在實驗分析中,空白試驗是消除系統(tǒng)誤差、保障結(jié)果準(zhǔn)確性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。它通過模擬實驗全過程但不加試樣,來排查試劑、儀器、環(huán)境等因素對測定的干擾。以下從定義、重要性、常見問題及影響因素等方面,詳細(xì)解析空白試驗的核心要點。
一、國標(biāo)中空白試驗的定義
GB 5009.1-2003 第三章第3.7條規(guī)定:空白試驗是指除不加試樣外,采用完全相同的分析步驟、試劑和用量(滴定法中標(biāo)準(zhǔn)滴定液的用量除外),進(jìn)行平行操作所得的結(jié)果。其用途為扣除試樣中試劑本底和計算方法的檢出限。
二、空白試驗的重要性:空白做不好會怎樣?
空白試驗測得的結(jié)果稱為空白試驗值。樣品分析時,需用所得結(jié)果減去空白試驗值才是最終結(jié)果?瞻自囼炇菍嶒炇屹|(zhì)量控制的重要環(huán)節(jié),其準(zhǔn)確性對提高檢測結(jié)果的準(zhǔn)確度至關(guān)重要?瞻自囼炛捣从沉藴y試儀器的噪聲、試劑中的雜質(zhì)、環(huán)境及操作過程中的沾污等因素對樣品測定的綜合影響,直接關(guān)系到測定最終結(jié)果的準(zhǔn)確性:空白試驗值低且數(shù)據(jù)離散程度小,說明分析方法和操作者的測試水平較高,分析結(jié)果的精度隨之提高;當(dāng)空白試驗值偏高時,需全面檢查試驗用水、試劑、量器和容器的沾污情況、測量儀器的性能及試驗環(huán)境狀態(tài)等,以盡可能降低空白試驗值。
三、空白試驗常見問題及原因分析
1. 空白色譜柱出峰,求解釋?
問題描述:高效液相色譜,色譜柱為Kromasil C18(15cm×5μm),流動相為10%乙腈和90%三氟乙酸水,走空白色譜柱時在保留時間中間位置出現(xiàn)較大色譜峰,多針空白響應(yīng)不同(忽高忽低),雜峰持續(xù)存在,流動相沖洗后仍未解決。
原因排查:確定檢測波長,若為末端吸收,需排除三氟乙酸的干擾;用100%乙腈作為流動相,以乙腈為樣品進(jìn)樣,若為基線,說明色譜柱及系統(tǒng)完好;換流動相為10%乙腈+90%三氟乙酸水,樣品為乙腈,若仍出現(xiàn)上述雜峰,大概率問題在三氟乙酸或稀釋三氟乙酸的水上;若步驟2、3均出現(xiàn)雜峰,檢查檢測器及進(jìn)樣器;仍未解決,聯(lián)系工程師。
2. 空白乙腈出峰,什么原因?
問題描述:島津高效液相色譜儀,進(jìn)空白乙腈在樣品峰位置出現(xiàn)倒峰,進(jìn)雙蒸水在樣品峰位置出現(xiàn)正峰,進(jìn)樣品時有雜峰干擾,已排除水和乙腈問題,懷疑進(jìn)樣池或檢測器污染,處理10多天無果。
分析與解決:液相中倒峰主要因樣品吸收比流動相吸收小。排查時需考慮:更換色譜柱,若問題依舊,排除色譜柱影響;更換流動相,再清洗進(jìn)樣系統(tǒng)和檢測池;斷開色譜柱,用乙腈或水做流動相清洗檢測器,若基線正常,再檢查進(jìn)樣系統(tǒng)、樣品及前處理;仍有問題,檢查色譜柱。
3. 做酸堿滴定時為什么要做空白試驗?
因為用作稀釋液的空白溶液可能有一定酸堿度,會影響滴定結(jié)果,需通過空白試驗扣除干擾。例如:空白溶液為酸性時,用堿滴定會導(dǎo)致結(jié)果偏高,扣除空白溶液的酸度后,才能得到準(zhǔn)確結(jié)果。
4. 石墨爐測鉛時空白值偏高的原因(空白為4份硝酸+1份高氯酸,GR級)
分析:實驗用水:用石英亞沸水蒸餾器蒸餾的水,空白值一般不超過0.0015;用硝酸(工藝超純)和高氯酸(優(yōu)級純)消化,1mol/L鹽酸或硝酸定容至50mL,空白值通常為0.03左右(鉛基體干擾大,需注意);
氣體純度:氬氣需為高純,或用高純氮氣,注意分子帶背景;
試劑純度:硝酸和高氯酸不純可能導(dǎo)致空白偏高,可依次測定空管、水、含酸水空白排查;
酸度影響:高氯酸濃度過高會影響測定,且損害石墨爐,建議用微波消化(硝酸+雙氧水),便于控制酸度和降低空白;
其他:實際Pb含量有誤(廠家未測準(zhǔn))或儀器未調(diào)至最佳狀態(tài)。
5. 原子熒光空白偏高的影響因素
介質(zhì)及濃度:HClO₄和H₃PO₄作介質(zhì)時響應(yīng)值低;H₂SO₄中汞靈敏度高但空白也高;HNO₃和HCl中熒光強(qiáng)度穩(wěn)定(5%-25%硝酸、5%-20%鹽酸較適宜);
酸的質(zhì)量:載流和標(biāo)準(zhǔn)試劑基體常用鹽酸或硝酸,低質(zhì)量酸會顯著升高空白;
還原劑用量:硼氫化鉀/鈉濃度不宜超過3.0%,1%時靈敏度和穩(wěn)定性好,可有效消除干擾;
燈電流:電流與負(fù)高壓影響同向,空白過高可適當(dāng)降低電流(需平衡靈敏度);
載氣:氬氣流速過低時靈敏度高但穩(wěn)定性差,200mL/min時靈敏度和相對標(biāo)準(zhǔn)偏差較適宜。
6. 水質(zhì)分析中氨氮測定空白值很高的原因
蒸餾水污染:含氨雜質(zhì);
儀器污染:試管、移液管等未清洗徹底;
無氨水質(zhì)量:含氨量高(最主要原因);
試劑配制:酒石酸鉀鈉或納氏試劑純度不足、配制偏差大。
7. 總氮空白值偏高的原因
試劑配制:堿性過硫酸鉀需分開配制氫氧化鈉和過硫酸鉀,待氫氧化鈉溶液降溫后再混合(避免放熱導(dǎo)致過硫酸鉀失效);
玻璃器皿洗滌:需用(1+9)鹽酸浸泡后,無氨水沖洗,否則易導(dǎo)致空白偏高或平行性差;
比色操作:建議統(tǒng)一測定同一波長后再換另一波長(220nm和275nm),避免反復(fù)調(diào)整波長引入誤差;
試劑選擇:過硫酸鉀純度關(guān)鍵,建議用優(yōu)級純(普通分析純可能含氮量超標(biāo));
試劑與用水檢驗:空白值不理想時,需篩選含氮量最低的水和試劑。
8. 粗蛋白測定空白偏高的影響因素
可從以下方面排查:配制溶液的水是否更換;
消化爐和蒸餾儀的回收率;
鹽酸是否在保質(zhì)期內(nèi);
配制溶液的硫酸是否有問題;
催化劑是否含硝酸鉀。
問題描述:高效液相色譜,色譜柱為Kromasil C18(15cm×5μm),流動相為10%乙腈和90%三氟乙酸水,走空白色譜柱時在保留時間中間位置出現(xiàn)較大色譜峰,多針空白響應(yīng)不同(忽高忽低),雜峰持續(xù)存在,流動相沖洗后仍未解決。
原因排查:確定檢測波長,若為末端吸收,需排除三氟乙酸的干擾;用100%乙腈作為流動相,以乙腈為樣品進(jìn)樣,若為基線,說明色譜柱及系統(tǒng)完好;換流動相為10%乙腈+90%三氟乙酸水,樣品為乙腈,若仍出現(xiàn)上述雜峰,大概率問題在三氟乙酸或稀釋三氟乙酸的水上;若步驟2、3均出現(xiàn)雜峰,檢查檢測器及進(jìn)樣器;仍未解決,聯(lián)系工程師。
2. 空白乙腈出峰,什么原因?
問題描述:島津高效液相色譜儀,進(jìn)空白乙腈在樣品峰位置出現(xiàn)倒峰,進(jìn)雙蒸水在樣品峰位置出現(xiàn)正峰,進(jìn)樣品時有雜峰干擾,已排除水和乙腈問題,懷疑進(jìn)樣池或檢測器污染,處理10多天無果。
分析與解決:液相中倒峰主要因樣品吸收比流動相吸收小。排查時需考慮:更換色譜柱,若問題依舊,排除色譜柱影響;更換流動相,再清洗進(jìn)樣系統(tǒng)和檢測池;斷開色譜柱,用乙腈或水做流動相清洗檢測器,若基線正常,再檢查進(jìn)樣系統(tǒng)、樣品及前處理;仍有問題,檢查色譜柱。
3. 做酸堿滴定時為什么要做空白試驗?
因為用作稀釋液的空白溶液可能有一定酸堿度,會影響滴定結(jié)果,需通過空白試驗扣除干擾。例如:空白溶液為酸性時,用堿滴定會導(dǎo)致結(jié)果偏高,扣除空白溶液的酸度后,才能得到準(zhǔn)確結(jié)果。
4. 石墨爐測鉛時空白值偏高的原因(空白為4份硝酸+1份高氯酸,GR級)
分析:實驗用水:用石英亞沸水蒸餾器蒸餾的水,空白值一般不超過0.0015;用硝酸(工藝超純)和高氯酸(優(yōu)級純)消化,1mol/L鹽酸或硝酸定容至50mL,空白值通常為0.03左右(鉛基體干擾大,需注意);
氣體純度:氬氣需為高純,或用高純氮氣,注意分子帶背景;
試劑純度:硝酸和高氯酸不純可能導(dǎo)致空白偏高,可依次測定空管、水、含酸水空白排查;
酸度影響:高氯酸濃度過高會影響測定,且損害石墨爐,建議用微波消化(硝酸+雙氧水),便于控制酸度和降低空白;
其他:實際Pb含量有誤(廠家未測準(zhǔn))或儀器未調(diào)至最佳狀態(tài)。
5. 原子熒光空白偏高的影響因素
介質(zhì)及濃度:HClO₄和H₃PO₄作介質(zhì)時響應(yīng)值低;H₂SO₄中汞靈敏度高但空白也高;HNO₃和HCl中熒光強(qiáng)度穩(wěn)定(5%-25%硝酸、5%-20%鹽酸較適宜);
酸的質(zhì)量:載流和標(biāo)準(zhǔn)試劑基體常用鹽酸或硝酸,低質(zhì)量酸會顯著升高空白;
還原劑用量:硼氫化鉀/鈉濃度不宜超過3.0%,1%時靈敏度和穩(wěn)定性好,可有效消除干擾;
燈電流:電流與負(fù)高壓影響同向,空白過高可適當(dāng)降低電流(需平衡靈敏度);
載氣:氬氣流速過低時靈敏度高但穩(wěn)定性差,200mL/min時靈敏度和相對標(biāo)準(zhǔn)偏差較適宜。
6. 水質(zhì)分析中氨氮測定空白值很高的原因
蒸餾水污染:含氨雜質(zhì);
儀器污染:試管、移液管等未清洗徹底;
無氨水質(zhì)量:含氨量高(最主要原因);
試劑配制:酒石酸鉀鈉或納氏試劑純度不足、配制偏差大。
7. 總氮空白值偏高的原因
試劑配制:堿性過硫酸鉀需分開配制氫氧化鈉和過硫酸鉀,待氫氧化鈉溶液降溫后再混合(避免放熱導(dǎo)致過硫酸鉀失效);
玻璃器皿洗滌:需用(1+9)鹽酸浸泡后,無氨水沖洗,否則易導(dǎo)致空白偏高或平行性差;
比色操作:建議統(tǒng)一測定同一波長后再換另一波長(220nm和275nm),避免反復(fù)調(diào)整波長引入誤差;
試劑選擇:過硫酸鉀純度關(guān)鍵,建議用優(yōu)級純(普通分析純可能含氮量超標(biāo));
試劑與用水檢驗:空白值不理想時,需篩選含氮量最低的水和試劑。
8. 粗蛋白測定空白偏高的影響因素
可從以下方面排查:配制溶液的水是否更換;
消化爐和蒸餾儀的回收率;
鹽酸是否在保質(zhì)期內(nèi);
配制溶液的硫酸是否有問題;
催化劑是否含硝酸鉀。
四、小結(jié)
空白試驗是實驗室質(zhì)量控制的核心環(huán)節(jié),直接影響檢測結(jié)果的準(zhǔn)確度。以分光光度法為例,需用實驗用純水或有機(jī)溶劑作參比,不可用空白實驗溶液作參比,避免人為減小空白值、掩蓋其變異。
需注意:通過計量認(rèn)證的實驗室,因儀器和玻璃量器定期檢定、采取全面質(zhì)量管理措施,若空白值過高,多為化學(xué)藥品純度不足、試液變質(zhì)或污染等原因,應(yīng)重新配制試液并返工重測,直至空白值合格。
空白試驗貫穿實驗全過程,從試劑選擇、儀器維護(hù)到操作規(guī)范,每一環(huán)都可能影響其結(jié)果。重視空白試驗的細(xì)節(jié)控制,是確保實驗數(shù)據(jù)可靠、提升分析質(zhì)量的基礎(chǔ)保障。
需注意:通過計量認(rèn)證的實驗室,因儀器和玻璃量器定期檢定、采取全面質(zhì)量管理措施,若空白值過高,多為化學(xué)藥品純度不足、試液變質(zhì)或污染等原因,應(yīng)重新配制試液并返工重測,直至空白值合格。
空白試驗貫穿實驗全過程,從試劑選擇、儀器維護(hù)到操作規(guī)范,每一環(huán)都可能影響其結(jié)果。重視空白試驗的細(xì)節(jié)控制,是確保實驗數(shù)據(jù)可靠、提升分析質(zhì)量的基礎(chǔ)保障。