實驗7-電子教案 海水綜合分析

實驗7-電子教案

海水綜合分析

2005-111

ComprehensiveChemicalExperiments

未來的世界是海洋的世界。海洋資源的開發(fā)利用和生態(tài)環(huán)境的保護都離不開海水化學(xué)成分分析。然而海水基體復(fù)雜，不同組份的含量差異大，干擾嚴(yán)重。目前，海水化學(xué)成分分析方法多種多樣，但以快速、準(zhǔn)確、靈敏、操作方便及易于現(xiàn)場監(jiān)測的現(xiàn)代儀器分析方法為主要發(fā)展方向。廈門大學(xué)位于海邊，你對海洋科學(xué)了解多少？2005-112

ComprehensiveChemicalExperiments我國擁有遼闊的海域，國家十分重視海洋科學(xué)的發(fā)展。國家863計劃也把近岸海水的溶解氧、pH、-2價硫、氨氮檢測儀器的研制列為研究課題，各種光、電傳感器、探針等新技術(shù)已開始用于海水分析。本實驗海水取自廈門大學(xué)海濱浴場，經(jīng)過濾后潔凈海水室溫保存。通過海水綜合分析實驗，使學(xué)生掌握多種儀器分析方法，并培養(yǎng)學(xué)生的綜合實驗技能和創(chuàng)新思維能力。

2005-113

ComprehensiveChemicalExperiments本實驗圍繞海水樣品，開展下列實驗：

離子色譜法檢測海水中的Cl－和SO42-

海水中微量維生素B12的測定熒光分光光度法測定海水中的微量氟海水中活性磷酸鹽的測定海水中葉綠素a的熒光分析石墨爐原子吸收法測定海水中的鉛離子在線分離富集ICP－AES測定海水中多種元素2005-114

ComprehensiveChemicalExperiments離子色譜法檢測海水中的Cl－和SO42-實驗?zāi)康牧私夂Ｋ闹饕煞忠约皺z測海水中Cl－和SO42-的意義。掌握離子色譜儀的工作原理及其使用方法。掌握離子色譜淋洗液濃度的對保留時間及靈敏度的影響。掌握離子色譜圖譜的數(shù)據(jù)分析方法。2005-115

ComprehensiveChemicalExperiments實驗原理1）檢測海水中Cl－和SO42-的意義海水的鹽度在海洋學(xué)各個分支學(xué)科都得到廣泛的應(yīng)用，海水的物理性質(zhì)（如密度，電導(dǎo)、折射率等）與鹽度都有直接的函數(shù)關(guān)系；由于海水主要元素之間存在一定的恒比關(guān)系，因此可以利用鹽度來估計其他主要離子的含量。2005-116

ComprehensiveChemicalExperiments

1940年Knudsen和Jacobsen將氯度定義為：沉淀0.3285233千克海水中全部鹵素所需銀原子的克數(shù)。測定海水鹽度十分復(fù)雜，由于海水中Cl-的含量遠(yuǎn)大于F-,Br－和I－，在實踐中人們一般由易于測定的氯度來間接計算鹽度。所以氯度通常通過Cl-的檢測近似得到，因此海水中Cl-的測定就非常重要。2005-117

ComprehensiveChemicalExperiments

SO42-是海水中主要離子之一，在大洋中的含量與氯度的比值十分恒定，然而在大陸徑流的影響較為明顯的河口近岸區(qū)，比值就相應(yīng)的改變，隨著沖淡作用的增強而增大，故常通過這個比值的測定來研究大陸徑流的沖淡作用和海水的變質(zhì)情況，所以海水中SO42-的檢測就很重要。2005-118

ComprehensiveChemicalExperiments2）離子色譜的分離與檢測原理被測陰離子與色譜柱上的交換基團進行交換，對于陰離子分離柱，若交換基團是CO32-，于是有以下的交換過程

R—CO32-

＋Cl－

R—Cl＋CO32-CO32-Cl-Cl-RCl-色譜柱2005-119

ComprehensiveChemicalExperiments

由于不同的陰離子和固定相R的作用力不同，導(dǎo)致不同離子在色譜柱中的保留時間不同，從而使樣品組分得到分離。抑制器的作用與工作原理淋洗液帶著被分離的陰離子通過抑制器，使與之之配對的陽離子全部轉(zhuǎn)換成H+。例如淋洗液Na2CO3+NaHCO3通過抑制器轉(zhuǎn)換為H2CO3溶液降低基底電導(dǎo)，樣品NaCl和Na2SO4通過抑制器后，變成HCl和H2SO4，提高樣品電導(dǎo)，再進入電導(dǎo)檢測器。利用HCl和H2SO4的電導(dǎo)響應(yīng)，得到色譜峰。2005-1110

ComprehensiveChemicalExperiments陽極室產(chǎn)生H+Na2CO3，NaHCO3NaCl，Na2SO4H+Na＋SO42-Cl－CO32-H+

H2CO3HCl，H2SO4陰極室H2O-e1/2O2+H+H2O+e1/2H2+OH-抑制器工作原理簡圖陽離子交換膜2005-1111

ComprehensiveChemicalExperiments抑制器的作用廢液背景電導(dǎo)：Na2CO3/NaHCO3

(700μS)Nave

,NaCl,

NaNO3Na2HPO4,

Na2SO4～～ConductivityNaFNaClNaNO3Na2HPO4Na2SO4背景電導(dǎo)：Na2CO3/NaHCO3

(700μS)～～ConductivityHFHClHNO3H3PO4H2SO4Retentiontime背景電導(dǎo)：H2CO3(15μS)Conductivity2005-1112

ComprehensiveChemicalExperiments3）分析原理：利用被測樣品的電導(dǎo)對濃度的線性關(guān)系，配置一系列已知濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，做出工作曲線，然后通過待測樣品的響應(yīng)值計算其濃度。

未知樣品響應(yīng)值電導(dǎo)

濃度計算得到未知樣品濃度2005-1113

ComprehensiveChemicalExperiments試驗儀器與試劑1.儀器1）美國戴安公司ICS—1500離子色譜儀。2）YSA8186-2#陰離子分離柱、自制電自生抑制器、732型電導(dǎo)檢測器（瑞士萬通公司制造）組裝而成的離子色譜儀。2005-1114

ComprehensiveChemicalExperiments離子色譜儀基本構(gòu)成流動相泵分離柱檢測器輸液分離檢測數(shù)據(jù)記錄F-NO3-SO42-Cl-NO2-Br-HPO42-進樣器抑制器檢測池進樣色譜圖保護柱2005-1115

ComprehensiveChemicalExperiments2.試劑1）實際海水經(jīng)過濾及抽濾后海水，作為實際未知海水樣品（約含Cl-18980μg/mL，SO42-2649.4μg/mL）3）Cl-、SO42-標(biāo)準(zhǔn)溶液稱取0.1648克分析純NaCl和0.1479克分析純Na2SO4溶于100mL水中，得到1000μg/mL的Cl-、SO42-標(biāo)準(zhǔn)溶液。2005-1116

ComprehensiveChemicalExperiments4）淋洗液已配制好的3個濃度的淋洗液，分別為：3.5mmol/L的Na2CO3+1.0mmol/L的NaHCO3混合液;5.7mmol/L的Na2CO3+4.8mmol/L的NaHCO3混合液;8.0mmol/L的Na2CO3+1.0mmol/L的NaHCO3混合液.2005-1117

ComprehensiveChemicalExperiments實驗步驟標(biāo)準(zhǔn)工作系列溶液的配制從Cl-、SO42-標(biāo)準(zhǔn)溶液中移取溶液到50mL容量瓶中，配制成10μg/mL、2μg/mL、0.4μg/mL的3個濃度的工作系列溶液。淋洗液的選擇分別用3個不同濃度的淋洗液，以配制好的2μg/mL的標(biāo)準(zhǔn)溶液進樣。分析不同濃度淋洗液對離子色譜中離子的保留時間和響應(yīng)值的影響，在3種不同濃度淋洗液中選擇一種濃度最合適的淋洗液。2005-1118

ComprehensiveChemicalExperiments工作曲線的繪制在所選定的淋洗液濃度條件下，把10μg/mL、2μg/mL、0.4μg/mL的標(biāo)準(zhǔn)工作系列溶液用離子色譜進行檢測，并繪制出工作曲線。海水中Cl-和SO42-檢測將海水稀釋2000倍進入離子色譜檢測，利用工作曲線，計算出海水中Cl-、SO42-的濃度。2005-1119

ComprehensiveChemicalExperiments數(shù)據(jù)處理與記錄把3個不同濃度淋洗液條件下的離子色譜圖進行比較，分析不同濃度淋洗液對色譜譜圖的影響。繪制出工作曲線并計算其相關(guān)系數(shù)。通過工作曲線，計算海水中Cl-、SO42-的含量。思考題不同濃度淋洗液對離子的保留時間和響應(yīng)值有何影響，為什么會有這種影響？為何要把海水稀釋2000倍再進樣？2005-1120

ComprehensiveChemicalExperiments海水中微量維生素B12的測定

研究背景：赤潮是一類嚴(yán)重的海洋污染現(xiàn)象，通常認(rèn)為它與海水中的氮磷等元素的富營養(yǎng)化有關(guān)，海水中水溶性微量維生素VB1（硫胺素）和VB12（鈷維生素）的存在對赤潮的生物生長與繁殖具有一定的促進作用。廈門海域有赤潮現(xiàn)象嗎？如何得到赤潮海水？2005-1121

ComprehensiveChemicalExperiments實驗原理：HPLC是分析水溶性維生素混合物的有效方法，由于海水中維生素含量很低，故需濃縮后測定。固相萃取是目前常用的微量樣品分離富集技術(shù)，其原理是利用選擇性吸附與選擇性洗脫的液相色譜分離原理，使液體樣品通過一吸附劑小柱，保留其中某些組分，再選用適當(dāng)溶劑沖洗雜質(zhì)，后用少量溶劑迅速洗脫，從而達到快速分離凈化與濃縮的目的。本實驗采用C18固相萃取柱富集海水中微量VB12，用RP-HPLC測定海水中的維生素B12含量。

2005-1122

ComprehensiveChemicalExperiments實驗步驟1.海水樣品中的維生素的富集C18固相萃取柱經(jīng)5mL甲醇活化及2mL蒸餾水沖洗后進行海水的富集。取100mL海水，分次用注射針筒吸取并注入C18預(yù)處理小柱，富集其中的維生素。后用2mL蒸餾水沖洗，吹干。最后用0.5mL甲醇洗脫吸附在小柱上的維生素，用二次水定容1.00mL，搖勻。為什么海水中VB12不能直接測定？固相萃取原理是什么？為什么要“活化”？2005-1123

ComprehensiveChemicalExperiments2.工作曲線的繪制于5個10mL容量瓶中分別移入0.20mL、0.40mL、0.60mL、0.80mL、1.00mL0.20mg/mL維生素B1和B12標(biāo)準(zhǔn)混合液，用二次水定容，分別進樣分析。計算相應(yīng)的回歸方程和相關(guān)系數(shù)。3.海水樣品的測定將富集后的海水樣試液直接進樣分析。根據(jù)保留值定性，根據(jù)工作曲線計算實際海水的維生素B12含量。

2005-1124

ComprehensiveChemicalExperiments實驗注意事項：1）更換流動相時，必須采用不含緩沖液和流動相或純水過渡？（為什么？）2）海水中VB12呈現(xiàn)紅色，注意觀察它在固相萃取柱注柱頭的富集和洗脫的顏色變化。3）本實驗樣品不是真實的赤潮海水（為什么？），而是在海水樣中加入少量的VB12。2005-1125

ComprehensiveChemicalExperiments思考題某文獻采用UltrasphereODS（4.6×250），流動相為甲醇－水（40：60，體積比）含0.05mol/L，出峰順序維生素B12在前，維生素B1在后，正好與本實驗相反。你認(rèn)為這兩種結(jié)果都正確嗎？如何正確地確定色譜峰的歸屬。有人認(rèn)為維生素B12在212nm有更大的吸光系數(shù)，為什么本實驗不能采用這一波長檢測？為什么360nm的色譜圖不出現(xiàn)維生素B1的色譜峰？熒光法和毛細(xì)管電泳法能否測定海水中的維生素B12，為什么？查閱文獻設(shè)計食品或藥品中水溶性維生素的分析方法。

2005-1126

ComprehensiveChemicalExperiments熒光分光光度法測定海水中的微量氟2005-1127

ComprehensiveChemicalExperiments實驗原理：在酸性介質(zhì)中，－鈣黃綠素藍(lán)的配合物在紫外光照射下會發(fā)射熒光，其最大激發(fā)和發(fā)射波長分別為350nm和410nm。當(dāng)氟離子存在時，－鈣黃綠素藍(lán)可與之形成1：1：1的三元配合物，從而有效地增強體系的熒光強度。根據(jù)熒光強度的增強程度與樣品中氟的含量的正比關(guān)系，即可測定海水中氟的含量。

2005-1128

ComprehensiveChemicalExperiments實驗步驟1）標(biāo)準(zhǔn)系列溶液激發(fā)和發(fā)射光譜的繪制2）工作曲線的繪制以332nm為激發(fā)波長，在405nm處測量標(biāo)準(zhǔn)系列溶液的相對熒光強度。以熒光強度對氟濃度作工作曲線。3）海水樣品的測定2005-1129

ComprehensiveChemicalExperiments海水中的微量氟工作曲線

2005-1130

ComprehensiveChemicalExperiments思考題1）本實驗為何要在酸性條件下進行？提高體系的pH對實驗有何影響？2）繪制工作曲線時為何要加入無氟人工海水？2005-1131

ComprehensiveChemicalExperiments海水中活性磷酸鹽的測定海水中的化學(xué)磷酸鹽是指在酸性介質(zhì)中可以溶解的那一部分磷酸鹽，是海洋生物重要的營養(yǎng)鹽之一，可采用磷鉬藍(lán)分光光度法測定。

海水中的化學(xué)磷酸鹽是指在酸性介質(zhì)中可以溶解的那一部分磷酸鹽，是海洋生物重要的營養(yǎng)鹽之一。

2005-1132

ComprehensiveChemicalExperiments實驗原理——磷鉬藍(lán)分光光度法

當(dāng)加入硫酸－鉬酸銨－抗壞血酸－酒石酸氧銻鉀混合試劑后，海水樣品中的化學(xué)磷酸鹽與鉬酸銨先生成磷鉬黃，然后在酒石酸氧銻鉀的存在下被抗壞血酸還原為磷鉬藍(lán)。在710nm附件波長處測定溶液的吸光度，該吸光度與海水樣品中化學(xué)磷酸鹽的含量呈比例關(guān)系，據(jù)此可以測定海水中的化學(xué)磷酸鹽的含量。

2005-1133

ComprehensiveChemicalExperiments實驗步驟1）混合試劑的配制按序量加試劑（為什么？），攪拌均勻。2）工作曲線的繪制采用未加入磷標(biāo)準(zhǔn)使用液者即為試劑空白（為什么？）。3）海水樣品的測定

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ComprehensiveChemicalExperiments海水磷酸鹽工作曲線2005-1135

ComprehensiveChemicalExperiments思考題1.抗壞血酸在本方法中起何作用？可用何種試劑代替？2.酒石酸氧銻鉀在本方法中起何作用？如果不加會有何影響？3.為何混合試劑不能長期使用？4.為何在結(jié)果計算中要扣除At值？5.試討論海水中活性磷酸鹽的含量是冬季多還是夏季多？2005-1136

ComprehensiveChemicalExperiments2005-1137

ComprehensiveChemicalExperiments海水中葉綠素a的熒光分析

海水中葉綠素（通常為葉綠素a）的含量與海水中浮游植物的總量。葉綠素濃度的分布和變化與海洋環(huán)境理化因子有一定的相關(guān)性。

2005-1138

ComprehensiveChemicalExperiments實驗原理：海水中的葉綠素分析現(xiàn)多采用熒光光度法，即用適當(dāng)溶劑將葉綠素從過濾海水的濾膜中萃取出來，利用葉綠素a所具有的天然熒光進行測定。葉綠素a的熒光激發(fā)和發(fā)射峰分別位于428nm和667nm。為減少其他植物色素的干擾，采用同步熒光法進行測定，即在同時掃描激發(fā)和發(fā)射兩個單色器波長的情況下測繪光譜。若在掃描過程中使激發(fā)和發(fā)射波長之間始終保持固定的波長間隔（Δλ=λem-λex

），則稱為恒波長同步熒光分析法。對于某待測物質(zhì)，在一定實驗條件下，同步熒光信號與待測物質(zhì)的濃度成正比。葉綠素a的為239nm，利用所得同步熒光峰的位置、形狀和強度，即可鑒別葉綠素a的存在和測出其含量。

2005-1139

ComprehensiveChemicalExperiments實驗步驟1.標(biāo)準(zhǔn)溶液的制備：DMF為定容溶劑（為什么？）2.海水處理：取水樣500mL，加入25mL飽和碳酸鎂，經(jīng)0.45μm濾膜減壓過濾，取出濾膜，加入10mLDMF，蓋好。3.熒光激發(fā)和發(fā)射光譜的測繪4.標(biāo)準(zhǔn)同步熒光光譜的測繪及工作曲線5.樣品同步熒光光譜的測繪及定量分析2005-1140

ComprehensiveChemicalExperiments葉綠素a的工作曲線

2005-1141

ComprehensiveChemicalExperiments思考題1）為什么海水樣過濾前需加入碳酸鎂？2）葉綠素a的同步熒光光譜和常規(guī)熒光光譜相比，有什么不同？3）海水中的葉綠素從何而來？試想若葉綠素含量較高，足以現(xiàn)場測定，那么直接海水現(xiàn)場葉綠素測定所得的熒光光譜和經(jīng)萃取后的葉綠素?zé)晒夤庾V是否相同？請分析原因。2005-1142

ComprehensiveChemicalExperiments石墨爐原子吸收法測定海水中的鉛離子2005-1143

ComprehensiveChemicalExperiments實驗原理：采用石墨爐-原子吸收法測定水樣中的痕量重金屬。AAS是一種較靈敏快速簡便的定量分析方法，檢測限可達1×10－9～1×10－12g/mL。石墨爐原子吸收法的局限性在于：樣品分析速率不如火焰原子吸收法快；必須采用標(biāo)準(zhǔn)加入法；靈