CN103995076A - 快速蒸馏法联用离子色谱技术分析检测复杂基质中的痕量氨氮的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种快速蒸馏法联用离子色谱技术分析检测复杂基质中的痕量氨氮的方法，先将复杂样品进行蒸馏预处理富集提取其中的铵根离子，再用离子色谱法进行检测。样品预处理通过快速蒸馏的方法将样品中的铵根离子提取出来，具体如下，先在样品中加入过量碱，在加热煮沸情况下，使铵根离子以氨气形式释放，而不带出其他的干扰离子，再在吸收部分用过量酸吸收氨气，从而得到纯化的铵根离子。提取的铵根用离子色谱法检测。该方法铵根的提取效果佳，且消除了钠离子、钾离子等阳离子对铵根检测的干扰，方便灵敏、快速准确。

Description

快速蒸馏法联用离子色谱技术分析检测复杂基质中的痕量氨氮的方法

技术领域

本发明提供了一种利用快速蒸馏法富集提取复杂基质中痕量氨氮，并联用离子色谱进行氨氮(以NH₄ ⁺形式)分析检测的新方法。

背景技术

氨氮含量是反映水体所受污染程度和湖库水体富营养化程度的重要指标之一，对水体中氨氮含量的测定，通常采用GB11894-89碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法¹。但此方法测定过程受多种因素的干扰，如紫外分光光度仪的的检测波长对分析测定的结果的准确度有较大的影响。离子色谱起源于1975年，由美国Dow化学公司的H.Small博士等人提出，是近年来发展快速的一种分析检测微量离子的技术，其首先在环境分析中痕量阴、阳离子测定得到广泛应用。离子色谱由于其快速方便、灵敏度高、选择性好的特点尤其适用于水质检测²。本文利用离子色谱法对水体中氨氮含量进行分析检测，以监测水体富营养化程度。

一般的环境水样品如海水、湖水、苦咸水、地下水、地面水等，钠离子含量往往较高，在离子色谱***中，不仅会和铵根的出峰位置重叠甚至铵离子的峰被完全覆盖，难以准确测定铵根离子，而且高浓度的钠离子易使色谱柱中毒，不利于仪器的维护。另外，水体样品中铵根离子含量极少，往往在每升零至几毫克。考虑到以上两点，本文通过蒸馏法对水体样品中氨氮进行富集提取，不仅可以消除钠离子及水体基质的影响，同时可对氨氮进行富集，从而达到对痕量氨氮进行灵敏检测的目的³。

目前，铵根离子的检测方法有：比色法、甲醛法、半微量定氮法、荧光探针法等。但采用快速蒸馏法联用离子色谱技术分析检测氨氮含量尚未见报道。

参考文献

1.中华人民共和国国家环境保护标准,碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法.GB11894-89.

2.ShrinvivasMadhavraoDhavile,S.T.,KulamaniDash,SarvaVenkateswaraRao,SheoChandraChaurasia,developmentofaninsituevaporationsystemforthepreconcentrationofanionicimpuritiesinhighpuritywater.chromatographia2007,66,3.

3.Poonam,V.,RamakantK,Rastogi,KaranamL，Ramakumar,determinationoftraceamountsofnitrogeninuraniumbasedsamplesbyionchromatography(IC)withoutKjeldahlDistillation.analyticalchimicaacta2007,596,4.

发明内容

本发明的目的是提供一种新的样品预处理方法，该方法是将含痕量氨氮的复杂基质用快速蒸馏的方法富集提取出其中的氨氮，再用离子色谱方法对氨氮进行分析检测。快速蒸馏法预处理时将样品与碱反应，在加热煮沸的情况下，铵根离子以氨气形式释放，再用酸对氨气进行吸收富集，从而得到去除基质干扰的铵根溶液。分离纯化后的铵根溶液再用离子色谱进行分析检测，该方法可用于测定复杂基质中的痕量氨氮。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

本发明是一种快速蒸馏预处理联用离子色谱技术分析检测复杂基质中中痕量氨氮(以NH₄+形式)的方法，该方法是先将复杂样品进行蒸馏预处理富集提取其中的铵根离子，再用离子色谱法进行检测。样品预处理通过快速蒸馏的方法将样品中的铵根离子提取出来，具体如下，先在样品中加入过量碱，在加热煮沸情况下，使铵根离子以氨气形式释放，而不带出其他的干扰离子，再在吸收部分用过量酸吸收氨气，从而得到纯化的铵根离子。提取的铵根用离子色谱法检测。该方法铵根的提取效果佳，且消除了钠离子、钾离子等阳离子对铵根检测的干扰，方便灵敏、快速准确。

作为进一步地改进，本发明所述的蒸馏时间是15min；

作为进一步地改进，本发明所述的方法也可以推广到有机胺类化合物、其他可用蒸馏法提取的离子(如亚硫酸根等)的检测，用类似方案进行分析可消除干扰离子的干扰。

本发明的有益效果如下:

本发明利用设计好的蒸馏装置，往样品中加入过量碱溶液(如氢氧化钠溶液)，使样品中的铵根离子转化为氨气，同时对该装置加热煮沸，使氨气从反应器中被蒸馏出，并在收集装置部分用过量盐酸吸收，从而得到纯化的铵根离子，以便于用离子色谱法检测。该方法对于复杂基质中痕量铵根离子的检测或样品中有大量干扰离子存在情况下的铵根离子检测尤其有效，且前处理方法快速简便高效、灵敏度高，该方法通过快速蒸馏这一前处理方法，使在离子色谱中对氨氮检测有干扰的离子(如钠离子、钾离子等)被消除，从而大大拓宽了离子色谱检测氨氮的应用范围，大大提高了测定的灵敏度，可广泛应用于水质检测、食品安全、工业标准、环境监测等中胺类化合物的检测分析。国内外尚无此类检测方法。

综上所述，本发明具有如下有益效果：

1.样品预处理方便快捷，蒸馏过程只需15min；

2.消除了钠离子、钾离子等阳离子对铵根离子检测的干扰，使该方法具有普适性；

3.快速蒸馏法对复杂基质中痕量氨氮的提取同时具有富集的作用，可以使样品中氨氮的检出限大大降低；

4.离子色谱法检测具有灵敏准确、检出限低的特点，可以进行痕量氮的检测，且检测快速方便无污染。

附图说明

图1为本发明的快速蒸馏法联用离子色谱技术分析检测复杂基质中的痕量氨氮的装置及工作示意图；

图1中标记为：1—淋洗液；2—泵；3—六通阀；4—保护柱；5—阳离子分离柱；6—阳离子抑制器；7—检测器；8—快速蒸馏玻璃装置；

8为快速蒸馏前处理装置图，复杂基质在左侧被碱化，并经过连续快速蒸馏使得氨氮以氨气形式进入右侧吸收瓶并被酸化吸收，从而得到纯化富集的铵根离子，值得注意的是，在处理样品前需将吸收瓶用去离子水洗净。

图2为复杂基质经过快速蒸馏预处理后富集提取出的铵根离子的离子色谱谱图；

图2中标记为：9—铵根离子的峰。

具体实施方式

图1为本发明的快速蒸馏法联用离子色谱技术分析检测复杂基质中的痕量氨氮的装置及工作示意图：将复杂基质(如海水样品)放入快速蒸馏玻璃装置8左侧的蒸馏瓶中，并加入稍过量氢氧化钠碱化，同时开启加热装置对蒸馏瓶进行连续加热至溶液沸腾，该蒸馏过程一般为15分钟，在此蒸馏过程中，氨氮不断以氨气形式通过管路及冷凝管，进入快速蒸馏玻璃装置8右侧吸收瓶，吸收瓶中盛有硫酸溶液，不仅加速了对氨气的吸收，而且可以使氨气以铵根形式被彻底吸收。蒸馏前处理过程的结果是将样品中的氨氮完全提取到快速蒸馏玻璃装置8右侧的吸收瓶中，且不引入复杂基质中的干扰成分。将提取纯化的铵根溶液经注射器注射进样到离子色谱体系中。离子色谱体系中淋洗液1为27mmol/L甲基磺酸，淋洗液1通过泵2泵入离子色谱流路中，通过六通阀3的阀切可以使淋洗液1将铵根溶液洗脱，之后依次进入保护柱5、阳离子分析柱6、阳离子抑制器6，最后通过检测器7对铵根进行检测。

图2为复杂基质经过快速蒸馏预处理后富集提取出的铵根离子的离子色谱谱图：图2为利用图1中设计的快速蒸馏前处理方法对海水样品进行富集提取，并联用离子色谱对水中氨氮进行检测，从而得到的离子色谱图像，图2中的9即为铵根离子的色谱峰。

相比于未进行快速蒸馏法前处理就直接用离子色谱法检测海水样品中氨氮，本方法具有明显的优势：由图2可知，本方法不存在水样中高含量钠离子对铵根离子检测的干扰，另外，本方法前处理对铵根有富集作用，使得水体样品中极少的铵根离子也能被检出。

下面通过具体实施例，对本发明所要保护的技术方案作进一步地说明：

实施例1

三门湾海水中痕量铵根离子的分离和分析检测

具体步骤如下：

1、配制模拟海水样品：根据海水中各离子成分含量，称取相应的一定量的分析纯试剂(NaCl、KCl、Na₂SO₄、CaCl₂、NH₄Cl等)配制海水模拟液。

2、样品预处理：将模拟海水样品用快速蒸馏预处理装置进行快速蒸馏。通过条件优化试验，得出最优蒸馏时间为15min。

3、淋洗液的选择：试验不同的淋洗液配比，最后确定为27mmol·L-1MSA(甲基磺酸)，能使铵根离子快速出峰。

4、实际复杂基质样品氨氮的分离和检测：根据得到的优化条件对实际复杂基质样品(三门湾海水)进行快速蒸馏预处理，并联用离子色谱检测其中的铵根含量，得出结论三门湾海水水样中铵根离子含量为0.74mg/L。

5、三门湾海水水样不进行快速蒸馏前处理，直接通过滤膜进样到离子色谱体系中，结果发现水样谱图中的铵根离子的峰被钠离子峰完全覆盖，无法定性定量分析。结果说明，青岛湖水水样直接进样到离子色谱***中无法达到分析检测水样中氨氮的目的。

实施例2

千岛湖水中痕量铵根离子的分离和分析检测

具体步骤如下：

1、配制模拟海水样品：根据海水中各离子成分含量，称取相应的一定量的分析纯试剂(NaCl、KCl、Na₂SO₄、CaCl₂、NH₄Cl等)配制海水模拟液。

2、样品预处理：将模拟海水样品用快速蒸馏预处理装置进行快速蒸馏。通过条件优化试验，得出最优蒸馏时间为15min。

3、淋洗液的选择：试验不同的淋洗液配比，最后确定为27mmol·L-1MSA(甲基磺酸)，能使铵根离子快速出峰。

4、实际复杂基质样品氨氮的分离和检测：根据得到的优化条件对实际复杂基质样品(千岛湖水)进行快速蒸馏预处理，并联用离子色谱检测其中的铵根含量，得出结论千岛湖水水样中铵根离子含量为0.52mg/L。

5、千岛湖水水样不进行快速蒸馏前处理，直接通过滤膜进样到离子色谱体系中，结果发现水样谱图中的铵根离子的峰被钠离子峰完全覆盖，无法定性定量分析。结果说明，青岛湖水水样直接进样到离子色谱***中无法达到分析检测水样中氨氮的目的。

最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种快速蒸馏预处理联用离子色谱技术分析检测复杂基质中中痕量氨氮的方法，其特征在于，所述的方法是先将复杂样品进行样品预处理富集提取其中的铵根离子，再用离子色谱法进行检测，样品预处理通过快速蒸馏的方法实现对样品中的铵根离子的富集提取。

2.根据权利要求1所述的快速蒸馏预处理联用离子色谱技术分析检测复杂基质中痕量氨氮的方法，其特征在于，所述的方法具体步骤为：先在样品中加入过量碱，在加热煮沸情况下，使铵根离子以氨气形式释放，而不带出其他的干扰离子，再在吸收部分用过量酸吸收氨气，从而得到纯化的铵根离子，提取的铵根用离子色谱法检测。

3.根据权利要求1或2所述的快速蒸馏法联用离子色谱技术分析检测复杂基质中的痕量氨氮方法，其特征在于：所需的蒸馏时间是15min。

4.根据权利要求3所述的快速蒸馏法联用离子色谱技术分析检测复杂基质中的痕量氨氮方法的应用，其特征在于，所述的方法也可以推广到有机胺类化合物、其他可用蒸馏法提取的离子的检测，进行分析可消除干扰离子的干扰。

5.根据权利要求4所述的快速蒸馏法联用离子色谱技术分析检测复杂基质中的痕量氨氮方法的应用，其特征在于，所述的方法体系也可以用于亚硫酸根离子、氟离子、氯离子、亚硝酸根离子等的检测。