流动注射-分光光度法测定皮革废 水中的钙离子 康洋.doc

本科生毕业论文题 目 流动注射-分光光度法测定皮革废水中的 钙离子 学 院 轻纺与食品学院 专 业 轻化工程 学生姓名 康洋 学 号 0543092016 年级 2005 指导教师 张新申 二九年六月十日四川大学本科毕业论文 流动注射-分光光度法测定皮革废水中的钙离子流动注射-分光光度法测定皮革废水中的钙离子专业 轻化工程学生 康洋 指导老师 张新申摘 要：制革废水中含有大量的钙离子，若不经处理直接排放到环境中，会对环境造成严重危害。制革过程产生的钙离子主要工序有浸水、脱毛、浸灰、脱灰、等工序。传统的测定钙的方法是用EDTA滴定进行的，但这种方法不能及时、准确地获取水质变化的动态数据，工作强度也很大。在此背景下，本文介绍了流动注射与分光光度法联用技术应用的一些工作，利用实验室自己研制的ZJ-1a金属元素自动分析仪对皮革废水中的钙离子进行了检测。根据偶氮氯膦（CPA）与钙的显色反应，在盐酸(pH2.5)缓冲介质中，CPA与钙离子反应生成蓝色稳定络合物的原理建立了流动注射-分光光度法分析皮革废水中钙离子的方法。通过优化，Ca2+浓度在050mg/L时的最佳分析条件：测定波长为605nm；显色液的浓度为0.0075%，pH为2.5；进样时间1min，分析时间2min；混合圈1m；进样环100L；反应圈10m；样品泵管S的内径为0.7mm，推动液泵管C的内径为1.0mm，稀释液泵管Z的内径为1.6mm，显色液泵管R的内径为0.8mm。方法在钙离子浓度为0.150.0mg/L范围内浓度与吸收峰呈现出三段线性：第一段为0.120.0mg/L，对应的线性相关系数r为0.9989，精密度RSD=0.50%（10mg/L的样品，n=11）；第二段为20.035.0mg/L，对应的线性相关系数r为0.9986，精密度RSD=1.05%（30mg/L的样品，n=11）；第三段为35.050.0mg/L，对应的线性相关系数r为0.9996，精密度RSD=1.30%（40mg/L的样品，n=11）。方法的检出限为0.10mg/L。应用于皮革废水中的钙离子检测，加标回收率在95.00%105.00%之间，具有良好的重线性和准确性。关键词：钙离子；流动注射；分光光度法；制革废水Flow injection spectrophotometry determination of calcium ion in tannery effluentMajor: Light Chemical EngineeringUndergraduat Kang Yang Supervisor Zhang XinshenAbstract: Tannery effluent contains a large number of calcium ions, which will do great harm to the environment without pretreatment to be discharged. The main processes that produce calcium are soaking, unhairing, liming and deliming. The traditional method to determination the calcium in water is using EDTA titrate the sample, but this method could not timely and accyratelty obtain the dynamic data of water quality. Under this background, this paper made some works on the application of FIA Spectrophotometry to determine the calcium ion in tannery effluent by ZJ-1a metallic element automatic analyzer, which was invented by our lab, could lead the root for automatic and continuous analysis. The method of FIA determination of calcium ion was established based on the reaction of CPA with calcium to form a blue complex in HCl solution at pH 2.5. The optimum analytical conditions were as follows in the range of 0-50.0mg/L for Ca2+: the detection wavelength was 605nm; the concentration of CPA was 0.0075% with pH2.5 in HCl solution; the injection time was 1min,the analysis time was 2min; the length of mixer was 1m; the length of reaction coil was 10m; the volume of sample loop was 100L; the diameters of S(Sample), C(Carrier), R(Coloration Liquid) and Z(Diluent) pump pipe were 0.7mm, 1.0mm, 0.8mm and 1.6mm, respectively. Under the optimum conditions, the liner range for calcium were among 0.1-20.0mg/L, 20.0-35.0mg/L and 35.0-50.0mg/L; and the relative coefficients were 0.9989, 0.9986 and 0.9996, respectively; the relative standard deviations (RSD) were 0.50% for 10mg/L Ca2+, 1.05% for 30mg/L Ca2+, 1.30% for 40mg/L Ca2+. The method applied in tannery effluent shows good fidelity and accuracy with the recovery percentages range from 98.70%-106.30%.Keywords: calcium ion; flow injection; spectrophotometry; tannery effluentI目 录1 前言11.1 研究意义11.2 研究现状11.3 偶氮氯膦简介32 实验原理42.1 流动注射基本原理42.2 分光光度法基本原理42.3 本实验基本原理53 实验过程73.1 实验仪器73.2 化学试剂73.3 溶液配制及标定83.4 实验步骤84 结果讨论84.1 吸收波长选择84.2显色液优化94.3 进样环优化104.4 反应圈优化114.5 C管优化124.6 R管优化134.7 S管和Z管的选择144.8 线性的综合优化144.9 实验的方法评价及性能测试154.9.1 线性关系154.9.2 方法的精密度174.9.3 检出限204.9.4 干扰离子的测定214.9.5 样品测定及回收率计算214.9.6 国标比对225 结论23参考文献25致 谢271 前言1.1 研究意义钙是人体内不可缺少的元素之一，正常成年人体内钙的总含量约在7001400g，其中约99.7%以上的钙存在于骨骼和牙齿中，其余的钙存在于体液和软组织中。钙在体内具有重要的功能，主要体现在：构成人体的骨骼和牙齿，参与血液凝固过程。维持神经和肌肉的兴奋性，激活多种酶并参与体内多种激素和神经递质的合成，调节内分泌，增强人体免疫功能，维持正常的血压和血管通透性等。人体缺钙，会引发佝偻病、软骨病骨质疏松症骨质增生甲状旁腺亢进症高血压肠道癌高钙血等多种疾病，严重危及人体的生命健康。同时，体液内钙含量过高也会引发一系列疾病，如痉挛等症状。钙的吸收是在小肠上段，特别是在十二指肠处以溶解后离子态的形式进行的。因此，研究水体中的钙含量对于人体的健康是极其重要的1。水体中的钙含量是水质好坏的一项重要指标，是水质硬度的核心指标。水体中钙含量的高低直接影响着甚至决定着水体的使用性能。而在皮革工业上，通过浸灰脱毛等工序，产生了含有大量钙的工业废水，这些废水一旦未经处理直接排放到江河湖海之中，必定对这些水体产生重大的影响。因此，处理并检测皮革废水中的钙离子含量是否达标具有重要意义。1.2 研究现状目前钙离子的分析手段有很多，但总的来说分为两大类，即化学分析法和仪器分析法。A 化学分析法化学分析法是通过明确定量的化学反应，产生特殊性质的化合物来分析被测组分的。化学分析法主要分为重量分析法和滴定分析法2。a.重量分析法重量分析法是将水体中的钙离子通过加入碳酸根等使其沉淀，然后通过称量沉淀物的质量来推算出钙离子的含量。该方法适用于常量分析，比较准确，且费用低廉；但操作麻烦耗时，且不适于微量分析，现在已经几乎不用此种方法分析水体中的钙离子。b.滴定分析法滴定分析是用已知浓度的试剂与被测溶液的组分进行定量反应后，根据反应过程中所消耗滴定液的量，最后通过化学定量计算出所测物质的浓度的。滴定分析可分为酸碱滴定，沉淀滴定，配位滴定和氧化还原滴定四类。有关钙的滴定一般只有配位滴定。钙离子的配位滴定是利用钙离子与EDTA生成络合物，并利用相应的指示剂来判断滴定终点的。指示剂本身就是钙离子的有机配位体，可以和钙离子形成特殊颜色的配合物。由于EDTA的配合能力更强，当加入EDTA后，钙离子逐步与EDTA发生螯合，当接近滴定终点时，加入的EDTA会夺去已经与指示剂螯合的钙，使指示剂游离出来，溶液的颜色随即发生改变，指示滴定终点的到达。周桂海3利用EDTA滴定分析了钙-铁包芯线中的钙含量，回收率在99.00%101.26%，相对偏差小于1%，显示出该方法可用于钢铁企业的分析。B.仪器分析法以水样中被测物质的诸如光、电、磁、热、声等物理性质，以成套的物理仪器为手段，对水样中的化学成分及含量进行测定的方法称为仪器分析法。仪器分析法具有高灵敏度，误差小，试样用量少等优点，不足之处在于部分分析仪器造价过于昂贵，分析仪器调试繁琐4-6。a.分光光度法利用钙离子与显色剂生成具有特殊颜色的化合物，且该化合物在一定波长下的吸光度与钙离子的浓度成线性关系而建立的方法。分光光度法是仪器分析里最为普遍的方法，其具有操作简单，数据准确，仪器造价低廉等优良特点。姚振环7利用钙离子能和碱土金属反应的金属钛显色剂混合，在碱性溶液中，形成紫红色络合物，同时利用8-羟基喹啉掩蔽镁离子的方法成功测定了血清中钙离子的含量。结果发现，该实验适合常规测定，操作简便，重现性好，显色体系30分内稳定，适合一般实验室测定。b.原子光谱法原子光谱法分为原子吸收光谱和原子发散光谱两种。不同之处在于原子吸收光谱是基于基态原子对特征波长的光的吸收而建立的方法，原子发散光谱是利用原子由激发态回到基态过程中发射出的光性质对物质进行分析的。这两种方法测定钙离子，都具有分析灵敏度高，准确度高的特点，缺点在于分析仪器造价过于昂贵，方法操作麻烦等。Ziya Kilic8等利用原子吸收光谱，测定了鲜鸡蛋中的钙、镁等多种金属离子，并分析了相关结果，显示出了良好的准确性。A.P. Udoh9利用原子吸收光谱测定了废弃润滑油中的钙、镁离子，也显现出了这种方法的准确性与快速等特点。c.电化学分析法电化学分析法利用的是化学电池的原理。它将待测样溶液与两支电极组成电化学电池，利用试样溶液的化学组成和浓度随电化学参数变化的性质，通过测量电池的某些参数或参数的变化来确定试样化学组成或浓度的。该方法具有准确度高的特点，但容易受到其他离子的干扰。Mari Pantsar-Kallio10等利用毛细管电泳同时测定了钠、钾、钙、镁四种离子并同离子色谱法的测定结果做了对比，显示出二者的测定结果具有高度的相关性，说明了毛细管电泳在测定这几种离子的可行性。d.离子色谱法 离子色谱法利用离子交换平衡的工作原理，当样品加入离子交换色谱柱后，待测离子和交换柱上的可交换离子发生交换直至平衡，然后再用洗脱液洗涤，待测离子即从柱上洗脱下来，在出口处用一检测器即可检测出该离子的含量。这种方法具有灵敏度高，选择性强，操作简单等优点。Mark Laikhtman11等用离子色谱法测定了海水中的镁、钙两种离子，结果发现二者的相关系数均为0.9999，且相对标准偏差均在2%作用，从而显示出了离子色谱法的准确性及高度重现性。1.3 偶氮氯膦简介偶氮氯膦简称CPA，分子式为C22H16N4O14S2Cl2P2，分子量为757.37，结构式如图1所示。偶氮氯膦为蓝黑色粉末，可溶于水、乙醇；微溶于丙酮；不溶于氯仿、甲苯、四氯化碳。在3MHCl的溶液中试剂的光谱有吸收带max1=560565nm，max2=565nm，max3=645nm（pH=5.9）。偶氮氯膦主要应用于钢中钙、硫、镧、磷灰石-霞石矿中的锶、盐和氧化物混合物中的锶、钡盐中的锶的光度测定。在pH212( 最适宜pH2.5)试剂和钙相互作用瞬间形成螯合物，颜色稳定8小时以上。其光谱中有吸收带max1=560nm，max2=664nm。检测限为50g/L500g/L12-17。图1.1 偶氮氯膦Fig.1.1 CPA 2 实验原理2.1 流动注射基本原理流动注射分析(flow injection analysis,FIA)是一种基于将液体试样注入到一个适当液体的无气泡间隔的连续液流的方法。流动注射分析同手工分析、程序分析器以及连续流动分析最大的不同之处在于：流动注射分析是在非平衡动态条件下进行的，而其余几种方法都必须在化学平衡下进行分析。在流动注射分析中，先将流体样品与一推动液体混合，注入的样品形成一个区带，随着推动液的推动到达检测器。检测器连续地记录由于样品通过流通池而引起的吸光度、电导或其他物理量的变化。经大量实践证明，FIA比常规手工分析、程序分析器和连续流动分析等有更多的优点，主要体现在：a.操作简便，FIA可省去大量器皿的洗涤、加试剂以及混合等待等手工操作，大大节省了劳动强度。b.分析速度快，一般一分钟左右既可以进行一次分析，一小时最多可分析一百次左右。c.仪器简单，可以自行组装。d.重现性好，标准偏差一般小于1%。e.节省试剂，FIA可以在常规下进行微量分析，并能获得精度很高的分析结果。f.分析系统封闭，利于环境保护，且对于易挥发，易氧化等特殊物质的分析极为有利。g.容易实现自动化。h.应用范围广，可广泛应用于医药、化工、环境等多个领域18-25。2.2 分光光度法基本原理每种物质都有自己的固有化学结构以及电子层结构，导致了物质在某一特征波长的光谱下对该光谱有最大的吸收程度，我们称这个波长为该物质的最大吸收波长，用符号max表示。物质吸收这一波长的单色光后，就会呈现出这一单色光的补色。当这种光波的波长在200400nm时，物质是白色或无色的，我们称这个吸收区域为紫外吸收区域；当吸收的波长在400800nm时，物质会显现出特殊的颜色，我们称这个区域为可见光区；当吸收大于800nm时，我们称为红外吸收区域。在风光光度法测定物质时，一般都用紫外-可见光分光光度计来测定。当溶液中物质的浓度不同时，该物质的最大吸收波长不会改变，但是对该波长的光的吸收程度会有变化。根据Lambert-Beer 定律可知，溶液对光的吸收程度，与溶液的浓度、液层的厚度以及入射的光波波长有关，如果保持入射光的波长及液层的厚度不变，则溶液对光的吸光度只与溶液浓度有关，且是在一定范围内呈正比关系的。因此在光度分析中，固定吸收池的厚度不变，用分光光度计测量一系列标准溶液的吸光度，在一定浓度范围内，根据Lambert-Beer 定律A=kc(k为吸光系数，c为溶液浓度)，以吸光度为纵坐标，以浓度为横坐标绘图，可以得到一条称为标准曲线的直线。然后再得到标准曲线的方程，测定被测溶液的吸光度，代入方程，即可得到被测溶液的浓度26。2.3 本实验基本原理本实验将流动分析技术与可见光分光光度法联用27-28，用实验室自己研制的分析仪器对水体中的钙离子进行了分析。分析的流路如图 2所示。图2.1 流动注射-分光光度法分析流路图S-试样(或标样)； P-六通道蠕动泵； Z-稀释液(去离子水)；C-推动液； R-显色液； Lz-混合圈； V-六通进样阀；X-三通混合器； Lc-反应圈； PC-色谱工作站及计算机；D-光学检测器； Ce-光学流通池； W-废液出口Fig.2.1 FIA-Spectrometry analysis systemS-Sample, P-Six-way peristaltic pump, Z-Diluent(Deionized Water),C-Carrier, R-Coloration Liquid, Lz-Mixing Coil,V-Six-way valve, X-Valve, Lc-Reaction Coil, Pc-Personal Computer,D-Detector, Ce-Flow-through Cell, W-Waste Liquid流路中流通管路均为内径0.5mm聚四氟乙烯材料(接头为0.8mm内径硅胶管)；蠕动泵管为硅胶管，反应圈为内径是0.5mm的自制聚四氟乙烯螺旋式盘管；进样环为内径是0.5mm的自制聚四氟乙烯环状配件。首先打开蠕动泵及分析仪器的开关，显色液R和推动液在混合之后，流经反应圈，进入流通池，色谱工作站采集到基线信号，此时进样阀没有打开，试液S直接流到废液瓶中，不参与流路分析。待基线平稳之后，打开进样阀，试样S和稀释液的混合液在混合圈Lz充分混合后，进入阀门，在推动液C的推动下充满进样环。仪器在时间继电器的控制下，自动转换至“分析”位置，此时，阀门自动将进样环转换到分析流路，推动液通过进样环，将样品带出来，并与显色液在反应圈发生反应，产生有色螯合物并通过流通池，光学检测器在605nm波长下采集到吸光度的变化并转化为相应的电信号，在计算机屏幕上显示出吸收峰，根据峰高可以计算出钙离子的浓度。3 实验过程3.1 实验仪器ZJ-1a金属元素自动分析仪 四川大学轻纺与食品学院现代分离分析研究室多通道电子蠕动泵 浙江象山石浦天电子仪器厂S54紫外-可见光分光光度计 尤尼柯仪器有限公司，上海METTLER AT200分析天平 Edward Keller Inc., PhilippinessKQ2200超声波清洗器 昆山市超声波仪器有限公司HW-2000色谱数据采集处理系统 上海千谱软件有限公司3.2 化学试剂本实验使用的化学试剂均为分析纯，水为二次蒸馏去离子水。偶氮氯膦CaCO3Ca(NO3)24H2OCr(NO3)39H2OFe(NO3)39H2OMgCl36H2ONaOHNaNO3EDTAKNO3KSO4FeSO47H2OKClNaCl30%双氧水钙羧酸指示剂浓盐酸分析纯分析纯分析纯分析纯分析纯分析纯分析纯分析纯分析纯分析纯分析纯分析纯分析纯 分析纯分析纯分析纯分析纯华东师范大学化工厂成都天华科技股份有限公司成都天华科技股份有限公司成都天华科技股份有限公司天津市博迪化工有限公司天津市博迪化工有限公司日本关东化学株式会社北京红星化工厂重庆川东化工集团有限公司成都市科龙化工试剂厂成都市科龙化工试剂厂成都市科龙化工试剂厂成都市科龙化工试剂厂成都市科龙化工试剂厂成都市科龙化工试剂厂馨晨试剂化工科技有限公司成都市科龙化工试剂厂3.3 溶液配制及标定钙标准溶液：准确称量Ca(NO3)24H2O(G.R.)5.900g，用0.1mol/L盐酸10mL溶解，加水定容至1L，此储备液含Ca2+1000mg/L。使用时从中移出定量溶液，稀释成不同浓度的操作液。pH为2.5的CPA溶液：准确称取0.3g偶氮氯膦，加去离子水定容至1000mL容量瓶中。再用此显色液母液配制所需浓度的显色液并同时用0.01mol/L的HCl缓冲溶液将pH值调到2.5。 3.4 实验步骤首先在分光光度计上对空白样品和络合物进行扫描，确定仪器最佳检测波长；其次，优化影响吸光度的显色液浓度等各种化学因素；再次，优化影响吸光度的各个仪器参数，如反应圈长度，进样环大小，泵管内径等；单因素优化结束后，分析各因素组合间对线性范围的影响，并确定最佳的因素组合；然后，考察干扰离子的影响及掩蔽方法；最后，对样品进行测定并评价这个分析体系。 4结果讨论4.1 吸收波长选择取两支25mL比色管，分别加入10mLpH为2.5的0.03%的偶氮氯膦溶液。然后将其中一支比色管用去离子水定容；另一只比色管加入10mL1000mg/L的Ca2+储备液，再用去离子水定容。在S54紫外-可见光分光光度计上，用1cm玻璃比色皿，于400900nm范围内进行扫描，测定并绘制各自的吸收曲线，结果如图4.1所示。其中，曲线1为以去离子水作为参比液进行基线校准后偶氮氯膦溶液的吸收曲线；曲线2为以去离子水作为参比液进行基线校准后偶氮氯膦Ca2+溶液的吸收曲线；曲线3为以偶氮氯膦溶液作为参比液进行基线校准后偶氮氯膦Ca2+溶液的吸收曲线。图4.1 吸收光谱曲线Fig.4.1 Absorbance spectra Curve由图4.1可知：在以水作参比液作基线扫描或以显色液作基线扫描后，显色体系的吸收曲线形状没有发生改变，最大吸收峰也未发生改变，最大吸收波长分别位于619nm和660nm处，且在619nm处的吸光度更大。但因未能买到619nm的发光二极管，在实际操作中使用605nm的发光二极管。4.2显色液优化在流动注射分析中，显色液的浓度对反应体系的灵敏度及信号的基线影响较为突出，加之本实验所选用的显色液本身就有较深的颜色，使得这种影响更加明显。固定实验条件：进样时间1min，分析时间2min；S泵管内径0.7mm，R管内径0.8mm，Z管内径1.6mm，C管内径1.0mm；进样环体积400L；反应圈长度2m；混合圈1m；显色液pH2.5。研究不同浓度的显色液对测定20.0mg/L的Ca2+的影响，实验结果如图4.2所示。图4.2 偶氮氯膦浓度对峰高的影响Fig.4.2 Effect of CPA concentration on the peak height实验结果表明：随着显色液浓度加大，峰高迅速上升，当显色液浓度达到0.0075%（质量分数）时，峰高达到最大值，而后随着显色液浓度的增加，峰高随之下降。因此，在显色液浓度为0.0075%时，仪器的灵敏度最高，选择此浓度下的显色液最为合适。4.3 进样环优化进样环对反应体系的灵敏度也有较大影响，一般情况下，在一定范围内，随着进样环增大，体系的灵敏度增高，但达到一定程度后，灵敏度反而会因为进样环的继续增大而降低。固定实验条件：进样时间1min，分析时间2min；S泵管内径0.7mm，R管内径0.8mm，Z管内径1.6mm，C管内径1.0mm；反应圈长度2m；混合圈1m；显色液pH2.5，浓度0.0075%。研究不同体积的进样环对测定20.0.mg/L的Ca2+的影响，实验结果如图4.3所示。图4.3 进样环体积对峰高的影响Fig.4.3 Effect of sample loop volume on the peak height由图4.3可知：当进样环体积为400L时，仪器对反应体系的灵敏度达到最大。因此，在测定极低浓度的样品时，应选用体积为400L的进样环。4.4 反应圈优化样品和显色液的反应是在反应圈内发生的，反应圈的长度变化会直接影响检测信号的峰高。反应圈长度太短，会导致样品与显色液混合不充分，反应不完全，从而导致峰高的降低；反应圈长度过长，会消耗太多时间，不利于快速分析，同时由于扩散作用，导致信号基线上升，峰高降低。因此，必须选择合适的反应圈长度。固定实验条件：进样时间1min，分析时间2min；S泵管内径0.7mm，R管内径0.8mm，Z管内径1.6mm，C管内径1.0mm；进样环体积400L；混合圈1m；显色液pH2.5，浓度0.0075%。研究不同长度的反应圈对测定20.0mg/L的Ca2+的影响，实验结果如图4.4所示。图4.4 反应圈长度对峰高的影响Fig.4.4 Effect of reaction coil length on peak height由图4.4可知：当反应圈长度为2m时，仪器对反应体系的灵敏度达到最大。因此，在测定极低浓度的样品时，应选用长度为2m的反应圈。4.5 C管优化固定实验条件：进样时间1min，分析时间2min；S泵管内径0.7mm，R管内径0.8mm，Z管内径1.6mm；进样环体积100L；反应圈10m；混合圈1m；显色液pH2.5，浓度0.0075%。研究不同内径的C泵管对测定20.0mg/L的Ca2+的影响，实验结果如图4.5所示。图4.5 C管内径对峰高的影响Fig.4.5 Effect of diameter of C pump pipe on the peak height结果表明：当泵管C的内径为1.0mm时，显色体系有最高的吸收峰，因而初步选定C的泵管内径为1.0mm。4.6 R管优化固定实验条件：进样时间1min，分析时间2min；S泵管内径0.7mm，C管内径1.4mm，Z管内径1.6mm；进样环体积100L；反应圈10m；混合圈1m；显色液pH2.5，浓度0.0075%。研究不同内径的C泵管对测定20.0mg/L的Ca2+的影响，实验结果如图4.6所示。图4.6 R管内径对峰高的影响Fig.4.6 Effect of diameter of R pump pipe on the peak height结果表明：当R泵管的内径为1.0mm时，显色体系有最高吸收峰。因此，在测定浓度较低的样品时，可以选择内径为1.0mm的R泵管。4.7 S管和Z管的选择由于分光光度法测定样品时，只有当样品浓度在一定范围内时，样品的浓度才与测得的吸光度(峰高)呈现线性关系。由文献可知：偶氮氯膦测定样品的浓度在较低范围内才有线性关系，而皮革废水中的钙含量很高。因此，应选择S管的内径为0.7mm，Z管的内径为1.6mm，使样品尽可能地在线稀释，才可以将测量上限提高。4.8 线性的综合优化由于一般水体中的钙含量均在几十毫克每升左右，因此，在测定水样中的钙含量时应尽可能扩大样品的样品的检测范围，才能尽可能地减少分析过程中的误差。基于上述理由，本实验体系在测定过程中应尽可能地提高测量上限，然后再尽量提高检测灵敏度。因为仪器的各种泵管内径、进样环大小及反应圈长度的组合对分析的测量上限及检测灵敏度有很大影响，因此应选择合适的参数组合，而不是只考虑单因素变量的最佳条件，然后将这些条件组合。固定实验条件：进样时间1min，分析时间2min；混合圈1m；S管内径0.7mm，Z管内径1.6mm；显色液pH2.5，浓度0.0075%。研究不同内径的各种泵管、进样环大小及反应圈长度对测定Ca2+的线性影响，实验结果如表4.1所示。表4.1 参数组合对线性的影响Table.4.1 Effect of preferences on the linearC管内径/mm R管内径/mm 进样环体积/L 反应圈长度/m 检测范围/mg/L1.0 1.0 400 2 0.0110.01.4 0.7 100 10 0.0120.01.2 0.7 400 10 0.0130.01.0 0.8 400 2 0.0145.01.0 0.8 100 10 0.0150.0由表4.1可知：当进样时间1min，分析时间2min；混合圈1m；S管内径0.7mm，Z管内径1.6mm，R管内径0.8mm，C管内径1.0mm；进样环体积100L；反应圈长度10m；显色液pH2.5，浓度0.0075%时，样品的测量上限可以达到最大50.0mg/L。因此，这些条件为本实验最终选定实验条件。4.9 实验的方法评价及性能测试4.9.1 线性关系用去离子水分别配制Ca2+含量分别为0.1mg/L、1.0mg/L、2.0mg/L、5.0mg/L、10.0mg/L、15.0mg/L、20.0mg/L、25.0mg/L、30.0mg/L、35.0mg/L、40.0mg/L、45.0mg/L、50.0mg/L的一系列标准溶液，在选定的实验条件下，待基线稳定后连续进样，测定响应信号，绘制标准曲线，如图4.7(a)、4.7(b)及4.7(c)所示。图4.7(a) 钙离子的标准工作曲线Fig.4.7(a) Standard working curve of Calcium ion图4.7(b) 钙离子的标准工作曲线Fig.4.7(b) Standard working curve of Calcium ion图4.7(c) 钙离子的标准工作曲线Fig.4.7(c) Standard working curve of Calcium ion从图4.7(a)可以看出，钙离子浓度在0.120.0mg/L范围内浓度与吸收峰高成线性关系，线性方程为H(mV)=9.4824C(mg/L)+3.7301，对应的线性相关系数r为0.9989。从图4.7(b)可以看出，钙离子浓度在20.035.0mg/L范围内浓度与吸收峰高成线性关系，线性方程为H(mV)=4.0475C(mg/L)+108.65，对应的线性相关系数r为0.9986。从图4.7(c)可以看出，钙离子浓度在35.050.0mg/L范围内浓度与吸收峰高成线性关系，线性方程为H(mV)=3.0016C(mg/L)+144.27，对应的线性相关系数r为0.9996。4.9.2 方法的精密度精密度29-30即方法的重现性，是指用同一方法多次重复测定同一均匀试样时，对所得的测定结果之间彼此相互符合的程度，即一致性的评价。样本的标准偏差S和相对标准偏差(又称变异系数)RSD是衡量该组重复数据分散程度的参数，S和RSD越低，说明测定结果的精密度越好。因此，精密度的好坏是衡量方法可靠性的一个重要标志。在固定的分析条件下，对同一试样平行进样不少于10次，记录每次进样的峰高值，并按以下的公式计算方法的精密度：算术平均值： 标准偏差： 相对标准偏差：RSD=将40.0mg/L、30.0mg/L、10.0mg/L标样及浙江皮业浸灰废水(稀释50)倍连续进样11次进行精密度测定，结果如图4.8(a)、4.8(b)、4.8(c)、4.8(d)及表4.2所示。图4.8(a) 40mg/L标样精密度测试图形Fig.4.8(a) Curve of precision analysis for 40mg/L standard sample图4.8(b) 30mg/L标样精密度测试图形Fig.4.8(b) Curve of precision analysis for 30mg/L standard sample图4.8(c) 10mg/L标样精密度测试图形Fig.4.8(c) Curve of precision analysis for 10mg/L standard sample图4.8(d)浸灰废水(稀释50倍)精密度测试图形Fig.4.8(d) Curve of precision analysis for liming effluent(diluted 50-fold with deionized water)表 4.2 精密度分析结果Fig.4.2 Result of Precision Analysis峰高(mV)平均峰高(mV)标准偏差相对标准偏差(%)40mg/L标样：267.730，263.933，264.945，262.749，264.358，265.527，266.656，264.977，264.978，264.859，265.82830mg/L标样：230.182，232.613，233.078，233.523，233.642，228.463，229.515，231.040，234.755，232.937，236.88110mg/L标样：106.477，105.894，108.978，107.486，106.247，107.852，107.649，106.863，107.326，108.721，104.028浙江大众皮业浸灰废水(稀释50倍)：179.174，178.567，178.792，178.315，176.915，178.091，174.839，175.614，178.968，178.665，179.231265.146232.422107.047177.9251.3212.4461.3881.5060.50%1.05%1.30%0.85%由图4.8(a)、4.8(b)、4.8(c)、4.8(d)及表4.2可知：该方法有较高的精密度，重现性良好，测定的结果具有比较高的可信度。4.9.3 检出限方法的检出限即方法的最小检出浓度，其基本定义是指能产生一个确证在试样中存在被测组分的分析信号所需要的该组分的最小含量或最小浓度，一般“确证”在统计学上的含义是指在一定置信概率下（95%或90%）判断试样中存在该检测组分。对于不同的仪器分析方法来说，检测限有着类似的定义，即检测限是相对于基线噪音偏差三倍的信号所对应的试样浓度。即： 式中：CL最小检出浓度；b检测限水平附近低浓度区校正曲线的斜率；Sb噪音的标准偏差，是对空白溶液或接近空白的标准溶液进行至少十次连续测定，由所得信号响应值计算其标准偏差而得。按照该公式，求出本方法测定水体中钙离子的检测限为0.01mg/L。由此可以看出，本方法具有较低的检出限，可用于一般水体中钙离子的直接测定。4.9.4 干扰离子的测定在实验条件下，对于20mg/L的Ca2+，当误差5%时，下列倍数的共存离子不干扰测定：Na+(25)、K+(50)、Cr3+(1.5)、Cr6+(3)、Mg2+(7)、Fe2+(2.5)、Fe3+(0.5)、Al3+(2.5)、Cl(50)、SO42(50)、S2(2)。其中高浓度的S2的干扰可以在1%H2O2的存在下消除。4.9.5 样品测定及回收率计算加标回收率是加入标准物质后，测得的加入量与实际加入量的百分比。可按照以下公式计算回收率：其中：A试样加标后浓度(mg/L)；B试样的浓度(mg/L)；C加入的标准溶液浓度(mg/L)；K回收率(%)。按实验方法，对不同地方采集到得水样过滤稀释后进行测定，并进行加标回收实验，结果如表4.3所示。表4.3 样品分析结果及回收率Table.4.3 Analytical and recovery results of samples水样测得浓度mg/L加标的浓度mg/L加标后的浓度mg/L回收率%浙江大众皮业浸灰废水(稀释50倍)浙江大众皮业主浸水废水（稀释1倍）成都兴隆皮革厂总污水（稀释50倍）成都兴隆皮革厂净化后污水（稀释5倍）18.318.427.015.72.02.02.02.020.220.429.117.895.00100.00105.00105.00注：数据为六次测定结果的平均值从测定结果可知：该方法用于皮革废水中的钙含量的测定，加标回收率在95.00%105.00%之间，结果令人满意。4.9.6 国标比对中华人民共和国国标31测定水体中的钙离子所用的方法是EDTA滴定法。在pH为1213的环境下，用EDTA溶液络合滴定钙离子。以钙羧酸为指示剂与钙形成红色络合物，镁形成氢氧化镁沉淀，不干扰测定。滴定时，游离钙离子首先和EDTA反应，与指示剂络合的钙离子随后和EDTA反应，达到终点时与指示剂络合的钙离子全部与EDTA发生络合，溶液由红色变为亮蓝色。该方法适用于钙含量在2100mg/L(0.052.5mmol/L)范围内的测定，钙含量高于100mg/L的水体应稀释后进行测定。按照国标法进行测定的结果及其与本实验方法的测定结果的对比结果见表4.4。表中： A国标法换算后结果(mg/L)；B本方法换算后结果(mg/L)；C两种方法的绝对误差(mg/L)；K两种方法的相对误差(%)。表4.4 国标比对结果Table.4.4 Results of GB compared with our method样品国标法稀释倍数国标法测定结果mg/L国标法换算结果（A）mg/L本方法换算结果（B）mg/L两种方法的绝对误差（C）mg/L两种方法的相对误差(D)%浙江大众皮业浸灰废水浙江大众皮业主浸水废水成都兴隆皮革厂总污水成都兴隆皮革厂净化后污水25125137.518.755.341.3937.537.41382.582.6915.036.81350.078.522.50.632.54.12.401.602.354.96由表4.4可知，本实验方法的结果与国标法的结果具有很好的相关性，说明本方法的测试数据是准确的。5 结论本文通过实验建立了流动注射分光光度测定皮革废水中的钙离子的方法，并对实验方法进行了评价，总结如下：(1).确定了流动注射分光光度法测定皮革废水中的钙离子的方法，该方法具有快速、灵敏度高、操作简单、节省试剂等优点。(2).通过优化，确定实验的最佳条件为：测定波长605nm；进样时间1min，分析时间2min；显色液浓度0.0075%，pH2.5；进样环体积100L；反应圈长度10m；S泵管内径0.7mm，Z泵管内径1.6mm，R泵管内径0.8mm，C泵管内径1.0mm；混合圈长度1m。(3).在优化条件下，Ca2+浓度在0.120.0mg/L、20.035.0mg/L及35.050.0mg/L的范围内分别呈线性关系，对应的相关系数r分别为0，9989，0.9986和0.9996。方法的精密度RSD5.00%。应用于实际样品中的钙离子检测，加标回收率在95.00%105.00之间，具有良好的重现性和准确性。(4).通过干扰实验知道：方法具有良好的抗干扰能力。(5).方法适用范围较广，具有很好的实用性和推广价值。参考文献1刘昌焕.钙与现代疾病M.福建科学技术出版社，1997，12（1）：1-70.2武汉大学主编.分析化学M(第四版).北京：高等教育出版社，2000.3周桂海.EDTA滴定法测定钙-铁