实验7-电子教案 海水综合分析

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SO42-是海水中主要离子之一，在大洋中 的含量与氯度的比值十分恒定，然而在大 陆径流的影响较为明显的河口近岸区，比 值就相应的改变，随着冲淡作用的增强而 增大，故常通过这个比值的测定来研究大 陆径流的冲淡作用和海水的变质情况，所 以海水中SO42-的检测就很重要。
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四．实验步骤
1. 标准工作系列溶液的配制 从Cl-、SO42-标准溶液中移取溶液到50mL容 量瓶中，配制成10µg/mL、2µg/mL、0.4µg/mL 的3个浓度的工作系列溶液。 2. 淋洗液的选择 分别用3个不同浓度的淋洗液，以配制好的 2µg/mL的标准溶液进样。分析不同浓度淋洗液 对离子色谱中离子的保留时间和响应值的影响， 在3种不同浓度淋洗液中选择一种浓度最合适 的淋洗液。
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离子色谱法检测海水中的Cl－和SO42实验目的
了解海水的主要成分以及检测海水中Cl－和 SO42-的意义。 掌握离子色谱仪的工作原理及其使用方法。 掌握离子色谱淋洗液浓度的对保留时间及 灵敏度的影响。 掌握离子色谱图谱的数据分析方法。
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1940年Knudsen和Jacobsen将氯度定义为： 沉淀0.3285233千克海水中全部卤素所需银 原子的克数。测定海水盐度十分复杂，由于 海水中Cl-的含量远大于F-,Br－和I－，在实 践中人们一般由易于测定的氯度来间接计算 盐度。所以氯度通常通过Cl-的检测近似得 到，因此海水中Cl-的测定就非常重要 。
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海水综合分析
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未来的世界是海洋的世界。海洋资源的开 发利用和生态环境的保护都离不开海水化学 成分分析。然而海水基体复杂，不同组份的 含量差异大，干扰严重。目前，海水化学成 分分析方法多种多样，但以快速、准确、灵 敏、操作方便及易于现场监测的现代仪器分 析方法为主要发展方向。
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3. 工作曲线的绘制 在所选定的淋洗液浓度条件下，把 10µg/mL、2µg/mL、0.4µg/mL的标准工作 系列溶液用离子色谱进行检测，并绘制出 工作曲线。 4. 海水中Cl-和SO42-检测 将海水稀释2000倍进入离子色谱检测， 利用工作曲线，计算出海水中Cl-、SO42-的 浓度。
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由于不同的阴离子和固定相R的作用力不同，导 致不同离子在色谱柱中的保留时间不同，从而使 样品组分得到分离 。 抑制器的作用与工作原理 淋洗液带着被分离的阴离子通过抑制器，使与 之之配对的阳离子全部转换成H+。例如淋洗液 Na2CO3+ NaHCO3通过抑制器转换为H2CO3溶液降低 基底电导，样品NaCl和Na2SO4通过抑制器后，变 成HCl和H2SO4，提高样品电导，再进入电导检测 器。利用HCl和H2SO4的电导响应，得到色谱峰。
水中水溶性微量维生素 VB1 （硫胺素）和 VB12 （钴维
生素）的存在对赤潮的生物生长与繁殖具有一定的 促进作用。 厦门海域有赤潮现象吗？ 如何得到赤潮海水？
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实验原理 ： HPLC 是分析水溶性维生素混合物的有效
3）Cl-、SO42-标准溶液
称取0.1648克分析纯NaCl和0.1479克分析纯 Na2SO4溶于100mL水中，得到1000µg/mL的Cl-、 SO42-标准溶液。
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4）淋洗液 已配制好的3个浓度的淋洗液，分别为： 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.
的回归方程和相关系数。
3.海水样品的测定
将富集后的海水样试液直接进样分析。根据保留值
定性，根据工作曲线计算实际海水的维生素B12含量。
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实验注意事项：
1）更换流动相时，必须采用不含缓冲液和流动相或纯
水过渡？（为什么？） 2）海水中VB12呈现红色，注意观察它在固相萃取柱注 柱头的富集和洗脱的颜色变化。 3 ）本实验样品不是真实的赤潮海水（为什么？） ，
方法，由于海水中维生素含量很低，故需浓缩后测定 。固相萃取是目前常用的微量样品分离富集技术，其 原理是利用选择性吸附与选择性洗脱的液相色谱分离 原理，使液体样品通过一吸附剂小柱，保留其中某些 组分，再选用适当溶剂冲洗杂质，后用少量溶剂迅速
洗脱，从而达到快速分离净化与浓缩的目的。
本实验采用 C18 固相萃取柱富集海水中微量 VB12 ，用 RP-HPLC测定海水中的维生素B12含量。
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抑制器工作原理简图
H2CO3 HCl，H2SO4 SO42Cl－ CO32H+ H+
Na＋
阳离子 交换膜
阳 极 室 产 生 H+ H2O-e 1/2O2+H+
阴 极 室
H2O+e 1/2H2+OHNa2CO3， NaHCO3
所以氯度通常通过cl的检测近似得到因此海水中cl综合化学实验综合化学实验化学化工学院comprehensivechemicalexperimentssoso4422是海水中主要离子之一在大洋中是海水中主要离子之一在大洋中的含量与氯度的比值十分恒定然而在大的含量与氯度的比值十分恒定然而在大陆径流的影响较为明显的河口近岸区比陆径流的影响较为明显的河口近岸区比值就相应的改变随着冲淡作用的增强而值就相应的改变随着冲淡作用的增强而增大故常通过这个比值的测定来研究大增大故常通过这个比值的测定来研究大陆径流的冲淡作用和海水的变质情陆径流的冲淡作用和海水的变质情况所以海水中以海水中soso4422的检测就很重要
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二．实验原理
1）检测海水中Cl－和SO42-的意义 海水的盐度在海洋学各个分支学科都得 到广泛的应用，海水的物理性质（如密度， 电导、折射率等）与盐度都有直接的函数 关系；由于海水主要元素之间存在一定的 恒比关系，因此可以利用盐度来估计其他 主要离子的含量。
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三．试验仪器与试剂
1.仪器 1）美国戴安公司ICS—1500离子色谱仪。 2）YSA8186-2# 阴离子分离柱、自制电自生 抑制器、732型电导检测器（瑞士万通公司 制造）组装而成的离子色谱仪。
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NaF
NaCl
NaNO3 Na2HPO4
Na2SO4
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Conductivity ～ ～ Conductivity
背景电导： Na2CO3 / NaHCO3 (700μS)
HF HCl HNO3 H3PO4
H2SO4
背景电导： H2CO3 (15μS)
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离子色谱仪基本构成
流 动相
保护柱 进样器
色谱图
检测池
F-
分离柱
ClNO2-
泵
抑制器
检测器
Br-
NO3-
SO42HPO42-
输液
进样
分离
检测
数据记录
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2.试剂 1）实际海水 经过滤及抽滤后海水，作为实际未知海水样品 （约含Cl-18980µg/mL，SO42- 2649.4 µg/mL）
思考题
1. 不同浓度淋洗液对离子的保留时间和响应值有何 影响，为什么会有这种影响？ 2. 为何要把海水稀释2000倍再进样？
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海水中微量维生素B12的测定
研究背景：赤潮是一类严重的海洋污染现象，通常
认为它与海水中的氮磷等元素的富营养化有关，海
厦门大学位于海边，你对海洋科学了解多少？
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我国拥有辽阔的海域，国家十分重视海洋科学的发展。
国家 863 计划也把近岸海水的溶解氧、 pH 、 -2 价硫、
氨氮检测仪器的研制列为研究课题，各种光、电传感 器、探针等新技术已开始用于海水分析。 本实验海水取自厦门大学海滨浴场，经过滤后洁净 海水室温保存。通过海水综合分析实验，使学生掌握 多种仪器分析方法，并培养学生的综合实验技能和创 新思维能力。
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五．数据处理与记录
1. 把3个不同浓度淋洗液条件下的离子色谱图进行 比较，分析不同浓度淋洗液对色谱谱图的影响。 2. 绘制出工作曲线并计算其相关系数。 3. 通过工作曲线，计算海水中Cl-、SO42-的含量。
馏水冲洗，吹干。最后用 0.5mL 甲醇洗脱吸附在小柱
上的维生素，用二次水定容1.00mL，摇匀。
为什么海水中VB12不能直接测定？ 固相萃取原理是什么？为什么要“活化” ？
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2.工作曲线的绘制 于 5 个 10mL 容 量 瓶 中 分 别 移 入 0.20mL 、 0.40mL 、 0.60mL 、 0.80mL 、 1.00mL 0.20mg/mL 维生素B1 和 B12 标 准混合液，用二次水定容，分别进样分析。计算相应
而是在海水样中加入少量的VB12 。
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思考题
某文献采用 Ultrasphere ODS （ 4.6×250 ），流动相为甲醇
－水（40：60，体积比）含0.05mol/L ，出峰顺序维生素B12在
前，维生素B1在后，正好与本实验相反。你认为这两种结果都 正确吗？如何正确地确定色谱峰的归属。
NaCl，Na2SO4
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综合化学实验 Nave ,NaCl, NaNO3 Na2HPO4, Na2SO4 背景电导： Na2CO3 / NaHCO3 (700μS)
Conductivity
抑 制 器 的 作 用
废液
～ ～
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本实验围绕海水样品，开展下列实验：
离子色谱法检测海水中的Cl－和SO42 海水中微量维生素B12的测定 荧光分光光度法测定海水中的微量氟 海水中活性磷酸盐的测定 海水中叶绿素a的荧光分析石 墨炉原子吸收法测定海水中的铅离子 在线分离富集ICP－AES测定海水中多种元素
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2）离子色谱的分离与检测原理 被测阴离子与色谱柱上的交换基团进行交 换，对于阴离子分离柱，若交换基团是CO32-， 于是有以下的交换过程 R—CO32- ＋Cl－ R—Cl ＋CO32色谱柱 R ClClCO32Cl-
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实验步骤
1.海水样品中的维生素的富集 C18固相萃取柱经5mL甲醇活化及2mL蒸馏水冲洗后进行 海水的富集。取 100mL 海水，分次用注射针筒吸取并
注入 C18 预处理小柱，富集其中的维生素。后用 2mL 蒸
Retention time
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3）分析原理： 利用被测样品的电导对浓度的线性关系，配 置一系列已知浓度的标准溶液，做出工作曲线， 然后通过待测样品的响应值计算其浓度。
电导 未知样品响应值
计算得到未知样品浓度
浓度
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