Multi N/C 2100S總有機碳分析儀校準方法的建立

王 琳,孫國鼐

(天津市環(huán)境監(jiān)測中心,天津 300191)

·監(jiān)測技術·

Multi N/C 2100S總有機碳分析儀校準方法的建立

王 琳,孫國鼐

(天津市環(huán)境監(jiān)測中心,天津 300191)

以德國Analytikjena公司Multi N/C 2100S分析儀為例,研究建立了合理可行的總有機碳分析儀校準方法。在總有機碳分析儀檢定規(guī)程JJ G 821—2005的基礎上,增加零點漂移、直線性、標準曲線線性和檢出限4項特性指標,改變了準確性特性的判定方法。根據(jù)儀器的使用頻率和穩(wěn)定性,建議校準周期不超過2年。

TOC;總有機碳分析儀;校準方法

目前,國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局已經(jīng)發(fā)布了總有機碳分析儀檢定規(guī)程(JJ G 821—2005),但它是針對所有總有機碳分析儀的基本特性制定的通用方法,而不同型號的儀器具有自己的特性,特別是一些進口的先進儀器,其結構更復雜,測定的參數(shù)更多,所以,為滿足測量要求,在通用方法的基礎上還需增加其他特征計量參數(shù)的校準。筆者參照文獻[1]、[2],以及其他相同類型總有機碳分析儀的技術要求,以德國Analytikjena公司Multi N/C 2100S分析儀為例,研究建立了校準方法,其他型號總有機碳分析儀的校準可以參照實施。

1 測量原理

1.1 Multi N/C 2100S簡要原理

在專用催化劑存在的情況下,通過熱催化高溫氧化反應進行消解。樣品直接進入填充反應管中高溫區(qū),在載氣流中發(fā)生高溫催化和氧化反應(見下式),載氣同時也是氧化劑。

式中R代表含碳的物質。

將高溫分解的氣體在一個旋管冷凝器中冷卻,在接下來的總無機碳冷凝管中,冷凝水與測定用氣體分離,經(jīng)進一步干燥并除去腐蝕性氣體后,CO2測定用氣體通過NDIR(非散射紅外檢測器),NO測定用氣體通過氮氧檢測器(CLD或者CHD)。樣品注入到含酸的 TIC反應器,產(chǎn)生的CO2被吹掃出來,用 NDIR檢測器測定無機碳。CO2或者NOX的濃度每秒被測定幾次,可以得到信號隨時間變化的峰圖。峰面積與測試溶液中C或者N的濃度成比例。通過使用先前確定的標定方程則可計算樣品中C或者N的含量。

1.2 Multi N/C 2100S系統(tǒng)結構

Multi N/C 2100S分析儀包括以下主要組件:進樣組件(本臺儀器配有自動進樣器)、氣體管路系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、干燥和提純測量氣體組件、檢測器、顯示和操作元件、接頭、電氣單元等[2]。

1.3 技術依據(jù)

建立校準方法的主要依據(jù)為《水質總有機碳的測定方法——燃燒氧化非分散紅外吸收法》(HJ 501—2009)。

2 計量特性的選擇

《總有機碳分析檢定規(guī)程》(JJ G 821—2005)中的計量特性只有無機碳、有機碳檢測的示值誤差(即準確性)[3],無機碳、有機碳檢測重復性和絕緣電阻3項指標。根據(jù)1.1和1.2介紹的Multi N/C 2100S分析儀的測量原理及系統(tǒng)結構,筆者認為需要增加零點漂移和直線性2個指標[4]。另外,考慮到測量方法的技術要求,還需要增加標準曲線線性和檢出限2個指標。校準方法中選擇的主要技術指標列于表1。

表1 校準方法中主要技術指標

3 校準條件的選擇

3.1 環(huán)境條件

環(huán)境溫度:15～35℃;相對濕度:10%≤RH≤95%;電源要求:230 V(-15%,+10%),50 Hz;氣體供給:輸入壓力 2～4 bar;連接軟管:外徑6 mm,內徑4 mm。

3.2 校準設備

阻抗計:采用國家規(guī)定的直流500 V絕緣阻抗計。

3.3 標準物質

有機碳標準儲備液(ρ=1 000 mg/L):鄰苯二甲酸氫鉀標準溶液(GBW(E)080650),中國計量院標準物質研究所,不確定度為2%。

有機碳標準使用液(ρ=100 mg/L):準確吸取10.00 mL有機碳標準儲備液于100 mL容量瓶中,用蒸餾水(按 GB 13193—91方法獲得的不含CO2蒸餾水,以下簡稱“蒸餾水”)稀釋至刻度。

無機碳標準儲備液(ρ=1 000 mg/L):無水碳酸鈉溶液(GBW(E)080651),中國計量院標準物質研究所,不確定度為2%。

無機碳標準使用液(ρ=100 mg/L):準確吸取10.00 mL無機碳標準儲備液于100 mL容量瓶中,用蒸餾水稀釋至刻度。

質控樣為國家環(huán)境標準樣品研究所總有機碳標準樣品(GB 07—1967—2005,編號 206504),給定的不確定度達到本校準要求,在其有效期內使用。

4 校準項目及校準方法的選擇

4.1 一般檢查

外觀無影響工作的損傷、變形;各種標識清楚;接插件、開關、旋鈕接觸良好,機械連接部分緊密牢固。鋼瓶(氧氣)及連接處、儀器及所有接頭緊密,不漏氣;燃燒管內填充正確并且無堵塞現(xiàn)象,計量泵管中無空氣泡,蠕動泵無漏液現(xiàn)象;自動進樣器的活塞位置正確,絲桿上沒有臟污,針不彎曲,位置正確;銅絲或銀絲變黑程度沒有超過2/3。加滿體積分數(shù)為10%的磷酸和濃度為2 mol/L的鹽酸。

4.2 試驗準備及校正

開機預熱10～15 min,確認儀器各部件處于正常工作狀況。繪制總碳和總無機碳標準曲線,其相關系數(shù)滿足標準曲線的要求。

4.3 性能試驗方法

4.3.1絕緣電阻

儀器不連接供電電源,聯(lián)通其電源開關,將絕緣電阻表的一個接線端子接到電源插頭的相線上,另一接線端子接到儀器的接地端上,用絕緣電阻表測量儀器的絕緣電阻。

4.3.2重復性

在3.1的試驗條件下,測定零點校正液(蒸餾水)6次,各次指示值的平均值作為零點值。在相同條件下,測定中間標準溶液6次,計算6次量程測定值的相對標準偏差[5]。結果應符合重復性的要求。

式中:S——標準偏差;Ci——第i次測量值(已減去空白測量值——n次測量值的算術平均值(已減去空白測量值);n——測量次數(shù);CV——相對標準偏差。

4.3.3零點漂移

用零點校正液(蒸餾水),連續(xù)測定4 h。利用該段時間內的初期零值(最初的3次測定值的平均值),計算最大變化幅度相對于量程值的百分率,其結果應符合零點漂移的要求。

式中:Zd——零點漂移;Dmax——n次測量中的最大絕對值;Dzb——測量開始時儀器示值的絕對值;R——儀器最低量程檔的量程值。

4.3.4直線性

導入中間值標準溶液,在指示值穩(wěn)定后,讀取測量值。求出該量程測量值對應的總有機碳濃度與標準溶液的總有機碳濃度之差相對于量程值的百分率。其結果應符合直線性的要求。

式中:A——直線性;Di——標準溶液測量值;Db——標準溶液理論值;R——儀器最低量程檔的量程值。

4.3.5檢出限

通過分析一個標準樣品來計算,該樣品濃度為預期方法檢出限的2～3倍。對這個樣品進行7次連續(xù)平行測定,按以下計算方法計算:

當n=7,α=0.01,t(n-1),(1-α)=3.14

式中:MDL——檢出限;t——t分布系數(shù);S——平行測定的標準偏差。

4.3.6準確性

《總有機碳分析檢定規(guī)程》(JJ G 821—2005)中無機碳、有機碳檢測的準確性是以示值誤差的形式表示的,在實際工作中可以使用國家有證標準物質,其證書上給出了保證值范圍,所以只要結果在保證值范圍之內就說明測量的準確性已經(jīng)達到要求。這種判定方法更加方便實用。

筆者制定的準確性判定方法為:選擇1～3個濃度水平的國家有證標準物質,分別平行測定6次,計算其平均濃度,其結果在保證值范圍內即為合格。

5 校準周期的選擇

考慮到Multi N/C 2100S分析儀的使用頻率和穩(wěn)定性,建議校準周期不超過2年。在2次校準之間應對儀器進行期間核查。

6 結語

根據(jù)以上校準方法,對Multi N/C 2100S總有機碳分析儀進行校準,檢定結果表明:該儀器的絕緣阻抗大于20 MΩ;零點漂移為1.9%;定量重復性:50 mg/L時,相對標準偏差為0.05%;檢出限為0.5 mg/L;工作曲線相關系數(shù)為0.9997;國家有證標準物質的測定值在保證值范圍內。說明儀器達到該類型儀器的性能要求。實踐證明,所建校準方法便于操作,能夠滿足環(huán)境監(jiān)測測量要求。

[1]TJ/T 104—2003,總有機碳(TOC)水質自動分析儀技術要求[S].

[2]Analytikjena公司.Multi N/C 2100S分析儀說明書[Z].2007.

[3]JJ G 821—2005,總有機碳分析檢定規(guī)程[S].

[4]JJ F 1071—2000,國家計量校準規(guī)范編寫規(guī)則[S].

[5]金可勇,王亮梅,俞海英,等.用于水處理分析的總有機碳分析儀自校方法[J].水處理技術,2007,33(4):89-91.

Establishment of the Method for Multi N/C 2100S Calibrating Total Organic Carbon Analyzer

WANG Lin,SUN Guo-nai
(Tianjin Environmental Monitoring Center,Tianjin 300191,China)

With Multi N/C 2100S analyzer from Analytikjena,established the method for calibrating total organic carbon(TOC)analyzer.In addition to the parameters in TOC analyzer procedures(JJ G821-2005),4 indexes were added in the method,including zero drift,linearity,correlation with standard curve and examination limit.At the same time,the determination of accuracy was changed.According to the use frequency and stability of apparatus,it is suggested that the calibrating cycle should not be over two years.

TOC;total organic carbon analyzer;calibration method

X853

B

1674-6732(2011)-04-0009-03

10.3969/j.issn.1674-6732.2011.04.003

2011-02-10;

2011-03-03

王琳(1979—),女,工程師,碩士,從事環(huán)境監(jiān)測儀器分析工作。