Η μέθοδος του κυανού του μεθυλενίου για τη μέτρηση θειούχων

Η μέθοδος θειούχων με κυανό του μεθυλενίου μετρά τα θειούχα μετατρέποντάς τα σε μπλε χρωστική και μετρώντας την απορρόφηση που προκύπτει. Το κυανό του μεθυλενίου είναι το προϊόν της αντίδρασης που παρέχει το αναλυτικό σήμα. Η προσθήκη ενός μπουκαλιού κυανού του μεθυλενίου στο νερό δεν αποτελεί αυτή τη δοκιμή.

Το δύσκολο μέρος είναι συχνά να παραμείνει το δείγμα αντιπροσωπευτικό μέχρι να πραγματοποιηθεί η αντίδραση. Μια ακριβής μέτρηση απορρόφησης δεν μπορεί να ανακτήσει θειούχα που διέφυγαν ή οξειδώθηκαν κατά τη συλλογή. Ούτε μπορεί να διακρίνει το ελεύθερο υδρόθειο από άλλες δεξαμενές θείου που απελευθερώνονται κατά την προετοιμασία του δείγματος.

Τι παράγει το μπλε χρώμα;

Στη μέθοδο EPA 376.2, τα θειούχα αντιδρούν με διμεθυλο-p-φαινυλενοδιαμίνη παρουσία χλωριούχου σιδήρου(III), σχηματίζοντας κυανό του μεθυλενίου. Τα όξινα αντιδραστήρια δημιουργούν τις συνθήκες για τον σχηματισμό της χρωστικής. Στη συνέχεια, το όργανο μετρά την απορρόφηση φωτός από το διάλυμα που προκύπτει.

Η σχηματική αντίδραση είναι:

Θειούχα + N,N-διμεθυλο-p-φαινυλενοδιαμίνη + Fe(III), σε όξινες συνθήκες → κυανό του μεθυλενίου → μέτρηση απορρόφησης.

Πρόκειται για αναλυτικό διάγραμμα, όχι για ισοσταθμισμένη εξίσωση αντίδρασης. Η σύσταση και η συγκέντρωση των αντιδραστηρίων, ο χρόνος ανάπτυξης του χρώματος, το μήκος κύματος και το μήκος της οπτικής διαδρομής πρέπει να προέρχονται από την επιλεγμένη μέθοδο.

Αυτές οι λεπτομέρειες δεν είναι εναλλάξιμες. Η EPA 376.2 ορίζει μέτρηση στα 625 nm. Η διαδικασία Hach 8131 που τεκμηριώνεται για το όργανο DR/5000 χρησιμοποιεί 665 nm. Μια βιβλιογραφική τιμή για την απορρόφηση του κυανού του μεθυλενίου δεν αντικαθιστά τις ρυθμίσεις και τη βαθμονόμηση που αντιστοιχούν σε έναν συγκεκριμένο προσδιορισμό.

Καθορίστε το κλάσμα θειούχων πριν από τη συλλογή του

Η «συγκέντρωση υδρόθειου» μπορεί να συγκαλύπτει διαφορετικούς στόχους μέτρησης. Στο νερό, το διαλυμένο H₂S και το HS⁻ συνδέονται μέσω οξεοβασικής ισορροπίας. Οι αναλογίες τους εξαρτώνται από τις συνθήκες, συμπεριλαμβανομένου του pH. Η οξίνιση ενός δείγματος αλλάζει αυτή την κατανομή· δεν διατηρεί την αρχική κατανομή για μεταγενέστερη παρατήρηση.

Η EPA 376.2 καλύπτει τα ολικά και τα διαλυμένα θειούχα σε συγκεκριμένα δείγματα νερού και αποβλήτων, αλλά εξαιρεί τα αδιάλυτα σε οξύ θειούχα. Επομένως, ο όρος «ολικά» σε μια αναφορά που χρησιμοποιεί αυτή τη μέθοδο δεν πρέπει να ερμηνεύεται ως κάθε ένωση που περιέχει θείο μέσα στη φιάλη. Τα θειικά είναι διαφορετική προσδιοριζόμενη ουσία, ενώ ένα θειούχο μέταλλο αδιάλυτο σε οξύ μπορεί να μη μετρηθεί.

Πριν συγκρίνετε αποτελέσματα από δύο εργαστήρια, ρωτήστε ποιο κλάσμα ανέκτησε κάθε διαδικασία. Ελέγξτε επίσης τη βάση αναφοράς: τα mg/L ως θείο και τα mg/L ως H₂S αντιστοιχούν σε διαφορετικούς τρόπους έκφρασης της μάζας. Ίδιος αριθμός χωρίς ίδιες μονάδες, προετοιμασία και ορισμό της προσδιοριζόμενης ουσίας δεν σημαίνει συμφωνία.

Μια ροή εργασίας που προστατεύει τη μέτρηση

Χρησιμοποιήστε την ακόλουθη ακολουθία όταν εξετάζετε μια προτεινόμενη εργαστηριακή ροή εργασίας. Η εικόνα εξωφύλλου δείχνει την αντίδραση και την οπτική μέτρηση· αυτός ο πίνακας προσδιορίζει τις αποφάσεις που προηγούνται.

Η σύνοψη NEMI για τη μέθοδο Standard Methods 4500-S²⁻ D απαιτεί ελάχιστο αερισμό και είτε άμεση ανάλυση είτε συντήρηση με οξικό ψευδάργυρο σύμφωνα με τις προδιαγραφές. Η διαδικασία συντήρησης για τα ολικά θειούχα χρησιμοποιεί επίσης αλκαλικές συνθήκες και πλήρως γεμάτη φιάλη. Αυτές οι απαιτήσεις αποτελούν μέρος της μεθόδου χειρισμού του δείγματος, όχι απλώς της ορθής εργαστηριακής πρακτικής.

Οι παρεμποδίσεις μπορούν να κάνουν ένα δείγμα να εμφανίζεται ψευδώς χαμηλό

Η ίδια σύνοψη των Standard Methods αναφέρει αναγωγικούς παράγοντες που καταστέλλουν τον σχηματισμό του μπλε χρώματος, μέταλλα που σχηματίζουν αδιάλυτα θειούχα με χαμηλή ανάκτηση και σιδηροκυανιούχα που παράγουν τα ίδια μπλε χρώμα. Οι πολύ υψηλές συγκεντρώσεις θειούχων μπορούν επίσης να αναστείλουν την αντίδραση.

Κατά συνέπεια, ένας σωλήνας με αχνό χρώμα έχει αρκετές πιθανές εξηγήσεις: μικρή ποσότητα θειούχων, απώλεια πριν από την ανάλυση, ατελή ανάκτηση ή καταστολή της ανάπτυξης του χρώματος. Ένας σκουρόχρωμος σωλήνας μπορεί να περιέχει χρώμα που παρεμποδίζει τη μέτρηση. Το χρώμα και η θολότητα απαιτούν τη διόρθωση υποβάθρου που προβλέπει η μέθοδος· η αφαίρεση της ένδειξης ενός αυθαίρετου τυφλού δείγματος νερού δεν είναι απαραίτητα επαρκής.

Ένας χρήσιμος έλεγχος είναι η προσθήκη γνωστής ποσότητας θειούχων σε ένα αντιπροσωπευτικό δείγμα και η υποβολή του στη σχετική προετοιμασία. Αν δεν ανακτηθεί η αναμενόμενη αύξηση, χρειάζεται διερεύνηση της μήτρας ή της ροής εργασίας. Οι διατάξεις ποιοτικού ελέγχου της EPA 9030B δείχνουν γιατί ένα εμβολιασμένο δείγμα μήτρας υποβάλλεται σε ολόκληρη τη μέθοδο, μαζί με τυφλά δείγματα και πρότυπα ελέγχου. Μια προσθήκη που γίνεται μόνο αμέσως πριν από τη μέτρηση δεν μπορεί να αξιολογήσει προηγούμενες απώλειες.

Ένα παράδειγμα πεδίου: το θερμό νερό ανατρέπει ένα καλοσχεδιασμένο πρωτόκολλο

Η μελέτη του USGS στο Yellowstone που παρουσιάστηκε στην έκθεση Open-File Report 2010-1192 συνέκρινε δύο διαδικασίες κυανού του μεθυλενίου με μια μέθοδο εκλεκτικού ηλεκτροδίου ιόντων σε συντηρημένα γεωθερμικά δείγματα.

Τα αποτελέσματα του ηλεκτροδίου ήταν σταθερά υψηλότερα. Οι ερευνητές εντόπισαν την οξείδωση και την απαέρωση του H₂S ως προβλήματα των θερμών δειγμάτων. Η προανάμιξη των αντιδραστηρίων ανάπτυξης χρώματος πριν από την προσθήκη του δείγματος έδωσε οριακά υψηλότερα χρωματομετρικά αποτελέσματα, αλλά εισήγαγε ένα άλλο πρόβλημα: το αναμεμιγμένο αντιδραστήριο αποικοδομούνταν γρήγορα, καθιστώντας τον χρονισμό πηγή μειωμένης επαναληψιμότητας. Επτά δείγματα περιείχαν επίσης θειοθειικά σε συγκεντρώσεις που οι συγγραφείς συνέδεσαν με πιθανή χρωματομετρική υποεκτίμηση.

Για τα γεωθερμικά νερά τους, οι συγγραφείς προτίμησαν την άμεση σταθεροποίηση σε αλκαλικές συνθήκες με αντιοξειδωτικό, ακολουθούμενη από μέτρηση με ηλεκτρόδιο. Πρόκειται για συγκεκριμένο εύρημα επιλογής μεθόδου για θερμό νερό, όχι για απόδειξη ότι κάθε μέτρηση με ηλεκτρόδιο υπερέχει κάθε χρωματομετρικού προσδιορισμού.

Επιλέξτε τη μέθοδο ανάλογα με το ερώτημα

Η διάκριση στα βιολογικά δείγματα είναι ουσιώδης. Στην εργαστηριακή μελέτη του Shen και των συνεργατών του το 2011, που περιλάμβανε πλάσμα ποντικών, οι μετρήσεις με κυανό του μεθυλενίου περιορίζονταν από το χρώμα υποβάθρου, την ευαισθησία και το θείο που απελευθερωνόταν σε όξινες συνθήκες κατά την προετοιμασία. Η μέθοδός τους με μονοβρωμοβιμάνιο/HPLC διαχώριζε ένα παράγωγο των θειούχων και ανίχνευε χαμηλότερες συγκεντρώσεις υπό τις συνθήκες που δοκιμάστηκαν. Αυτή ήταν εργασία αναλυτικής επικύρωσης, όχι κλινικό διαγνωστικό όριο ή απόδειξη θεραπευτικής επίδρασης.

Βαθμονόμηση και δοκιμές με παρόμοια ονομασία

Πραγματοποιήστε βαθμονόμηση με τα πρότυπα θειούχων που ορίζει η διαδικασία, χρησιμοποιώντας τις ίδιες συνθήκες αντίδρασης και οπτικής μέτρησης με τα δείγματα. Ελέγξτε τα αποτελέσματα του τυφλού δείγματος και των προτύπων ελέγχου πριν μετατρέψετε την απορρόφηση του δείγματος σε συγκέντρωση. Μια καλή καμπύλη βαθμονόμησης τεκμηριώνει μια σχέση για αυτά τα πρότυπα· η ανάκτηση στο δείγμα τεκμηριώνει αν αυτή η σχέση παραμένει έγκυρη στη μήτρα.

Τέλος, ο έλεγχος MBAS για ανιονικές επιφανειοδραστικές ουσίες χρησιμοποιεί το κυανό του μεθυλενίου διαφορετικά. Στην EPA 425.1, η ήδη υπάρχουσα χρωστική συνδέεται με επιφανειοδραστικές ουσίες και εκχυλίζεται σε οργανική φάση. Η χρωματομετρία θειούχων σχηματίζει τη χρωστική. Καμία από τις δύο αναλυτικές διαδικασίες δεν αποτελεί οδηγία επεξεργασίας νερού. Προσδιορίστε την αναλυόμενη ουσία και την αντίδραση πριν επιλέξετε το αντιδραστήριο ή ερμηνεύσετε το μπλε χρώμα.