)

萃取膜是流動(dòng)注射中更換比較頻繁的耗材，更換頻次由樣品的組分濃度和檢測(cè)樣品的數(shù)量共同決定。膜的使用情況和放置情況對(duì)檢測(cè)影響非常大。一般的基線小、范圍不齊大多是萃取膜使用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)引起的，只需要正確更換萃取膜即可。事實(shí)上，大多數(shù)原因不明確的基線不平穩(wěn)問(wèn)題都可以先考慮通過(guò)更換萃取膜去解決，而且優(yōu)先更換第二次的萃取膜。更換之后還有同樣的情況，再進(jìn)一步排查。所以使用流動(dòng)分析儀檢測(cè)樣品時(shí)，對(duì)萃取膜的儲(chǔ)備量有一定要求。

4.1.2 三氯甲烷品質(zhì)不佳

測(cè)定水中陰離子表面活性劑需要經(jīng)過(guò)兩次三氯甲烷萃取，最終進(jìn)入流通池，所以三氯甲烷的純度會(huì)直接影響基線的穩(wěn)定性。純度越高的三氯甲烷其對(duì)應(yīng)的檢測(cè)效果越好，但考慮到成本因素，部分廠家的分析純?nèi)燃淄橐部蓾M足需求。

4.2 基線大范圍不平

基線大范圍不齊整意味著儀器已經(jīng)無(wú)法正常檢測(cè)，需要對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行排查，一般來(lái)說(shuō)，考慮水相進(jìn)入流通池或者三氯甲烷進(jìn)樣不穩(wěn)定。檢測(cè)中常見(jiàn)的基線凌亂情況見(jiàn)圖4。

圖4 基線大范圍不平

4.2.1 流通池表面起霧

在濕度較大的地區(qū)，空氣中的水汽會(huì)附著于流通池表面，影響紫外吸收的穩(wěn)定性，從而引起基線波動(dòng)。日常維護(hù)中應(yīng)該時(shí)刻注意儀器室的濕度情況，根據(jù)溫濕度表及時(shí)調(diào)節(jié)空調(diào)各項(xiàng)功能，保證室內(nèi)環(huán)境滿足檢測(cè)要求。針對(duì)流通池表面起霧的情況，可用電吹風(fēng)輕吹，再用擦鏡紙擦干凈表面即可。

4.2.2 流通池進(jìn)水

樣品在進(jìn)行兩次萃取之后，待測(cè)物依然含有水分，水分進(jìn)入流通池，基線就會(huì)呈現(xiàn)出有規(guī)律的小波浪見(jiàn)圖4（a）。①考慮是否是萃取膜使用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，萃取膜嚴(yán)重過(guò)載，水相混合有機(jī)相進(jìn)入了流通池，若是，只需更換萃取膜后，用酒精清洗流通池即可。②判斷三氯甲烷中是否有水進(jìn)入，可嘗試更換新的三氯甲烷解決此問(wèn)題。③如果問(wèn)題依然存在，檢查流通池的接口是否擰緊，水汽是否混進(jìn)了流通池。經(jīng)常出現(xiàn)這類型的基線，說(shuō)明流通池的密封性能不足，要考慮更換流通池的O型線圈。

4.2.3 泵管疲勞

圖4（b）所示的基線上下波動(dòng)較大，混亂且無(wú)規(guī)律。針對(duì)基線上下波動(dòng)較大的情況，可考慮流通池端和三氯甲烷流速的穩(wěn)定性，最有可能是三氯甲烷流速不穩(wěn)定引起的。流速不穩(wěn)意味著進(jìn)入流通池的檢測(cè)物質(zhì)不均勻，持續(xù)檢測(cè)獲得的吸光度差別很大。檢查三氯甲烷泵管是否疲勞，試劑流動(dòng)的均勻情況，必要時(shí)更換泵管。因三氯甲烷的進(jìn)樣泵更換周期較短，因此需要儲(chǔ)備大量的進(jìn)樣泵以備不時(shí)之需。還可以觀察兩瓶亞甲基藍(lán)試劑有沒(méi)有顆粒物，檢測(cè)過(guò)程中萃取膜有沒(méi)有被堵塞，影響三氯甲烷流速。亞甲基藍(lán)放置時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)產(chǎn)生沉淀物，可再次過(guò)濾亞甲基藍(lán)試劑，同時(shí)更換萃取膜。

4.2.4 流通池進(jìn)氣泡

此外，流通池密封性不好，池子出現(xiàn)氣泡也會(huì)引起圖4（b）基線混亂的情況。先使用無(wú)水乙醇清洗流通池，清洗之后還未正常，可以輕敲流通池，趕走氣泡。流通池經(jīng)過(guò)超聲清洗后會(huì)影響氣密性，因此不能用超聲清洗流通池。

4.3 氣泡峰

圖5為基線有氣泡的形態(tài)。氣泡峰也是流動(dòng)注射分析儀在檢測(cè)過(guò)程中常見(jiàn)的問(wèn)題。產(chǎn)生這種類型的基線往往是因?yàn)橐后w中有少許氣泡，形態(tài)尖銳，一般分為有規(guī)則氣泡峰和無(wú)規(guī)則氣泡峰兩種情況。

圖5 有氣泡的基線

4.3.1 無(wú)規(guī)則氣泡峰

無(wú)規(guī)則氣泡峰比較普遍，它是因?yàn)樵噭┏暢闉V不充分，試劑中氣泡沒(méi)有完全消除引起的。這種類型的氣泡峰峰型尖銳，位置無(wú)規(guī)則，甚至?xí)霈F(xiàn)在樣品峰中，增大樣品峰高，直接影響積分的準(zhǔn)確度。這種情況需要將試劑重新超聲抽濾，即可消除它的干擾。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)可優(yōu)先超聲抽濾三氯甲烷，如果氣泡峰不出現(xiàn)在樣品峰中，對(duì)其他試劑也可不做 處理。

4.3.2 有規(guī)則氣泡峰

有規(guī)則氣泡峰呈現(xiàn)規(guī)律性，往往每一個(gè)樣品同一個(gè)位置的圖譜都會(huì)出現(xiàn)，峰形可大可小，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)一個(gè)較大的雜峰。這可能是固定點(diǎn)位漏氣引起的，需要檢查各個(gè)位置的螺絲和接口是否擰緊，有無(wú)漏液情況[5]。

4.4 基線上走

基線還會(huì)出現(xiàn)峰不雜亂，但會(huì)呈角度平穩(wěn)往上走，整體情況如圖6所示。基線上走可通過(guò)以下幾點(diǎn)進(jìn)行排除。

圖6 基線上走

4.4.1 亞甲基藍(lán)未進(jìn)樣，或者亞甲基藍(lán)試劑配錯(cuò)

流動(dòng)注射是連續(xù)注射試劑的儀器，依靠蠕動(dòng)泵帶進(jìn)試劑和樣品，泵管在不間斷的使用過(guò)程中，比起其他部件更容易疲勞。除了萃取膜之外，泵管也是常用的耗材。泵管疲勞會(huì)導(dǎo)致亞甲基藍(lán)不進(jìn)試劑或者試劑配錯(cuò)、試劑管放錯(cuò)、亞甲基藍(lán)儲(chǔ)備液放置時(shí)間過(guò)長(zhǎng)等都引起基線往上飄。所以要注意泵管的使用時(shí)長(zhǎng)和檢測(cè)過(guò)程中試劑流入是否正常，是否出現(xiàn)泵管堵塞的情況。在運(yùn)行中途更換泵管要防止試劑回流，尤其避免三氯甲烷回流到尼龍管中，致其變性，失去彈性。

4.4.2 清洗閥沒(méi)有打到合適的位置

清洗閥是一個(gè)四通閥，它只控制兩個(gè)通道。一個(gè)是經(jīng)過(guò)兩次萃取后的待測(cè)組分進(jìn)入流通池檢測(cè)，另一個(gè)是無(wú)水乙醇清洗流通池。只有當(dāng)閥門打到左下或者打到右下時(shí)，才構(gòu)成通道，其余位置均不流通。所以清洗閥位置不對(duì)，等同于沒(méi)有待測(cè)物進(jìn)入流通池，基線也會(huì)呈現(xiàn)不斷上升的趨勢(shì)。

4.4.3 檢測(cè)樣品前清洗不充分

流動(dòng)注射分析儀的管路有一定長(zhǎng)度，通常在正常檢測(cè)樣品之前增加一個(gè)清洗管路的過(guò)程，這是為了保證檢測(cè)樣品時(shí)試劑已經(jīng)充滿了管路。若前面的樣品出現(xiàn)基線上升的情況，后面的樣品回歸正常，這是試劑未正常混合反應(yīng)導(dǎo)致的。如果檢測(cè)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)試劑錯(cuò)誤時(shí)，也需要重新清洗管路，再正常 檢測(cè)。

5 結(jié)語(yǔ)

在檢測(cè)時(shí)遇到基線問(wèn)題時(shí)，從泵管、萃取裝置和流通池入手，先排除試劑配錯(cuò)或者試劑管放錯(cuò)的情況，而后對(duì)上述3個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行逐一檢查，基本上就能解決基線波動(dòng)的情況。在使用流動(dòng)注射儀的時(shí)候，也需要檢測(cè)人員耐心觀察和總結(jié)，將檢測(cè)原理和儀器構(gòu)造相結(jié)合，分析問(wèn)題出現(xiàn)的可能性，解決檢測(cè)過(guò)程中的難題，提高檢測(cè)效率。