[仪器说]紫外可见分光光度计之检出限高孰之过

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2019/08/02
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紫外可见分光光度计之检出限高孰之过
检出限是指对某一特定的分析方法，在给定的置信水平内，可以从样品中检测待测物质的最小浓度或最小量，一般将3倍空白值的标准偏差（测定次数≧20）相对应的质量或浓度称为检出限。
GB7467-87二苯碳酰二肼分光光度法水质六价铬的测定要求六价铬最低检出量为0.2ug，最低检出浓度为0.004mg/L，即该标准要求的检出限为最低检出量0.2ug，最低检出浓度为0.004mg/L。我决定用该方法对单位06年购买的岛津UV-1700紫外可见分光光度计的检出限做次检测。
因检出限一般是3倍空白值的标准偏差（测定次数≧20）相对应的质量或浓度值，我需要测定大于等于20个空白试样的吸光度值并计算出这些测定值的标准偏差即可。
4月29日上午，我首先按照方法要求绘制了校准曲线
向9个50ml容量瓶中分别加入0、0.20、0.50、1.00、2.00、4.00、6.00、8.00和10.00ml的1.00ug/ml的铬标准溶液，用水稀释，摇匀。然后又分别加入0.5ml硫酸溶液、0.5ml磷酸溶液和2ml显色剂（I），摇匀。纯水定容至标线,充分摇匀，静止5-15min后，于540nm波长处，用10mm的比色皿，以纯水做参比，测定吸光度。从测得的吸光度减去空白试验的吸光度后，绘制以六价铬的量对吸光度的曲线。
曲线方程y=0.0168x+0.0003，相关系数r=0.9998。
接着我用同方法中同试样完全相同处理步骤对20个空白试验进行了处理，仅用50mL纯水代替试样。
第一次测定结果（吸光度值取三次测定平均值）

空白试样	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20
吸光度值	0.005	0.006	0.008	0.008	0.010	0.013	0.011	0.011	0.010	0.011	0.012	0.012	0.012	0.013	0.015	0.014	0.013	0.014	0.014	0.013
标准偏差	S=0.002731396
检出限	L=0.010mg/L
判定	大于方法规定的最低检出浓度0.004mg/L，需找出原因降低空白值和标准偏差，重新测定计算直至合格
备注	曲线方程y=0.0168x+0.0003，检出限计算公式L=3S/b/V L:检出限 S:20次空白的的标准偏差 b:校准曲线的斜率 V:取样量mL

实验结果：20个空白样品测定的吸光度值从0.005到0.015不等，20个空白样品测定数据最大相对偏差达50%，计算出的检出限L=0.010mg/L，是方法规定的最低检出浓度0.004mg/L的2.5倍。
实验结论：该次实验失败，需要找出原因降低空白值，重新测定计算直至合格。
初步筛查原因：20个空白样品同时进行了处理，从第一个样品开始测定到第二十个样品全部测定结束，共计用时2小时零28分钟，测定时间跨度太长，后测定的样品停留时间远远超过显色反应稳定时间10-15分钟的要求，显色剂已经慢慢褪色，检测数据已经不准确。
解决办法：检测样品分批量、分批次进行。
下午，为了尽量缩短测定时间，减少因样品停留时间长造成的实验误差。我决定分批次进行检测。20个空白样品分四次进行，每次进行五个空白样品的处理和测定。
处理步骤同方法同上午一致。
第二次测定结果（吸光度值取三次测定平均值）

空白试样	1	2	3	4	5	1	2	3	4	5	1	2	3	4	5	1	2	3	4	5
吸光度值	0.008	0.008	0.008	0.008	0.007	0.005	0.008	0.007	0.008	0.008	0.009	0.010	0.010	0.011	0.011	0.008	0.009	0.009	0.010	0.009
标准偏差	S=0.001431782
检出限	L=0.005mg/L
判定	大于方法规定的最低检出浓度0.004mg/L，需找出原因继续降低空白值和标准偏差，重新测定计算直至合格
备注	曲线方程y=0.0168x+0.0003，检出限计算公式L=3S/b/V L:检出限 S:20次空白的的标准偏差 b:校准曲线的斜率 V:取样量mL

实验结果：分4批次检测的20个空白样品吸光度值比一起处理的20个空白样品测定数值降低，相对偏差、标准偏差都明显降低，但整体测定数值比正常空白值高，计算出的检出限L=0.005mg/，大于方法规定的最低检出浓度0.004mg/。
实验结论：有改善，但还需继续找出原因降低空白值，重新测定计算直至合格。
筛查原因：
（一）实验室用水（我单位实验室用的是去离子水）和试剂质量（硫酸、磷酸、二苯碳酰二肼显色剂）问题，我同事前一段时间已经进行过验证，没有发现问题，这两方面的影响可以排除。
（二）因空白样品吸光度值较低，测定结果受仪器本身光学系统、比色皿质量及使用方法、比色皿和玻璃器皿的洁净度等因素影响较大。
我单位的岛津UV-1700紫外可见分光光度计是2006年购买的，原装比色皿已经损坏，现使用的是后配的一对规格为10mm的国产比色皿，其性能有所差异。
1、仪器UV-1700紫外可见分光光度计从早上9点开机到下午4点检测，中间无关机，仪器一直处于开机状态，仪器光源系统长时间发热，光度噪声变大。光度噪声会随着仪器工作时间变化，但它又是随机的输出信号，它是紫外分光光度计分析误差的主要来源之一，它直接影响检出限和信噪比（即灵敏度）。
2、检测时间还较长。四次检测共计用时2小时40分钟。仪器本身光学系统对检测有影响。
为减少仪器本身光学系统对检测结果的影响，从仪器预热30分钟性能稳定后，测定时间最好控制在2个小时以内完成。为缩短检测时间，测量样品次数可以由测量3次变为测量1次。但这样测量的必要前提条件是：测定值稳定，不漂移，重现性尽可能达到100%。这就要求比色皿必须干净，无污染且能正确使用比色皿。
（三）电磁干扰。在设备附近使用移动电话也会影响光度值的稳定，避免在仪器附近使用移动电话。
解决办法：
（1）仪器基线校正
仪器使用说明书中有详细讲解，大家可以参考操作指南进行仪器基线校正。
（2）尽量缩短检测时间
从仪器预热30分钟性能稳定后，测定时间最好控制在2个小时以内完成。
（3）比色皿的正确清洗
用脱脂棉签蘸上乙醇轻轻擦拭后，再用纯水冲洗干净。（具体清洗方法见我的原创《比色皿使用宝典》）
（4）比色皿的正确使用
具体正确使用方法见我的原创《比色皿使用宝典》）
（5）玻璃器皿的清洗
自来水清洗+纯水冲洗+24小时强酸浸泡+纯水冲洗
4月30日，在解决了上述所有问题后，我再次按GB/T7467-87方法中空白试验的处理步骤，分四次每次五个对20个空白样品进行了测定。
处理步骤同方法同29号一致。
第三次测定结果（吸光度值取三次测定平均值）

空白试样	1	2	3	4	5	1	2	3	4	5	1	2	3	4	5	1	2	3	4	5
吸光度值	0.002	0.002	0.003	0.004	0.001	0.001	0.000	0.001	0.001	0.002	0.003	0.000	0.000	0.002	0.001	0.002	0.003	0.001	0.002	0.001
标准偏差	S=0.001095445
检出限	L=0.004mg/L
判定	符合方法规定的最低检出浓度0.004mg/L，本仪器本办法检出限为0.004mg/L
备注	曲线方程y=0.0168x+0.0003，检出限计算公式L=3S/b/V L:检出限 S:20次空白的的标准偏差 b:校准曲线的斜率 V:取样量mL