Метад метыленавага сіняга для сульфідаў: прынцып і абмежаванні

Метад метыленавага сіняга вымярае сульфід, ператвараючы яго ў сіні фарбавальнік і вымяраючы аптычную шчыльнасць атрыманага раствору. Метыленавы сіні — гэта прадукт рэакцыі, які нясе аналітычны сігнал. Дадаванне бутэлькі метыленавага сіняга ў ваду не з'яўляецца гэтым аналізам.

Часта найбольш складана захаваць рэпрэзентатыўнасць пробы да пачатку гэтай рэакцыі. Дакладнае вымярэнне аптычнай шчыльнасці не можа аднавіць сульфід, які выпарыўся або акісліўся падчас адбору. Яно таксама не можа адрозніць свабодны серавадарод ад іншых формаў серы, вызваленых пры падрыхтоўцы пробы.

Што стварае сіні колер?

У метадзе EPA 376.2 сульфід рэагуе з дыметыл-п-фенілендыямінам у прысутнасці хларыду жалеза(III), утвараючы метыленавы сіні. Кіслыя рэагенты ствараюць умовы для ўтварэння фарбавальніка. Затым прыбор вымярае паглынанне святла атрыманым растворам.

Канцэптуальная схема рэакцыі:

Сульфід + N,N-дыметыл-п-фенілендыямін + Fe(III), у кіслым асяроддзі → метыленавы сіні → вымярэнне аптычнай шчыльнасці.

Гэта аналітычная схема, а не збалансаванае ўраўненне рэакцыі. Склад і канцэнтрацыя рэагентаў, час развіцця афарбоўкі, даўжыня хвалі і даўжыня аптычнага шляху павінны адпавядаць выбранаму метаду.

Гэтыя параметры не ўзаемазаменныя. EPA 376.2 прадугледжвае вымярэнне пры 625 nm. Методыка Hach 8131, апісаная для прыбора DR/5000, выкарыстоўвае 665 nm. Літаратурнае значэнне аптычнай шчыльнасці метыленавага сіняга не замяняе налад і каліброўкі, прадугледжаных канкрэтным аналізам.

Вызначце фракцыю сульфідаў да адбору пробы

«Канцэнтрацыя серавадароду» можа азначаць розныя аб'екты вымярэння. У вадзе раствораныя H₂S і HS⁻ звязаныя кіслотна-асноўнай раўнавагай. Іх суадносіны залежаць ад умоў, у тым ліку ад pH. Падкісленне пробы змяняе гэтыя суадносіны, а не захоўвае першапачатковае размеркаванне для наступнага назірання.

EPA 376.2 ахоплівае агульныя і раствораныя сульфіды ў вызначаных пробах вады і адходаў, але выключае сульфіды, нерастваральныя ў кіслаце. Таму слова «агульныя» ў справаздачы паводле гэтага метаду нельга разумець як усе серазмяшчальныя злучэнні ў бутэльцы. Сульфат — гэта іншы аналіт, а нерастваральны ў кіслаце сульфід металу можа застацца невызначаным.

Перш чым параўноўваць вынікі дзвюх лабараторый, высветліце, якую фракцыю вылучае кожная методыка. Таксама праверце аснову прадстаўлення вынікаў: mg/L у пераліку на серу і mg/L у пераліку на H₂S — гэта розныя спосабы выражэння масы. Аднолькавыя лікі без аднолькавых адзінак, падрыхтоўкі і вызначэння аналіту не азначаюць узгодненасці вынікаў.

Працоўны працэс, які забяспечвае надзейнасць вымярэння

Выкарыстоўвайце наступную паслядоўнасць пры разглядзе прапанаванага лабараторнага працэсу. Ілюстрацыя на вокладцы паказвае рэакцыю і аптычнае вымярэнне; гэтая табліца вызначае рашэнні, якія ім папярэднічаюць.

Этап	Што зафіксаваць перад працягам	Чаго дазваляе пазбегнуць гэты запіс
Вызначэнне	Матрыца вады, адходаў або біялагічнага матэрыялу; раствораная фракцыя або агульная фракцыя, вызначаная метадам	Параўнання розных аналітаў пад адной назвай «H₂S»
Адбор	Час адбору, тэмпература, фільтраванне, ёмістасць і кантакт з паветрам	Разгляду змененай пробы як зыходнай вады
Стабілізацыя	Дакладная працэдура кансервацыі і дапушчальная затрымка	Памылковага меркавання, што аднаго ахалоджвання дастаткова для захавання любой пробы
Рэакцыя	Версія метаду, партыя рэагентаў, аб'ёмы і час развіцця афарбоўкі	Спалучэння несумяшчальных частак розных пратаколаў
Вымярэнне	Даўжыня хвалі, даўжыня аптычнага шляху кюветы, халастая проба, стандарты і развядзенне	Пераліку афарбоўкі ў канцэнтрацыю без належнай каліброўкі
Праверка	Праверкі паўнаты вызначэння, узгодненасць паралельных проб, мяжа прадстаўлення вынікаў і адзінкі	Прадстаўлення паказання прыбора без яго аналітычных абмежаванняў

Кароткае апісанне Standard Methods 4500-S²⁻ D у NEMI патрабуе мінімальнай аэрацыі і альбо неадкладнага аналізу, альбо вызначанай кансервацыі ацэтатам цынку. Працэдура кансервацыі для агульных сульфідаў таксама прадугледжвае шчолачнае асяроддзе і цалкам запоўненую бутэльку. Гэтыя патрабаванні з'яўляюцца часткай метаду абыходжання з пробай, а не проста правіламі арганізацыі лабараторнай працы.

Перашкоды могуць заніжаць вынік аналізу пробы

Тое ж кароткае апісанне Standard Methods адзначае аднаўляльнікі, якія прыгнятаюць утварэнне сіняй афарбоўкі, металы, якія ўтвараюць нерастваральныя сульфіды з нізкай ступенню вылучэння, і ферацыянід, які сам стварае сінюю афарбоўку. Вельмі высокія канцэнтрацыі сульфідаў таксама могуць прыгнятаць рэакцыю.

Такім чынам, слабая афарбоўка ў прабірцы можа мець некалькі прычын: мала сульфіду, страты да аналізу, няпоўнае вылучэнне або прыгнечанае развіццё афарбоўкі. У моцна афарбаванай прабірцы можа прысутнічаць афарбоўка ад перашкод. Колер і мутнасць патрабуюць карэкцыі фону, прадугледжанай метадам; аднімання паказання адвольнай халастой пробы вады не заўсёды дастаткова.

Карысная праверка — дадаць вядомую колькасць сульфіду ў рэпрэзентатыўную пробу і правесці яе праз адпаведную падрыхтоўку. Калі чаканы прырост не вызначаецца цалкам, трэба даследаваць матрыцу або працоўны працэс. Палажэнні аб кантролі якасці ў EPA 9030B паказваюць, чаму пробу з матрычнай дабаўкай апрацоўваюць праз усе этапы метаду разам з халастымі пробамі і кантрольнымі стандартамі. Дабаўка, унесеная толькі непасрэдна перад вымярэннем, не дазваляе ацаніць папярэднія страты.

Прыклад з палявой працы: гарачая вада парушае зладжаны пратакол

Даследаванне USGS у Елаўстоне, апісанае ў Open-File Report 2010-1192, параўноўвала дзве методыкі метыленавага сіняга з метадам іонаселектыўнага электрода на кансерваваных геатэрмальных пробах.

Вынікі электроднага вымярэння былі стабільна вышэйшымі. Даследчыкі вызначылі акісленне і дэгазацыю H₂S як праблемы пры працы з гарачымі пробамі. Папярэдняе змешванне рэагентаў для ўтварэння афарбоўкі перад дадаваннем пробы давала крыху вышэйшыя каларыметрычныя вынікі, але стварала іншую праблему: змешаны рэагент хутка раскладаўся, таму час станавіўся крыніцай недакладнасці. Сем проб таксама ўтрымлівалі тыясульфат у канцэнтрацыях, якія аўтары звязвалі з верагодным заніжэннем каларыметрычных вынікаў.

Для даследаваных геатэрмальных вод аўтары аддалі перавагу неадкладнай стабілізацыі ў шчолачным асяроддзі з антыаксідантам і наступнаму электроднаму вымярэнню. Гэта канкрэтная выснова пра выбар метаду для гарачай вады, а не доказ таго, што любое электроднае вымярэнне пераўзыходзіць любы каларыметрычны аналіз.

Выбірайце метад з улікам задачы

Аналітычная задача	Метад для разгляду	Асноўная ўмова
Сульфід, які можна вылучыць з прыдатнай воднай матрыцы	Дакументаваная каларыметрыя з метыленавым сінім	Захаваць вызначаную фракцыю і пацвердзіць паўнату яе вызначэння ў матрыцы
Сульфід у гарачай геатэрмальнай вадзе	Неадкладная стабілізацыя з валідзіраванай працэдурай электроднага вымярэння	Валідзіраваць адбор і кансервацыю для адпаведнай тэмпературы і матрыцы
Сульфіды ў неаднародных адходах або цвёрдых матэрыялах	Падрыхтоўка для канкрэтнай фракцыі, напрыклад EPA 9030B, з указаным у ёй метадам вызначэння	Вылучэнне нерастваральнай у кіслаце фракцыі можа заставацца няпоўным; не варта лічыць экстракцыю вычарпальнай
Свабодны сульфід у параўнанні з кіслоталабільнымі формамі ў біялагічных узорах	Селектыўнае ўлоўліванне або дэрыватызацыя з раздзяленнем	Устанавіць, якая форма серы стварае вымяраны сігнал

Для біялагічных проб гэтае адрозненне істотнае. У лабараторным даследаванні Шэня і калег 2011 года, якое таксама ахоплівала плазму мышэй, вымярэнні метыленавым сінім абмяжоўваліся фонавай афарбоўкай, адчувальнасцю і кіслоталабільнай серай, якая вызвалялася падчас падрыхтоўкі. Іх метад з монабромабіманам/HPLC раздзяляў вытворнае сульфіду і выяўляў ніжэйшыя канцэнтрацыі ў выпрабаваных умовах. Гэта была праца па аналітычнай валідацыі, а не вызначэнне клінічнага дыягнастычнага парога або доказ эфекту лячэння.

Каліброўка і аналізы з падобнымі назвамі

Выконвайце каліброўку паводле сульфідных стандартаў, вызначаных методыкай, выкарыстоўваючы тыя ж умовы рэакцыі і аптычнага вымярэння, што і для проб. Перад пералікам аптычнай шчыльнасці пробы праверце вынікі халастой пробы і кантрольных стандартаў. Карэктная калібровачная крывая ўстанаўлівае залежнасць для гэтых стандартаў; праверка паўнаты вызначэння ў пробе паказвае, ці захоўваецца гэтая залежнасць у матрыцы.

Нарэшце, аналіз MBAS для аніённых павярхоўна-актыўных рэчываў выкарыстоўвае метыленавы сіні інакш. У EPA 425.1 ужо наяўны фарбавальнік звязваецца з павярхоўна-актыўнымі рэчывамі і экстрагуецца ў арганічную фазу. Пры каларыметрычным вызначэнні сульфідаў фарбавальнік утвараецца. Ніводная з гэтых аналітычных працэдур не з'яўляецца інструкцыяй па апрацоўцы вады. Вызначце аналіт і рэакцыю, перш чым выбіраць рэагент або інтэрпрэтаваць сіні колер.