流动注射分析仪检测自来水中阴离子 表面活性剂时常见的基线问题和解决办法

黄叶薇，黄伟声，吴思林

（北海市供水有限责任公司，广西北海 536000）

随着生活水平的日益提高，人们对生活饮用水的水质安全要求随之提升，对水中阴离子表面活性剂的监控也受到越来越多的关注。阴离子表面活性剂随着洗涤过程流入地表水，影响水质安全。《水质 阴离子表面活性剂的测定 流动注射-亚甲基蓝分光光度法》（HJ 826—2017）检测水中阴离子表面活性剂具有传统分光光度法稳定性好、准确度高的优点，又可通过仪器萃取减少手工带入的误差，提高工作效率。目前，该方法已在化学分析中得到广泛应用。

1 阴离子表面活性剂的介绍

阴离子表面活性剂是指在水中发生电离，带负电荷基团起表面活性作用的一类表面活性剂，具有润湿、乳化、分散、增溶、发泡和洗涤等功效[1]。它的一端是非极性基团，另一端是极性基团。非极性基团与水的亲和力极小，与水分子产生斥力，而极性基团恰好相反。在水油体系中，利用两种基团的特点，极性基团与水紧密吸附，非极性基团与油结合，定向排列，可使水油的表面张力降低，达到发泡和乳化的效果，见图1。

图1 阴离子表面活性剂乳化

菅丰田等[2]研究了阴离子型表面活性剂的抑菌性与表面活性的关系。根据结构上所带基团不同，阴离子表面活性剂可分为羟酸盐、硫酸盐、磺酸盐和磷酸盐4类[3]。目前，市面上使用最多的阴离子表面活性剂为烷基苯磺酸钠，根据结构不同又可分为直链和支链两种，实验室检测过程中通常以十二烷基苯磺酸钠为标准物质。微生物对该物质具有一定的降解能力，但降解速度十分缓慢。阴离子表面活性剂会随着洗涤用水流入地表水中，浮在水体上方，消耗水中溶解氧，导致水中生物死亡，水体发生恶化，严重危害人体健康。

2 亚甲基蓝分光光度法的原理

样品中的阴离子表面活性剂与阳离子染料亚甲基蓝形成亚甲基蓝活性物质后被三氯甲烷萃取，该有机相于650 nm波长处测量吸光度[4]，浓度与吸光度成正比，即可完成样品中阴离子表面活性剂的定量分析。该方法先用氯仿萃取碱性亚甲基蓝与样品作用后的溶液，可避免环境样品中蛋白质物质带来的负干扰，然后氯仿相再被酸性亚甲基蓝溶液反萃取，可避免无机离子，如硝酸根，氯离子等造成的正 干扰。

3 流动注射分析仪工作原理

流动注射分析仪是一种新型的化学分析设备，它根据流通注射的方法，通过蠕动泵压缩不同管径的泵管，将反应试剂和待测样品按比例注射入一个密闭、连续的流动载流中，在化学反应单元中发生显色反应，注入检测器中测得其信号值，以标准曲线作为参照，计算出待测样品的含量。本实验室使用的是宝德流动注射分析仪，图2为宝德流动注射分析仪检测阴离子表面活性剂的模块流程图。其主要模块为泵管、毛细管、萃取装置和检测装置。样品由六通阀定量，以纯水作为载流，与碱性亚甲基蓝和三氯甲烷混合，发生第一次反应，通过一段长管路来保证混合均匀，分离完全，经上方萃取膜进行第一次分离，分离得到的有机相与酸性亚甲基蓝溶液再次发生反应，经下方萃取膜再次分离，有机相进入流通池中，检测完成。

图2 阴离子表面活性剂模块流程图

4 常见的基线问题和解决办法

流动注射分析仪的原理较为简单，但需要把控很多的细节确保整个模块的正常运转。用流动注射分析仪测定阴离子表面活性剂，每个环节均可能出现问题，但出现基线问题的概率较高。

4.1 基线小范围不平

基线小范围不平最常表现为基线在上下维度小范围的凹凸不平，这种不平整表现不突出，往往需要放大才能明显看到。这时积分线与基线稍微不重合，导致载流位积分面积为负值，如图3所示。或检测结束后基线整体出现高低起伏。这类情况意味着仪器整体没有大问题，只会对检测结果准确性产生细微的影响，处理起来相对简单。

图3 基线小范围不平

4.1.1 萃取膜使用时间过长

萃取膜是流动注射中更换比较频繁的耗材，更换频次由样品的组分浓度和检测样品的数量共同决定。膜的使用情况和放置情况对检测影响非常大。一般的基线小、范围不齐大多是萃取膜使用时间过长引起的，只需要正确更换萃取膜即可。事实上，大多数原因不明确的基线不平稳问题都可以先考虑通过更换萃取膜去解决，而且优先更换第二次的萃取膜。更换之后还有同样的情况，再进一步排查。所以使用流动分析仪检测样品时，对萃取膜的储备量有一定要求。

4.1.2 三氯甲烷品质不佳

测定水中阴离子表面活性剂需要经过两次三氯甲烷萃取，最终进入流通池，所以三氯甲烷的纯度会直接影响基线的稳定性。纯度越高的三氯甲烷其对应的检测效果越好，但考虑到成本因素，部分厂家的分析纯三氯甲烷也可满足需求。

4.2 基线大范围不平

基线大范围不齐整意味着仪器已经无法正常检测，需要对各个环节进行排查，一般来说，考虑水相进入流通池或者三氯甲烷进样不稳定。检测中常见的基线凌乱情况见图4。

图4 基线大范围不平

4.2.1 流通池表面起雾

在湿度较大的地区，空气中的水汽会附着于流通池表面，影响紫外吸收的稳定性，从而引起基线波动。日常维护中应该时刻注意仪器室的湿度情况，根据温湿度表及时调节空调各项功能，保证室内环境满足检测要求。针对流通池表面起雾的情况，可用电吹风轻吹，再用擦镜纸擦干净表面即可。

4.2.2 流通池进水

样品在进行两次萃取之后，待测物依然含有水分，水分进入流通池，基线就会呈现出有规律的小波浪见图4（a）。①考虑是否是萃取膜使用时间过长，萃取膜严重过载，水相混合有机相进入了流通池，若是，只需更换萃取膜后，用酒精清洗流通池即可。②判断三氯甲烷中是否有水进入，可尝试更换新的三氯甲烷解决此问题。③如果问题依然存在，检查流通池的接口是否拧紧，水汽是否混进了流通池。经常出现这类型的基线，说明流通池的密封性能不足，要考虑更换流通池的O型线圈。

4.2.3 泵管疲劳

图4（b）所示的基线上下波动较大，混乱且无规律。针对基线上下波动较大的情况，可考虑流通池端和三氯甲烷流速的稳定性，最有可能是三氯甲烷流速不稳定引起的。流速不稳意味着进入流通池的检测物质不均匀，持续检测获得的吸光度差别很大。检查三氯甲烷泵管是否疲劳，试剂流动的均匀情况，必要时更换泵管。因三氯甲烷的进样泵更换周期较短，因此需要储备大量的进样泵以备不时之需。还可以观察两瓶亚甲基蓝试剂有没有颗粒物，检测过程中萃取膜有没有被堵塞，影响三氯甲烷流速。亚甲基蓝放置时间过长会产生沉淀物，可再次过滤亚甲基蓝试剂，同时更换萃取膜。

4.2.4 流通池进气泡

此外，流通池密封性不好，池子出现气泡也会引起图4（b）基线混乱的情况。先使用无水乙醇清洗流通池，清洗之后还未正常，可以轻敲流通池，赶走气泡。流通池经过超声清洗后会影响气密性，因此不能用超声清洗流通池。

4.3 气泡峰

图5为基线有气泡的形态。气泡峰也是流动注射分析仪在检测过程中常见的问题。产生这种类型的基线往往是因为液体中有少许气泡，形态尖锐，一般分为有规则气泡峰和无规则气泡峰两种情况。

图5 有气泡的基线

4.3.1 无规则气泡峰

无规则气泡峰比较普遍，它是因为试剂超声抽滤不充分，试剂中气泡没有完全消除引起的。这种类型的气泡峰峰型尖锐，位置无规则，甚至会出现在样品峰中，增大样品峰高，直接影响积分的准确度。这种情况需要将试剂重新超声抽滤，即可消除它的干扰。根据经验可优先超声抽滤三氯甲烷，如果气泡峰不出现在样品峰中，对其他试剂也可不做 处理。

4.3.2 有规则气泡峰

有规则气泡峰呈现规律性，往往每一个样品同一个位置的图谱都会出现，峰形可大可小，严重时会出现一个较大的杂峰。这可能是固定点位漏气引起的，需要检查各个位置的螺丝和接口是否拧紧，有无漏液情况[5]。

4.4 基线上走

基线还会出现峰不杂乱，但会呈角度平稳往上走，整体情况如图6所示。基线上走可通过以下几点进行排除。

图6 基线上走

4.4.1 亚甲基蓝未进样，或者亚甲基蓝试剂配错

流动注射是连续注射试剂的仪器，依靠蠕动泵带进试剂和样品，泵管在不间断的使用过程中，比起其他部件更容易疲劳。除了萃取膜之外，泵管也是常用的耗材。泵管疲劳会导致亚甲基蓝不进试剂或者试剂配错、试剂管放错、亚甲基蓝储备液放置时间过长等都引起基线往上飘。所以要注意泵管的使用时长和检测过程中试剂流入是否正常，是否出现泵管堵塞的情况。在运行中途更换泵管要防止试剂回流，尤其避免三氯甲烷回流到尼龙管中，致其变性，失去弹性。

4.4.2 清洗阀没有打到合适的位置

清洗阀是一个四通阀，它只控制两个通道。一个是经过两次萃取后的待测组分进入流通池检测，另一个是无水乙醇清洗流通池。只有当阀门打到左下或者打到右下时，才构成通道，其余位置均不流通。所以清洗阀位置不对，等同于没有待测物进入流通池，基线也会呈现不断上升的趋势。

4.4.3 检测样品前清洗不充分

流动注射分析仪的管路有一定长度，通常在正常检测样品之前增加一个清洗管路的过程，这是为了保证检测样品时试剂已经充满了管路。若前面的样品出现基线上升的情况，后面的样品回归正常，这是试剂未正常混合反应导致的。如果检测过程中，发现试剂错误时，也需要重新清洗管路，再正常 检测。

5 结语

在检测时遇到基线问题时，从泵管、萃取装置和流通池入手，先排除试剂配错或者试剂管放错的情况，而后对上述3个环节进行逐一检查，基本上就能解决基线波动的情况。在使用流动注射仪的时候，也需要检测人员耐心观察和总结，将检测原理和仪器构造相结合，分析问题出现的可能性，解决检测过程中的难题，提高检测效率。