Metileno mėlynojo metodas sulfidams nustatyti: principas ir ribos

Metileno mėlynojo metodas leidžia išmatuoti sulfidų kiekį, paverčiant juos mėlynu dažikliu ir matuojant susidariusio tirpalo sugertį. Metileno mėlynasis yra reakcijos produktas, sukuriantis analitinį signalą. Metileno mėlynojo buteliuko turinio įpylimas į vandenį nėra šis tyrimas.

Dažnai sunkiausia užtikrinti, kad mėginys išliktų reprezentatyvus iki reakcijos pradžios. Tikslus sugerties matavimas negali atkurti sulfidų, kurie pasišalino ar oksidavosi imant mėginį. Jis taip pat negali atskirti laisvojo vandenilio sulfido nuo kitų sieros frakcijų, išlaisvintų ruošiant mėginį.

Kas sukuria mėlyną spalvą?

Taikant EPA metodą 376.2, sulfidas reaguoja su dimetil-p-fenilendiaminu, dalyvaujant geležies(III) chloridui, ir susidaro metileno mėlynasis. Rūgštiniai reagentai sudaro sąlygas dažikliui susidaryti. Tada prietaisas matuoja gauto tirpalo šviesos sugertį.

Principinė reakcijos schema:

Sulfidas + N,N-dimetil-p-fenilendiaminas + Fe(III), rūgštinėmis sąlygomis → metileno mėlynasis → sugerties matavimas.

Tai analitinė schema, o ne subalansuota reakcijos lygtis. Reagentų sudėtis ir koncentracija, spalvos susidarymo trukmė, bangos ilgis ir optinio kelio ilgis turi būti parenkami pagal pasirinktą metodą.

Šių parametrų negalima laisvai sukeisti. EPA 376.2 nurodo matuoti ties 625 nm. Hach 8131 procedūroje, aprašytoje DR/5000 prietaisui, naudojamas 665 nm bangos ilgis. Literatūroje pateikta metileno mėlynojo sugerties vertė nepakeičia konkrečiam tyrimui nustatytų parametrų ir kalibravimo.

Apibrėžkite sulfidų frakciją prieš imdami mėginį

„Vandenilio sulfido koncentracija“ gali reikšti skirtingus matavimo objektus. Vandenyje ištirpę H₂S ir HS⁻ yra susiję rūgščių ir bazių pusiausvyra. Jų proporcijos priklauso nuo sąlygų, įskaitant pH. Mėginio rūgštinimas pakeičia šį pasiskirstymą, o ne išsaugo pradinį pasiskirstymą vėlesniam stebėjimui.

EPA 376.2 apima bendruosius ir ištirpusius sulfidus nurodytuose vandens ir atliekų mėginiuose, tačiau neapima rūgštyje netirpių sulfidų. Todėl pagal šį metodą parengtoje ataskaitoje žodis „bendrieji“ neturi būti suprantamas kaip visi buteliuke esantys sieros junginiai. Sulfatas yra kita analitė, o rūgštyje netirpus metalo sulfidas gali likti nenustatytas.

Prieš lygindami dviejų laboratorijų rezultatus, išsiaiškinkite, kokią frakciją nustatė kiekviena procedūra. Taip pat patikrinkite rezultatų išraiškos pagrindą: mg/L, išreikšti sieros kiekiu, ir mg/L, išreikšti H₂S kiekiu, yra skirtingi masės išraiškos būdai. Vienodas skaičius nereiškia rezultatų sutapimo, jei nesutampa vienetai, mėginio paruošimas ir analitės apibrėžimas.

Darbo eiga, padedanti užtikrinti matavimo patikimumą

Vertindami siūlomą laboratorijos darbo eigą, vadovaukitės toliau pateikta seka. Viršelio iliustracijoje parodyta reakcija ir optinis matavimas; šioje lentelėje išvardyti sprendimai, kuriuos reikia priimti prieš šiuos etapus.

Etapas	Ką užfiksuoti prieš tęsiant	Nuo ko apsaugo šie įrašai
Apibrėžimas	Vandens, atliekų ar biologinė matrica; ištirpusi arba metodu apibrėžta bendroji frakcija	Nuo skirtingų analičių palyginimo naudojant tą pačią „H₂S“ žymą
Mėginio ėmimas	Ėmimo laikas, temperatūra, filtravimas, talpykla ir sąlytis su oru	Nuo pakitusio mėginio laikymo pradiniu vandens mėginiu
Stabilizavimas	Tiksli konservavimo procedūra ir leistinas laikas iki analizės	Nuo prielaidos, kad vien šaldymas išsaugo kiekvieną mėginį
Reakcija	Metodo versija, reagentų partija, tūriai ir spalvos susidarymo trukmė	Nuo nesuderinamų skirtingų protokolų dalių derinimo
Matavimas	Bangos ilgis, kiuvetės optinio kelio ilgis, tuščiasis mėginys, etalonai ir skiedimas	Nuo spalvos perskaičiavimo į koncentraciją be tinkamo kalibravimo
Peržiūra	Atgavimo patikros, lygiagrečių matavimų sutapimas, rezultatų pateikimo riba ir vienetai	Nuo prietaiso parodyto skaičiaus pateikimo nenurodant jo analitinių ribų

NEMI pateiktoje Standard Methods 4500-S²⁻ D santraukoje reikalaujama kuo mažesnio sąlyčio su oru ir neatidėliotinos analizės arba nurodyto konservavimo cinko acetatu. Bendrųjų sulfidų konservavimo procedūroje taip pat taikomos šarminės sąlygos ir naudojamas visiškai pripildytas buteliukas. Šie reikalavimai yra mėginio tyrimo metodo dalis, o ne vien laboratorinės tvarkos taisyklės.

Dėl trukdžių mėginyje nustatytas kiekis gali būti klaidingai mažas

Toje pačioje Standard Methods santraukoje nurodomi reduktoriai, slopinantys mėlynos spalvos susidarymą, metalai, sudarantys netirpius sulfidus, kurių atgavimas prastas, ir ferocianidas, kuris pats sukuria mėlyną spalvą. Labai didelės sulfidų koncentracijos taip pat gali slopinti reakciją.

Todėl blyškios spalvos mėgintuvėlis gali turėti kelis paaiškinimus: mažą sulfidų kiekį, jų praradimą prieš analizę, nepilną atgavimą arba slopinamą spalvos susidarymą. Tamsiame mėgintuvėlyje gali būti trukdančių spalvotų medžiagų. Spalvai ir drumstumui reikia metodu nustatytos foninės korekcijos; nebūtinai pakanka atimti savavališkai pasirinkto tuščiojo vandens mėginio rodmenį.

Naudinga patikra – į reprezentatyvų mėginį įdėti žinomą sulfidų kiekį ir atlikti atitinkamą mėginio paruošimą. Jei numatytas kiekio padidėjimas nenustatomas, reikia tirti matricą arba darbo eigą. EPA 9030B kokybės kontrolės nuostatos parodo, kodėl matricos mėginys su žinomu analitės priedu apdorojamas taikant visą metodą kartu su tuščiaisiais mėginiais ir kontroliniais etalonais. Priedas, įdėtas tik prieš pat matavimą, neleidžia įvertinti ankstesniuose etapuose patirtų nuostolių.

Praktinis pavyzdys: karštas vanduo sutrikdo tvarkingą protokolą

USGS Jeloustouno tyrime, aprašytame Open-File Report 2010-1192, dvi metileno mėlynojo procedūros buvo palygintos su jonams selektyvaus elektrodo metodu, tiriant konservuotus geoterminio vandens mėginius.

Elektrodu gauti rezultatai buvo nuosekliai didesni. Tyrėjai nustatė, kad karštuose mėginiuose problemų kelia oksidacija ir H₂S pasišalinimas į dujinę fazę. Sumaišius spalvos reagentus prieš įpilant mėginį, kolorimetriniai rezultatai buvo šiek tiek didesni, tačiau atsirado kita problema: sumaišytas reagentas greitai iro, todėl laiko kontrolė tapo netikslumo šaltiniu. Septyniuose mėginiuose taip pat buvo tiosulfato, kurio koncentracijas autoriai siejo su tikėtinu kolorimetrinių rezultatų nuvertinimu.

Tirtiems geoterminiams vandenims autoriai teikė pirmenybę neatidėliotinam stabilizavimui šarminėmis sąlygomis naudojant antioksidantą, o po jo – matavimui elektrodu. Tai konkreti išvada dėl metodo pasirinkimo karštam vandeniui, o ne įrodymas, kad kiekvienas matavimas elektrodu pranoksta kiekvieną kolorimetrinį tyrimą.

Pasirinkite metodą pagal tiriamą klausimą

Analitinis klausimas	Vertintinas metodas	Pagrindinė išlyga
Atgaunami sulfidai tinkamoje vandens matricoje	Dokumentuota metileno mėlynojo kolorimetrija	Išsaugokite nurodytą frakciją ir įrodykite atgavimą iš matricos
Sulfidai karštame geoterminiame vandenyje	Neatidėliotinas stabilizavimas taikant validuotą matavimo elektrodu darbo eigą	Validuokite mėginio ėmimą ir konservavimą atsižvelgdami į temperatūrą ir matricą
Sulfidai nevienalytėse atliekose ar kietosiose medžiagose	Konkrečiai frakcijai skirtas paruošimas, pavyzdžiui, EPA 9030B, kartu su jame nurodytu nustatymo metodu	Rūgštyje netirpių sulfidų atgavimas gali likti nepilnas; nedarykite prielaidos, kad ekstrakcija yra visiška
Laisvieji sulfidai ir rūgštims labilios frakcijos biologiniuose mėginiuose	Selektyvus surišimas arba derivatizavimas ir atskyrimas	Nustatykite, kuri sieros frakcija sukuria matuojamą signalą

Biologinių mėginių atveju šis skirtumas yra esminis. Shen ir kolegų 2011 m. laboratoriniame tyrime ir tyrime su pelių plazma matavimus metileno mėlynojo metodu ribojo foninė spalva, jautrumas ir ruošiant mėginį išlaisvinama rūgštims labili siera. Jų monobromobimano/HPLC metodas atskyrė sulfido darinį ir tirtomis sąlygomis aptiko mažesnes koncentracijas. Tai buvo analitinio validavimo darbas, o ne klinikinės diagnostinės ribos nustatymas ar gydymo poveikio įrodymas.

Kalibravimas ir panašiai pavadinti tyrimai

Kalibruokite pagal procedūroje apibrėžtus sulfidų etalonus, taikydami tokias pačias reakcijos ir optines sąlygas kaip mėginiams. Prieš perskaičiuodami mėginio sugertį, peržiūrėkite tuščiojo mėginio ir kontrolinių etalonų rezultatus. Tinkama kalibravimo kreivė nustato ryšį tiems etalonams; mėginio atgavimas parodo, ar šis ryšys išlieka matricoje.

Galiausiai, MBAS tyrime anijoninėms paviršinio aktyvumo medžiagoms nustatyti metileno mėlynasis naudojamas kitaip. Taikant EPA 425.1, jau esantis dažiklis susijungia su paviršinio aktyvumo medžiagomis ir yra ekstrahuojamas į organinę fazę. Sulfidų kolorimetrijoje dažiklis susidaro reakcijos metu. Nė viena iš šių analitinių procedūrų nėra vandens apdorojimo instrukcija. Prieš pasirinkdami reagentą ar interpretuodami mėlyną spalvą, nustatykite analitę ir reakciją.