水中含氮污染物质于离子层析仪之检测与分析

水中含氮污染物質於離子層析儀之檢測與分析永達技術學院生物科技系製作者：孫志誠日期：98年10月16日大綱水中含氮無機物質水中含氮物質之反應性水中含氮陰陽離子之檢測離子層析儀（IC）簡介含氮污染物離子層析儀之檢測與分析結論水中含氮無機物質無機態氮之氧化數可由-3至+5，存在於氣態以及液態溶液中，其形式及氧化數列示如下：NH4+N2N2ONONO2-NO3-(-3)(0)(+1)(+2)(+3)(+5)在水溶液中仍以NH4+，NO2-以及NO3-為主。毒性順序為NO2-NH4+NO3-。水中含氮無機物質-氮循環水中含氮物質之反應性-氨氮（NH4+及NH3）氨在水中易解離成銨離子，如下式所示：NH3+H2O→NH4++OH-氨氮在pH8的水中，主要以離子態NH4+存在，分子態NH3含量僅約4-7%。NH3之毒性較之NH4+高出甚多。可氧化生成NO2-或NO3-。還原生成N2。水中含氮物質之反應性-亞硝酸氮（NO2-）氨氮氧化之中間產物，毒性強，水中生物容許量低。NH4+NO2-NO3-2NO2-+O2→2NO3--------------------------(1)2HNO2-+O2→2HNO3→2H++2NO3-----(2)水中含氮物質之反應性-硝酸氮（NO3-）氨氮自然氧化之最終產物。毒性較低，水體容許量高。水中硝酸鹽含量過高，容易引發膀胱癌〈BladderCancer〉及卵巢癌〈OvaryCancer〉水中硝酸根離子一遇到口水中的消化酵素，即轉變為亞硝胺。嬰兒藍嬰症之原兇。人體每天吃進的硝酸鹽，蔬菜佔86%。水中含氮物質之反應性-硝酸氮（NO3-）（續）一般民眾所喝的飲用水中硝酸鹽氮〈NO3--N〉濃度控制在10mg/L〈相當於硝酸鹽濃度44.3mg/L〉，若飲用水中硝酸鹽濃度高過此值，就必須加以去除。我國飲用水及地下水中NO3-及NO2-之相關法規限值NO3-(mg/LasN)NO2-(mg/LasN)地下水污染監測基準第一類5─第二類25─地下水污染管制基準第一類101第二類10010飲用水水質標準100.1飲用水水源水質標準100.1註：(1)第一類：飲用水水源水質保護區內之地下水。(2)第二類：第一類以外的地下水。水中含氮陰陽離子之檢測傳統顯色法（UV-Vis）：–NH4+:Nessler(納式)試劑，K2HgI4之氫氧化鈉溶液，形成黃褐色膠體，λ=425nm分析。–NO2-：磺胺與NO2-形成偶氮化物，再與N-(1-Naphthyl)-EthylenediamineDihydrochloride）偶合，形成紫紅色偶氮化物，λ=543nm分析。–NO3-：NO3-在95C之硫酸溶液中與馬錢子鹼生成黃色複合體，λ=410nm分析。離子層析儀分析（IC）：IC簡介與原理分析原理IC基本架構與功能離子層析儀（IC）簡介IC簡介:分析原理-色層分析（Chromatography）氣相色層分析（GasChromatography，GC）液相色層分析（LiquidChromatography，LC）–高效能液相色層分析，(HighPerformanceLiquidChromatography,HPLC)–離子層析，(IonChromatography,IC)薄層色層分析（Thin-LayerChromatography,TLC）IC簡介:分析原理-離子層析Ionhromatography•利用層析技術分析陰陽離子成份。•何謂陰陽離子：物質溶解於溶液中並帶＋及-電荷。IC簡介:陰離子IC量測範例0246810121416Retentiontime(min)08mSF-NO3-SO42-Cl-NO2-Br-HPO42-↓↓IC簡介:陽離子IC量測範例02468101214Retentiontime(min)01234Na+NH4+K+Mg2+Ca2+µS可經過稀釋或萃取分析各類濃度樣品承受高濃度樣品(利用稀釋方法)檢測低濃度樣品(利用濃縮方法)可達Sub-PPb偵測範圍大IC簡介:IC量測特色IC簡介:多種氧化數成分分析（NO2-&NO3-,SO32-&SO42-等）0246810121416Retentiontime(min)08mSF-NO3-SO42-Cl-NO2-Br-HPO42-↓↓02468101214Retentiontime(min)0.0AU0.2Fe3+Cu2+Ni2+Zn2+Co2+Cd2+Mn2+Fe2+IC簡介:不同價數離子之分離分析（Fe3+&Fe2+,Cr3+&Cr6+等.）IC簡介:IC基本架構IC簡介:IC儀器構造主要部分樣品注射部分：注射回路方法樣品分離部分：離子交換分離偵測部分：導電度偵測IC簡介:IC分析操作基本流程圖EluentPumpColumnDetector打入（Pumping）分離（Separation）偵測（Detection）紀錄（Recording）F-NO3-SO42-Cl-NO2-Br-HPO42-SampleinjectionvalveSuppressorDetectioncell注射Injection開始分析廢液樣品流洗液至分離部分注射閥樣品樣品進入廢液流洗液至分離部分IC簡介:IC儀器構造-樣品注射部分（注射回路方法）樣品回路緩慢流出中等速度流出快速流出IC簡介:IC儀器構造-樣品分離部分（離子層析樣品分離之示意圖）暫時狀態流洗液ＳＯ４２－ＣＯ３２－ＣＯ３２－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋ＳＯ４２－ＣＯ３２－ＳＯ４２－ＣＯ３２－ＣＯ３２－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－Ｃｌ－＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋Ｃｌ－ＨＣＯ３－ＣＯ３２－ＣＯ３２－ＣＯ３２－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋ＣＯ３２－ＳＯ４２－ＨＣＯ３－Ｃｌ－ＳＯ４２－Ｃｌ－ＨＣＯ３－ＣＯ３２－ＣＯ３２－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－ＣＯ３２－ＣＯ３２－ＣＯ３２－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－TemporalcourseIC簡介:IC儀器構造-樣品分離部分（離子交換分離機構）ＣＯ３２－ＨＣＯ３－ＣＯ３２－ＨＣＯ３－ＣＯ３２－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－ＣＯ３２－ＨＣＯ３－ＣＯ３２－＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋ＨＣＯ３－ＳＯ４２－ＣＯ３２－ＣＯ３２－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－ＨＣＯ３－Ｃｌ－＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋IC簡介:IC儀器構造-偵測部分（抑制器（Suppressor）之角色）WasteBackGround：Na2CO3/NaHCO3(700μS)NaF,NaCl,NaNO3Na2HPO4,Na2SO4～～RetentiontimeConductivityNaFNaClNaNO3Na2HPO4Na2SO4BackGround：Na2CO3/NaHCO3(700μS)～～RetentiontimeConductivityHFHClHNO3H3PO4H2SO4RetentiontimeBackGround：H2CO3(15μS)ConductivityIC簡介:IC儀器構造-偵測部分（抑制器（Suppressor））連接在導電度偵測器之前增加分析物的導電度增加敏感度（sensitivity）Na+,Cl-H+,Cl-降低流洗液(Eluent)的導電度:減少雜訊（noise）Na+,HCO3-H2CO3Na+,OH-H2O離子層析儀（IC）分離及分析nitrite及nitrate之標準圖譜含氮污染物離子層析儀之檢測與分析硝酸根離子(NO3-)IC分析檢量線含氮污染物離子層析儀之檢測與分析結論:IC之分析可不受試樣中其他離子之干擾，為一可信度極高之分析方法，分離之技術在於分離管柱之選擇，以及流洗液之配製。感謝聆聽，敬請指教。