[word doc]碳酸氢根和碳酸根检测方法的研究进展

[word doc]碳酸氢根和碳酸根检测方法的研究进展 碳酸氢根和碳酸根检测方法的研究进展 32卷第19期 2010年10月 西部皮革 WESTLEATHER V0l_32No.19 0ct.2010 碳酸氢根和碳酸根检测方法的研究进展 俞凌云k,卢艳青.,安胜波 (J.四川大学制革清洁技术国家 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 实验室,四川成都610065;2.四川出入境检验检疫局技术中心, 四川成都,610041;3.河北先河环保科技股份有限公司,河北石家庄D?5) 摘要:总结了国内近年来常用的碳酸氢根和碳酸根测定方法及其实际应用.通过对各种碳酸氢根和 碳酸根测定方法进行 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 ,总结出各种方法的优缺点,以方便测量人员针对不同的测定样品,选择合 适的方法,对于减轻分析者的劳动强度具有积极的现实意义. 关键词:碳酸氢根;碳酸根;检测方法 中图分类号:rI1S57文献标识码:A文章编 号:1671—1602(2010)19—0048—05 ResearchProgressofBicarbonateandCarbonateDetermination YULing-yun一,LUYan-qing,ANSheng—bo. {1.NationalEngineeringLaboratoryforCleanTechnologyofLeatherManufactureSichuanUniversity,Chengdu 610065,China;2.SichuanEntry—ExitInspectionandQuarantineBureau,C hengdu610041,China; 3.HebeiSailheroEnvironmentalProtectionHi-techCo.,Ltd.,Shijiazhuango50o3~China) Abstract:Therecentcommontestmethodsofbicarbonateandcarbonatewerebrieflysummarizedand theirpracticalapplicationswerediscussed.Afteranalysisandcomparisontheirstrengthsandweaknesses wereproposed.Ithadpositivesignificancetohelpthemeasurerstochoosethemostappropriatetest methodtodeterminethecontentofbicarbonateindifferentsamples. Keywords:bicarbonate;carbonate;determinationmethod 1前言 制革离不开水,特别是湿操 作工段,制革用水的硬度对成品 革的质量影响非常大.如果制革 用水的硬度偏高,高于饮用水允 许的最高硬度,则经湿操作工段 后出现松面,炸面的革坯往往撕 收稿日期:2010—09,13 第一作者简介:俞凌云(1982一),女,山东 青岛,博士研究生,研究方向:现代分离分 析方法及理论. 裂强度较低;炸面的革坯身骨扁 薄僵硬,涂饰时不吸浆,易掉浆 等,因此测定制革用水的碳酸氢 根(HCO,)和碳酸根(C032-)含量, 对制革生产具有重要的实际意 义.但是目前,制革业对制革用水 中HCO,一和CO,一的检验没有引 起足够的重视,我们对碳酸氢根 和碳酸根检测方法进行总结的目 的,就是期望制革行业业内人士 可借鉴其他行业已有的测定方 法,对制革用水中HCO一和C032- 进行分析,并根据测定结果对制 革用水水质进行适当调整,以利 于生产出质量和性能更佳的皮 革. HCO,一和CO一是原油分离水 中的主要的阴离子,测定油田地 层水中的HCO一和CO的浓度 有助于我们了解地层水的种类, 硬度等指标.随着钻探领域的扩 大,在很多区块钻井过程中会遇 到C032-和HCO一离子对钻井液 造成污染的问题,使常用钻井液 处理剂,尤其是稀释剂不能有效 地发挥作用,致使钻井液黏度和 切力急剧增大,处理困难.按一般 的处理方法,加人铁铬盐碱液或 第19期俞凌云,等:碳酸氢根和碳酸根检测方法的研究进展姆潮 者磺化单宁碱液不但不能实现降 粘效果,反而会出现越加稀释剂, 钻井液的粘切会越高的反常现 象.如果对CO离子造成的污染 认识不足,就会给钻井液性能的 控制带来很大困难,影响钻井作 业的正常进行lll.测定油田地层水 中的碳酸根和碳酸氢根的含量有 助于了解地层水的种类,硬度等 指标,同时可以监测它们在管路 腐蚀中所起的作用. CO,是土壤可溶盐分的组份 之一,土壤所含的可溶盐分达一 定数量后,会直接影响作物的发 芽和正常生长.就盐分组成而言, 苏打盐分(碳酸钠,碳酸氢钠)对 作物的危害最大.所以测土壤的 CO,根离子的含量十分重要.石 灰性土壤地区灌溉水中HCO一浓 度较高时对作物生长十分不利, 原因之一是HCO,一能减少根系吸 收的养分由茎向叶片和生殖器官 的转移,对P,Ca,Mg,Fe,Mn的影 响极大l;石灰性土壤地区的水稻 田中发生的缺zn现象,通常是水 中存在HCO,一的缘故.过多的 HCO一既影响蛋白质合成和呼吸 作用,也降低养分的吸收量,导致 不少植物发生失绿l3l.因此,测量 生活用水,河水,灌溉水等与植物 生存密切相关的水源中HCO一的 含量,对研究植物的生存状况有 重要意义. 血清HCO,一是血浆中重要的 缓冲体系,也是判断体内酸碱失 衡的重要指标,对诊断和治疗呼 吸性酸中毒和慢性呼吸性碱中毒 起着非常重要的作用.因此测定 血浆中HCO一含量具有极为重要 的临床意义:HCO一主要由碳酸氢 盐解离而来.当其它的阴离子缺 乏时,为保持与阳离子含量的平 衡,HCO一就会增多以代替其它减 少的阴离子含量.因此,HCO一对 维持体内阴阳离子平衡具有重要 意义.体内HCO一实际含量的增 减可直接影响pH的稳定.当体内 出现代谢性酸碱失衡时,由于缓 冲作用,HCO一浓度会在体内较多 的固定酸或固定碱影响下随之改 变.当出现代谢性酸中毒时,血浆 中HCO一含量会下降;而出现代 谢性碱中毒时,血浆中HCO一含 量则会增加.因此血浆中的HCO一 含量是体内代谢性酸碱失衡的一 个重要指标. 水样中的HCO,一和CO究 竟以何种形式存在,与样品液体 的pH有关.而两者的测量方法也 都差不多,故将这种离子的研究 现状综合在一起进行总结. 2研究现状 2.1滴定法 目前油田主要用化学滴定法 测定碳酸根和碳酸氢根.韩润平 等阎认为用微生物法处理城镇污 水和一些工业废水时,过高或过 低的pH均会使微生物的活性受 到抑制,进而导致水质变差.因此 研究了双终点酸碱滴定法(终点 pH分别为5.1和3.5),同时测定 污水中HCO一和挥发性脂肪酸的 含量,取100mL水样于烧杯中, 并在搅拌器上搅拌,用酸度计测 初始pH值.然后用0.025mol/mL 盐酸标准溶液滴定,记录pH=5.1 时消耗的盐酸的体积(『),继续 滴定,记录pH=3.5时消耗的盐酸 体积().最终平均回收率为 94.9%,相对标准偏差为5.1%.该 方法简单易操作,结果准确. 刘向光等悯研究了以盐酸为 滴定剂,用电导滴定法快速测定 工业水中HCO一含量.因为水中 电导率会随着盐酸滴人而发生变 化,所以通过测电导率值可绘制 出滴定曲线,确定滴定终点,进而 求出HCO一的含量.线性回归得 到方程为:Y=0.38X+6.198X10 式中,变异系数R为0.9999;平均 回收率为99.9%.该方法简单快 速,结果准确,精密度高,滴定终 点极易确定,适合于水质检验,环 境监测和工业生产监控. 滴定法是比较传统且非常成 熟的一种测定方法,能够简单快 捷地测得水样中HCO一的含量, 但主要适合于实验室临时操作. 2.2比色法 刘瑞锁等同应用自配的试剂 (试剂A:主要由磷酸盐,氯化钠, 盐酸,表面活性剂组成;试剂B: 主要由酚红试剂,CO吸附剂,防 腐剂组成),研究了血清HCO一含 量的化学比色法测定.设置波长 为558nm,副波长为700nm,温 度为37?,吸光度为0,1100A, 比色环光径为0.5,1.0cm,反应 方式为两步终点法,反应时间为 600s.测得HCO一浓度在1,50 mmol/L范围内成线性,相关系数 r=O.982(n=40),批内CV平均为 2.56%,批问CV平均为3.55%,回 收率为96%,103%.该法操作简 便,结果准确,成本低廉,可满足 全自动和半手工半自动测定,适 49 麟萋_谁誊斓西部皮革第32卷 合各级医院常规和急诊使用. 尚文章等同探索了自动生化 分析仪的HCO.一的测量方法,最 终自行 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 了血清HCO一的碘比 色法.先向样品中加人过量的盐 酸,待其与血清HCO,一充分反应 后,再加人由氧化剂和KI组成的 第二试剂与剩余的HC1反应生成 黄色的碘,测得该有色溶液的吸 光度即可绘制出标准工作曲线, 进而计算出血清HCO一的浓度. 对同一样本连续测量20次,测得 批内CV平均4.5%;连续20天对 该样本每天测量1次,测得批间 CV平均6_3%;回收率为98.9%, 线性范围为5,50mmol/L. 刘瑞锁等[91研究了用单一试 剂测定血清HC03-的方法.以酚 红指示剂为显色剂,酚红指示剂 的吸光度在558nm处与血清 HCO一浓度成线性,将其与同样处 理的标准液进行比色即可求出血 清中HCO一的含量.测得其与血 气分析仪的相关系数r=0.982, 在小于50mmol/L范围内线性良 好,批内CV平均2.56%,回收率 为96%,103%.该法操作简便, 精密度高,成本低廉,适合各级医 院常规和急症使用. 李和楼等?为了建立一种能 适合各级实验室血清HCO一含量 的常规和急诊检测的方法,自配 双试剂建立了两步终点测定法. 测得比色液吸收峰为558nm,批 内CV平均3.45%,批问CV平均 4.88%,平均回收率为102.3%,与 血气分析仪的相关系数i=-0.9813 (n=60).该法操作简便,成本低 廉,测量结果灵敏准确,可同时满 足半自动和全自动测定. 郭英艾等…1应用自配的液态 双试剂建立了两步终点测定法. 比色液吸收峰为558nlTl,批内CV 平均3.16%,批间CV平均 4.55%,平均回收率为102.3%,与 血气分析仪相关系数r=-0.9813(// = 60).该方法操作简便,灵敏准 确,试剂稳定,成本低廉,可用于 血清HCO,一的实验室常规分析与 医疗急诊分析. 杨玉林等【U用血气分析仪, 全自动生化分析仪和分光光度计 研究了用酚红比色法测定血清 HC03-.测得线性相关系数r= 1.001;精密度为3.39%,平均回收 率为99.2%.灵敏度为0.95 mmol/L.酚红比色法试剂单一,操 作简便,快速,结果准确,精密度 高. 泰山医学院附属医院的李和 楼等f31将酚红比色法与离子选择 性电极法,酶法比较,HCO,一浓度 在15,45mmol/L内相对标准偏 差分别为1.64%和1.59%,在 11.0,50.3mmol/L实验范围内线 性相关系数r=1.000,平均回收率 为99.2%.酚红比色法的试剂稳 定性和经济实用性明显优于酶法 和电极法,适合于常规和急诊测 定血清HCO3一. 比色法是以生成有色化合物 的显色反应为基础的,因此它要 求显色反应的灵敏度和选择性较 高,生成的有色化合物的组成恒 定又稳定且和显色剂的颜色差别 较大.因此,虽然比色法具有操作 快速简便,成本低廉,精密度高等 优点,但对显色反应和反应条件 的要求较高,无论在测量的准确 度,灵敏度和应用范围上都不如 分光光度法. 2.3色谱法 HCO一和CO32-的测定可以 采用离子色谱法.蔡青松等『14】建 立了测定油田有色地层水中的 HCO一和CO,含量的间接光度 离子色谱法,并对固定相和流动 相的条件进行了优化.实验表明 在该优化的色谱条件下,500倍 量的cr不干扰HCO一的出峰; 1000倍量的SO42-和NO一也不干 扰分离,很好地排除了颜色以及 其他无机离子的干扰,得出碳酸 盐碳的总量和HCO一峰高在 0.24,12mmol/L范围内具有良 好的线性关系,HCO.一的相对标 准偏差为3.4%(力=5),最小检 出限为0.24mmol/L.该方法具有 较强的抗干扰能力,操作简便和 分析速度快等优点,能很好地用 于油田水质分析. 梁雄宇等【l5J建立了用离子色 谱法测量氢氧化钠溶液中碳酸根 含量的方法.用冷却的超纯水将 10.0mL含30%NaOH的样品溶液 稀释25倍后,经0.22m的微孑L 滤膜过滤,并用MetroSepOrganic Acid柱进行分离,再用离子色谱 法进行检测.测得在1.0—500 mg/L范围内,工作曲线相关系数 r>0.999,回收率为98%, 101.1%,检出限为0.1.该方 法常用于测定工业用氢氧化钠溶 液中碳酸盐的含量. 离子排斥色谱法(Ion—Exclu— sionChromatography,IEC)是近些 年发展起来的分析有机梭酸和无 50 第19期俞凌云,等:碳酸氢根和碳酸根检测方法的研究进展獭蘩 机弱酸的一种有效方法?.目前, 用IEC分析碳酸根和碳酸氢根的 报道很少,侯小平等_17l以水为流动 相研究了碳酸氢根的离子排斥色 谱分析,刘京生等【l8J以水为流动相 的离子排斥色谱测定了矿泉水中 的碳酸氢根.王艳等【f究了测定 HCO,一的直接电导检测一离子排 斥色谱法.选用Shim—pack SCR一102H离子排斥色谱柱作为 分离柱,0.1mmol/L对羟基苯甲酸 为淋洗液,控制流速为1.0 mmol/min,色谱柱温度为4O?. 测得HCO一的保留时间在12min 内,检出限(S/N=3)为0.8mg/L,相 对标准偏差为0.4%,加标回收率 为96.5%.将方法应用于可乐样品 的分析,加标回收率为96.5.5%. 朱岩【捌采用了一种新的抑制 型离子色谱检测技术——抑制型 间接电导检测法,对以往抑制型 离子色谱难以检测的CO,进行 了测定.以NaC1为流动相,对其 浓度和流速进行了选择.当以5 mmol/L和10mmol/LNaC1在1.5 mL/min淋洗时,检测限分别为0.3 和1.0mg/L(信噪比2.5),CO浓 度在1000mg/L以下时成线性.常 见的强酸离子不干扰测定.用这 种方法测定了自来水中的COz-, 加20mg/LCO,的回收率在 93.2%到102.8%之间.王辉I2】】以氢 氧化钠一酒石酸钾钠为淋洗液, 控制其流速为1.5mL/min,温度为 (30?1)?,用抑制型离子色谱法 测定了CO的浓度,线性范围为 1.0,100.0mg/L,检出限为0.5 mg/L. 色谱法集分离,分析为一体, 是现代化学分离分析领域的主流 方法之一.其主要优点是分离效 率高,分析速度快,检测灵敏度 高,样品用量少,选择性好,可将 多组分同时分析,易于自动化.其 主要缺点就是定性能力较差,为 此已经陆续研究并发展了色谱法 与其他多种具有定性能力的分析 技术的联用. 2.4电极法 离子选择电极是20世纪60 年代发展起来的一种新的电化学 分析工具,设备简单,测量方便, 易于自动化,分析准确,快捷,在 国外已广泛应用于工业分析.郑 志霞等采用双电极法来测定碳 酸根和碳酸氢根,电极为测氢离 子浓度的离子选择电极和502型 二氧化碳气敏电极,并把整个测 试系统设计成测量HCO,一和CO 的自动化仪表,该系统以单片机 为核心进行控制和信号处理,采 用高输入阻抗的测量电路与高内 阻的CO相匹配,信号放大电路 实现信号放大,温度补偿电路以 保证溶液温度的稳定.整个测试 过程只需十多分钟,测量范围为 l0一,10mol/L,并可长时间连续 工作,但对外界环境的稳定性和 电极测量的重现性要求较高.实 现测量的准确性,快速性,并实现 仪器的小型化,智能化,可方便地 用于在线测定. 杨明胜等同时用电极法和 速率法检测了51例住院病人的 静脉血浆HC03-.比较得出,将51 份血浆样本放置30min时,t= 2.56,t>to.ox,P<0.05.因此,为 了保证检验结果的可靠性,标本 最好在30min内检测完毕.对两 样本的检测结果进行t检验,t= 1.40,ta晒r卯J=2.009,t<to. r,P< 0.05,说明这两种方法具有很高的 一 致性.两种方法均较简单,甚至 可应用于野外急救检测,非常方 便.但目前两种测量方法的成本 都还比较高,尤其是电极法,电极 块主要还依赖进口. 2.5其他方法 段旭川[241提出了基于气态进 样技术的电感耦合等离子体原子 光谱法对水样中HCO一和CO. 含量进行测定.将试样与一定量 的稀盐酸反应生成的CO:以气态 进样方式导人仪器进行检测,测 定CO气体中碳含量的分析谱线 波长为247.86nm.实验将同一份 试样溶液与不同体积的0.01 mol/L盐酸溶液反应,绘制出CO: 的释放量与相应的盐酸消耗量 (mE)之间的曲线,即可计算出样 品中CO,一和HCO,一的含量, HCO,一和CO,一的检出限分别为 0.21mg/L和0.82mg/L. 目前检测血清碳酸氢根常用 终点法,由于试剂的不稳定性及 方法的缺陷,易出现漂移现象.贾 扬地I为了提高血清HCO一检测 的准确性及精密度,他将终点法 改良为两点速率法.改良后的速 率法和终点法精密度平均分别为 7.66%和3.69%,平均回收率分别 为96.5%和91.2%,两种方法的线 性相关系数r=0.938.改良后的 速率法可使用商品试剂盒,简便 易行,只需适当改变分析参数,准 确度及精密度高,具有推广应用 的价值. 51 溺西部皮革 上海市闸北区中心医院的陈 洁等利用自配单试剂建立了稳 定的单试剂酶法测定血清HCO一 的方法,批内CV平均2.48%,批 间CV平均3.24%,平均回收率为 102.8%,与血气分析仪的相关系 数r=0.9903,线性范围可达50 mmo1]L.本法操作简便,灵敏准 确,可满足全自动和手工测定,适 用于临床检测. 3结语 化学滴定很难把握滴定终 点,滴定测定需要专业人员才能 完成,同时必须克服其他阴离子 的干扰,给测定带来比较大的误 差.比色法虽然具有操作快速简 便,成本低廉,精密度高等优点, 但对显色反应和反应条件的要求 较高,测量的准确度,灵敏度不 高.光谱分析法测碳酸根和碳酸 氢根,光谱分析法只能监测一种 离子,而且使用环境受限,功能强 的监测设备体积大,价格昂贵,只 能做实验室测定,无法实现在线 测试.色谱法灵敏度高,仪器操作 简单,但高压离子色谱仪体积大, 不适合现场在线监测HCO.一和 C032-.离子选择电极是20世纪60 年代发展起来的一种新的电化学 分析工具,设备简单,测量方便, 易于自动化,分析准确,快捷,设 计成便携式HCO.一和CO,自动 分析仪,实现现场自动监测,在国 外已广泛应用于工业分析. 参考文献: 【l停;子成,张希柱.碳酸根离子对钻井液 的污染及处理『J1’石油钻采工艺, 1999,21(6):25—29. 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