利用 UV/Vis 分光光譜儀自動分析水中亞硝酸鹽

FIA儀器原理儀器設備簡介

FIA動畫實驗範例實驗影片

FIA 原理• 流動注入分析系統（ FIA ， Flow Injection Analysis)• 利用樣品注入閥將樣品溶液注入載送液中 , 並與試劑混合反應後進行偵測• 即使樣品和試劑混合尚未達穩定平衡 , 偵測器仍能偵測且再現性高• 具分析快速、高再現性、無污染、試劑用量少、設備簡單、易於自動化及系統多變化性等優點

FIA這些溶液將混合成載送液

樣品注入管線及迴圈管

FIA 原理1. 樣品注入載送液2. 樣品和載送液混合分 散開3. 隨著載送液持續的推 進將混合處推向偵測 器並測得訊號4. 載送液持續在管內流 動且將樣品帶離偵測 器

Carrier

Carrier

Carrier

Carrier

sampleInjection

Dispersion

Detection

Washout

FIA 基本裝置 - 蠕動式 pump• FIA 糸統中最常使用的是蠕動式 pump• 為 FIA 系統中帶動溶液流動的裝置• 其主要是有由一個馬達帶動的轉輪，其上等具分佈 8 個可自由轉動的滾筒• 接著將蠕動軟管套夾在弧形壓片跟滾筒間，藉著轉輪等速轉動，軟管內溶液則被擠壓著往前定速流動

FIA 基本裝置 - 蠕動式 pump

pump 藉由滾輪將溶液擠壓引入系統的軟管中

FIA 基本裝置 - 蠕動式 pump• 其流速相當穩定，且不因溶液黏度或 FIA 系統中的壓力而造成流速改變• 一台 pump 可同時提供多管道使用 ( 一般為 4 個管道 )• 每一管道的流速可由蠕動軟管內徑大小來控制

FIA 基本裝置 - 樣品注入閥• 最常使用的為旋轉式樣品注入閥• 先讓樣品溶液把迴管裝滿 ( 注入閥位置轉向 LOAD)• 接著將注入閥轉至 INJECT 位置• 此時載送液即會將注入的樣品帶入混合管中進行反應• 迴管內的樣品體積就是樣品注入的體積，所以會得到很好的再現性

FIA 基本裝置 - 連接管徑• 反應管是一般由鐵氟龍製成的 0.5 mm 內徑細管，有時為了增加分散或減少分散也使用 0.75mm 或0.3~0.4mm 的管徑。

FIA 基本裝置 - 檢測器• FIA 所用的偵檢器非常多，一般用於定量上的儀器幾乎都可以作為偵檢器，使用最多的是 UV/Vis吸收光度計。 其中 UV-Vis 偵測裝置如下所示

UV-Vis 光源 偵測器

混合溶液進樣方向

Cell

FIA 動畫

實驗目的• 以流動注入自動分析儀 (Flow Injection Analyzer) 配合可見光 / 紫外線分光譜儀，自動分析水中的亞硝酸鹽的濃度

實驗原理亞硝酸離子 磺酸胺 (sulphanilamide)

重氮磺胺離子(diazinium ion) 鹽酸奈乙二胺(N-(1-naphthyl)-ethylenediamine HCL)

偶氮染料 (pink azo dye)

酸性環境下

實驗原理• 利用流動注入自動分析儀 (Flow Injection Analyzer) 將上述藥品混合反應偵測• 生成的粉紅色偶氮染料 (pink azo dye) 可用UV-Vis 做定量• 其最大吸收波長於 543nm

儀器設備及藥品配製 • JASCO 7800 可見光 / 紫外線光譜儀• EFE-300 流動注入自動分析儀• 酸性磺胺試劑 (HSUL)• 鹽酸奈乙二胺試劑 (NED) • NO2標準液

實驗步驟• 酸性磺胺試劑 (HSUL)： 將 2g 的 sulphanilamide (SUL) 溶於 100mL 的 15%v/v HCl 中• 鹽酸奈乙二胺試劑 (NED)： 將 0.3g 的 N-(1-naphthyl)- ethylenediamine HCL(NED) 溶於 100mL 水中• NO2標準液： 將 0.345g 的亞硝酸鈉 (sodium nitrite) 溶於 1L 的蒸餾水中，此溶液濃度為 5000μM• 以吸量管量取 NO2 標準液，將其稀釋成 10~70 μM 七個以上之不同濃度的標準溶液，備用

儀器操作 --UV-Vis 光譜儀• 打開可見光 / 紫外線光譜儀和記錄器的電源，熱機 15 分鐘• baseline校正• 測量參數設定

儀器操作 -- 流動注入自動分析儀 (FIA) FIA 管線之安裝 :• 分別將 Reagent 1 、 Reagent 2 、 Carrier 及Waste四條耐壓管夾在耐壓管固定夾兩端，按壓在卡座上 ( 如下圖 )

儀器操作 -- 流動注入自動分析儀 (FIA)將耐壓管個別置入下列溶液：

• 將 Reagent 1 的耐壓管放入 HSUL 溶液中• 將 Reagent 2 的耐壓管放入 NED 溶液中• 將 Carrier 的耐壓管放入蒸餾水中

儀器操作 -- 流動注入自動分析儀 (FIA)• 確定溶液流向朝下並將幫浦的流速設定為 30• 取出 UV 光譜儀主機中的流動樣品槽，將其斜放約 45 度，以除去堵塞在樣品槽中的氣泡• 確認管路系統中無氣泡後，將流動樣品槽放回樣品槽中

(請參見影片一)

儀器操作 -- 流動注入自動分析儀 (FIA)樣品之測量 ( 時間掃描法 )• 以 Reagent 1 、 Reagent 2 及 Carrier 當作溶劑 • 將樣品注入管迅速置於標準液中，並馬上將管流板上的注入閥轉至” LOAD” 位置，讓標準液進入樣品圈中 • 確認無氣泡滯留於樣品圈中後，再將注入閥轉至” INJECT” 的位置並立刻將樣品注入管從標準液中取出

(請參見影片二)

儀器操作 -- 流動注入自動分析儀 (FIA)• 待吸收波峰出現後，即可重複上步驟，開始進行下個標準液之測量• 整個實驗需在 10 分鐘內完成

儀器操作 -- 流動注入自動分析儀 (FIA)FIA 管線清理• 實驗結束後，將所有耐壓管皆放入去離子水中，令去離子水流過整個管路系統約 5 分鐘 • 同時將樣品注入管置於去離子水中，旋轉注入閥反覆在” LOAD” 與” INJECT” 間作切換以清洗樣品圈

實驗操作影片 (ㄧ )

▲請點選影片放

實驗操作影片 ( 二 )

▲請點選影片放

Reference

• Principles of Instrumental Analysis, 5th, SKOOG