วิธีเมทิลีนบลูสำหรับการวัดซัลไฟด์

วิธีเมทิลีนบลูสำหรับซัลไฟด์วัดซัลไฟด์โดยเปลี่ยนซัลไฟด์ให้เป็นสีย้อมสีน้ำเงิน แล้ววัดค่าการดูดกลืนแสงที่เกิดขึ้น เมทิลีนบลูเป็นผลิตภัณฑ์ของปฏิกิริยาที่ให้สัญญาณสำหรับการวิเคราะห์ การเติมเมทิลีนบลูจากขวดลงในน้ำไม่ใช่การทดสอบนี้

ส่วนที่ยากมักเป็นการรักษาตัวอย่างให้ยังคงเป็นตัวแทนของสิ่งที่เก็บมาจนกว่าปฏิกิริยาจะเกิดขึ้น การอ่านค่าการดูดกลืนแสงอย่างแม่นยำไม่อาจกู้คืนซัลไฟด์ที่หลุดออกหรือถูกออกซิไดซ์ระหว่างการเก็บตัวอย่างได้ และไม่อาจแยกไฮโดรเจนซัลไฟด์อิสระออกจากกลุ่มสารกำมะถันอื่นที่ถูกปลดปล่อยระหว่างการเตรียมตัวอย่างได้เช่นกัน

อะไรทำให้เกิดสีน้ำเงิน?

ใน วิธี EPA 376.2 ซัลไฟด์ทำปฏิกิริยากับไดเมทิล-p-ฟีนิลีนไดเอมีนในสภาวะที่มีเฟอร์ริกคลอไรด์ ทำให้เกิดเมทิลีนบลู รีเอเจนต์ที่เป็นกรดสร้างสภาวะที่เอื้อต่อการเกิดสีย้อม จากนั้นเครื่องมือจะวัดการดูดกลืนแสงของสารละลายที่ได้

ปฏิกิริยาในเชิงแนวคิดคือ:

ซัลไฟด์ + N,N-ไดเมทิล-p-ฟีนิลีนไดเอมีน + Fe(III) ภายใต้สภาวะกรด → เมทิลีนบลู → การวัดค่าการดูดกลืนแสง

นี่คือแผนผังเชิงวิเคราะห์ ไม่ใช่สมการปฏิกิริยาที่ดุลแล้ว สูตรและความเข้มข้นของรีเอเจนต์ ระยะเวลาการเกิดสี ความยาวคลื่น และความยาวทางเดินแสงต้องอ้างอิงจากวิธีที่เลือกใช้

รายละเอียดเหล่านี้ใช้แทนกันไม่ได้ EPA 376.2 กำหนดให้วัดที่ 625 nm ส่วนขั้นตอน Hach 8131 ที่จัดทำไว้สำหรับเครื่อง DR/5000 ใช้ 665 nm ค่าจากเอกสารวิชาการเกี่ยวกับการดูดกลืนแสงของเมทิลีนบลู ไม่สามารถใช้แทนการตั้งค่าและการสอบเทียบของการทดสอบเฉพาะวิธีได้

กำหนดส่วนของซัลไฟด์ที่ต้องการวัดก่อนเก็บตัวอย่าง

“ความเข้มข้นของไฮโดรเจนซัลไฟด์” อาจทำให้เป้าหมายการวัดที่แตกต่างกันดูเหมือนเป็นสิ่งเดียวกัน ในน้ำ H₂S และ HS⁻ ที่ละลายอยู่มีความสัมพันธ์กันผ่านเคมีกรด–เบส สัดส่วนของทั้งสองขึ้นอยู่กับสภาวะต่าง ๆ รวมถึง pH การทำให้ตัวอย่างเป็นกรดเปลี่ยนสัดส่วนดังกล่าว ไม่ได้รักษาสัดส่วนเดิมไว้ให้ตรวจวัดภายหลัง

EPA 376.2 ครอบคลุมซัลไฟด์ทั้งหมดและซัลไฟด์ที่ละลายอยู่ในตัวอย่างน้ำและของเสียที่ระบุไว้ แต่ไม่รวมซัลไฟด์ที่ไม่ละลายในกรด ดังนั้นคำว่า “ทั้งหมด” ในรายงานที่ใช้วิธีนี้จึงไม่ควรตีความว่าหมายถึงสารประกอบทุกชนิดที่มีกำมะถันในขวด ซัลเฟตเป็นสารเป้าหมายในการวิเคราะห์อีกชนิดหนึ่ง และวิธีนี้อาจตรวจไม่พบโลหะซัลไฟด์ที่ไม่ละลายในกรด

ก่อนเปรียบเทียบผลจากห้องปฏิบัติการสองแห่ง ให้สอบถามว่าแต่ละขั้นตอนวิเคราะห์ได้ซัลไฟด์ส่วนใด และตรวจสอบฐานการรายงานด้วย: mg/L ในรูปกำมะถันกับ mg/L ในรูป H₂S เป็นการรายงานมวลคนละฐาน ตัวเลขที่ตรงกันแต่หน่วย การเตรียมตัวอย่าง และนิยามของสารเป้าหมายไม่ตรงกัน ไม่ได้หมายความว่าผลสอดคล้องกัน

ลำดับงานที่ช่วยรักษาความถูกต้องของการวัด

ใช้ลำดับต่อไปนี้เมื่อตรวจทานลำดับงานที่ห้องปฏิบัติการเสนอ ภาพประกอบหน้าปกแสดงปฏิกิริยาและการอ่านค่าทางแสง ส่วนตารางนี้ระบุการตัดสินใจที่ต้องทำก่อนถึงขั้นตอนเหล่านั้น

สรุป Standard Methods 4500-S²⁻ D ของ NEMI กำหนดให้ตัวอย่างสัมผัสอากาศน้อยที่สุด และให้วิเคราะห์ทันทีหรือเก็บรักษาด้วยซิงก์อะซีเตตตามที่ระบุ ขั้นตอนการเก็บรักษาสำหรับซัลไฟด์ทั้งหมดยังใช้สภาวะด่างและขวดที่บรรจุเต็มด้วย ข้อกำหนดเหล่านี้เป็นส่วนหนึ่งของวิธีจัดการตัวอย่าง ไม่ใช่เพียงแนวปฏิบัติทั่วไปของห้องปฏิบัติการ

สารรบกวนอาจทำให้ค่าของตัวอย่างต่ำกว่าความเป็นจริง

สรุป Standard Methods ฉบับเดียวกันระบุถึงสารรีดิวซ์ที่ยับยั้งการเกิดสีน้ำเงิน โลหะที่ก่อให้เกิดซัลไฟด์ไม่ละลายน้ำซึ่งได้กลับคืนมาในการวิเคราะห์ได้น้อย และเฟอร์โรไซยาไนด์ที่ทำให้เกิดสีน้ำเงินได้เอง ความเข้มข้นของซัลไฟด์ที่สูงมากก็อาจยับยั้งปฏิกิริยาได้เช่นกัน

ดังนั้น หลอดที่มีสีจางจึงอาจมีหลายสาเหตุ ได้แก่ ซัลไฟด์มีน้อย การสูญเสียก่อนวิเคราะห์ การได้กลับคืนไม่ครบ หรือการเกิดสีถูกยับยั้ง ส่วนหลอดที่มีสีเข้มอาจมีสีจากสารรบกวน สีและความขุ่นต้องได้รับการแก้ค่าพื้นหลังตามที่วิธีกำหนด การหักค่าแบลงก์น้ำที่เลือกขึ้นเองอาจไม่เพียงพอ

การตรวจสอบที่มีประโยชน์คือเติมซัลไฟด์ในปริมาณที่ทราบลงในตัวอย่างที่เป็นตัวแทน แล้วนำไปผ่านการเตรียมตัวอย่างที่เกี่ยวข้อง หากวิเคราะห์ไม่พบปริมาณที่เพิ่มขึ้นตามคาด ต้องตรวจสอบเมทริกซ์หรือลำดับงาน ข้อกำหนดการควบคุมคุณภาพใน EPA 9030B แสดงให้เห็นว่าเหตุใดตัวอย่างเมทริกซ์ที่เติมสารมาตรฐานจึงต้องผ่านวิธีทั้งหมด ควบคู่กับแบลงก์และสารมาตรฐานตรวจสอบ การเติมสารมาตรฐานเฉพาะทันทีก่อนอ่านค่าไม่สามารถประเมินการสูญเสียในขั้นตอนก่อนหน้าได้

ตัวอย่างภาคสนาม: น้ำร้อนทำให้ระเบียบวิธีที่ดูเรียบร้อยใช้ไม่ได้ตามคาด

การศึกษาเยลโลว์สโตนของ USGS ที่รายงานใน Open-File Report 2010-1192 เปรียบเทียบขั้นตอนเมทิลีนบลูสองแบบกับวิธีอิเล็กโทรดเลือกจำเพาะต่อไอออน โดยใช้ตัวอย่างน้ำจากแหล่งความร้อนใต้พิภพที่ผ่านการเก็บรักษา

ผลจากอิเล็กโทรดสูงกว่าอย่างสม่ำเสมอ นักวิจัยระบุว่าการออกซิเดชันและการที่ H₂S หลุดออกเป็นก๊าซเป็นปัญหาในตัวอย่างร้อน การผสมรีเอเจนต์ให้เกิดสีเข้าด้วยกันก่อนเติมตัวอย่างให้ผลการวัดสีสูงขึ้นเล็กน้อย แต่ก่อให้เกิดปัญหาอีกอย่างหนึ่ง: รีเอเจนต์ที่ผสมแล้วเสื่อมสภาพอย่างรวดเร็ว ทำให้จังหวะเวลาเป็นแหล่งของความไม่เที่ยงในการวัด นอกจากนี้ ตัวอย่างเจ็ดตัวอย่างยังมีไทโอซัลเฟตในระดับความเข้มข้นที่ผู้เขียนเชื่อมโยงกับแนวโน้มที่การวัดสีจะให้ค่าต่ำกว่าความเป็นจริง

สำหรับน้ำจากแหล่งความร้อนใต้พิภพที่ศึกษา ผู้เขียนเห็นว่าควรทำให้ตัวอย่างคงสภาพทันทีด้วยสารต้านออกซิเดชันในสภาวะด่าง แล้วจึงวัดด้วยอิเล็กโทรด นี่เป็นข้อค้นพบเฉพาะด้านการเลือกวิธีสำหรับน้ำร้อน ไม่ใช่หลักฐานว่าการวัดด้วยอิเล็กโทรดทุกแบบดีกว่าการทดสอบด้วยการวัดสีทุกแบบ

เลือกวิธีให้ตรงกับคำถาม

ความแตกต่างในตัวอย่างชีวภาพมีความสำคัญมาก ในการศึกษาปี 2011 ของ Shen และคณะในห้องปฏิบัติการและพลาสมาของหนู การวัดด้วยเมทิลีนบลูมีข้อจำกัดจากสีพื้นหลัง ความไว และกำมะถันที่ถูกปลดปล่อยด้วยกรดระหว่างการเตรียมตัวอย่าง วิธีโมโนโบรโมไบเมน/HPLC ของคณะผู้วิจัยแยกอนุพันธ์ของซัลไฟด์และตรวจพบความเข้มข้นที่ต่ำกว่าได้ภายใต้สภาวะที่ทดสอบ งานนี้เป็นการตรวจสอบความใช้ได้เชิงวิเคราะห์ ไม่ใช่เกณฑ์ตัดสินเพื่อการวินิจฉัยทางคลินิกหรือหลักฐานของผลการรักษา

การสอบเทียบและการทดสอบที่มีชื่อคล้ายกัน

สอบเทียบด้วยสารมาตรฐานซัลไฟด์ที่กำหนดไว้ในขั้นตอน โดยใช้สภาวะปฏิกิริยาและสภาวะทางแสงเดียวกับตัวอย่าง ทบทวนผลแบลงก์และสารมาตรฐานตรวจสอบก่อนแปลงค่าการดูดกลืนแสงของตัวอย่าง เส้นโค้งสอบเทียบที่ไม่มีปัญหาแสดงความสัมพันธ์สำหรับสารมาตรฐานเหล่านั้น ส่วนการได้กลับคืนจากตัวอย่างแสดงว่าความสัมพันธ์นั้นยังใช้ได้ในเมทริกซ์หรือไม่

ท้ายที่สุด การทดสอบ MBAS สำหรับสารลดแรงตึงผิวประจุลบ ใช้เมทิลีนบลูในลักษณะที่ต่างออกไป ใน EPA 425.1 สีย้อมที่มีอยู่แล้วจับกับสารที่ออกฤทธิ์ต่อพื้นผิว และถูกสกัดเข้าสู่เฟสอินทรีย์ ส่วนการวัดสีเพื่อวิเคราะห์ซัลไฟด์ทำให้เกิดสีย้อมขึ้นมา ทั้งสองขั้นตอนวิเคราะห์ไม่ใช่คำแนะนำในการบำบัดน้ำ ต้องระบุสารเป้าหมายและปฏิกิริยาก่อนเลือกรีเอเจนต์หรือตีความสีน้ำเงิน