臨界點(diǎn)外的離子色譜分析校準(zhǔn)問題

臨界點(diǎn)外的離子

色譜分析校準(zhǔn)問題余季金青島大學(xué)侯倩慧青島普仁儀器有限公司內(nèi)容提示1.序言2.基本原理3.問題4.解決方案5.小結(jié)1.序言任何一種相對分析方法，沒有準(zhǔn)確的分析校準(zhǔn)曲線，就不可能有準(zhǔn)確的分析結(jié)果。在離子色譜分析中，較多采用外標(biāo)準(zhǔn)的校準(zhǔn)曲線法（包括單點(diǎn)法）。單點(diǎn)法是意指動態(tài)線性范圍內(nèi)的某一點(diǎn)到坐標(biāo)原點(diǎn)的連線方程y=kx,用其快速計(jì)算被測離子濃度，效果好。和單點(diǎn)法相比，多點(diǎn)校準(zhǔn)曲線以最小二乘法擬合，更能表現(xiàn)出兼顧多點(diǎn)對應(yīng)的濃度復(fù)蓋性狀，為被分析者所常用。

分析校準(zhǔn)曲線一般性狀與上“臨界點(diǎn)”外部的下垂圖

（下“臨界點(diǎn)”外虛線為做扣除空白后過零濃度點(diǎn)的校準(zhǔn)曲線，準(zhǔn)確嗎？

NotinDynamicrange.）

2.擬合的基本原理

盡管存在著一些爭議，但到目前為止，校準(zhǔn)曲線的制作，還是把“最小二乘法”（least-squares）當(dāng)做最合理的數(shù)學(xué)優(yōu)化工具。它通過點(diǎn)與線之間距離的“平方和最小化”，找到一個(gè)和一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)能最佳匹配的方程（一次或二次）。

如下頁基本原理表示圖所示。

∑e2=(or→)min

實(shí)例：Cl-校準(zhǔn)曲線（插入評議：斜率，截距，相關(guān)系數(shù)，濃度布點(diǎn)，對多種陰離子校準(zhǔn)曲線組的聯(lián)想...)

PIC-10的陰離子校準(zhǔn)曲線圖例

PIC-10的6種陰離子標(biāo)準(zhǔn)系列譜圖

3.“臨界點(diǎn)”外的問題在實(shí)際應(yīng)用中，在幾十μg/L到幾十mg/L的濃度范圍里，在濃度的低端區(qū)和高端區(qū)，自變量和因變量之間的關(guān)系，與濃度中部區(qū)里二者間的線性關(guān)系,可能有所不同的。不能將一條校準(zhǔn)曲線兩端隨意延長，因其動態(tài)線性范圍是有限的。對濃度跨度大的批量未知樣品，不能保證兩端區(qū)（尤其是高濃度）的分析結(jié)果準(zhǔn)確度都是好的?！敖鼐唷睂Φ秃拷Y(jié)果的影響問題

對低含量區(qū)，延長的分析校準(zhǔn)曲線會使分析結(jié)果產(chǎn)生明顯的誤差。在半導(dǎo)體，核電等部門，在很低含量區(qū)的痕量分析結(jié)果的準(zhǔn)確度是十分重要的。很高濃度區(qū)的響應(yīng)信號“近飽和”問題

超出動態(tài)線性范圍上端點(diǎn)時(shí)，橫座標(biāo)上濃度再增大，縱座標(biāo)上的電學(xué)信號響應(yīng)卻難以增加，出現(xiàn)慢拐彎，逐漸達(dá)到飽和狀態(tài)。即使進(jìn)行最小二乘法擬合，曲線方程對分析測試而言，沒有實(shí)用價(jià)值。

ps:解決上述難題？

4.解決方案4.1低濃度（ppb）區(qū)標(biāo)的離子測定

1）在線或離線富集（對一些離子效果不佳）。

2）做低濃度區(qū)的專用校準(zhǔn)曲線（見后頁系列圖）。

ps:下頁實(shí)例

方法1的有效性

例A：低含量ppb級氨的測定氨空白1ppb

3ppb

校準(zhǔn)曲線

設(shè)方程：y=aX2+bX+c為本來的二次曲線方程

原數(shù)據(jù)：x=0，1,3,5ppb,y=-5000,25000,65000（取整數(shù)）；

建立并解方程組得：y=1250X2+10000X-16250

（為最小二乘法的二次曲線擬合特例，∑e2=0。？toengineers）

“動態(tài)范圍”延長圖

（評論用二次曲線，比用“動態(tài)范圍”延長的一次曲線，更能準(zhǔn)確表達(dá)濃度和峰面積的對應(yīng)關(guān)系。分析結(jié)果的準(zhǔn)確度會更濃度高。）

。

低濃度范圍最小二乘法擬合與原曲線比較圖思考

二次曲線不能用來表示很高濃度時(shí)的離子與其峰面積間的關(guān)系。如下片所示的很高濃度氯離子譜圖。波峰變形與進(jìn)樣量-柱容量之間的復(fù)雜關(guān)系，能用二次曲線擬合來解決嗎？高濃度氯離子峰變形問題

高濃度氯斷頭峰和其他離子圖譜

插敘1

從分析經(jīng)驗(yàn)可知，斬頭峰，鯊魚翅狀峰，改變了保留時(shí)間的變形峰，出現(xiàn)顯著的前延伸或后拖尾等現(xiàn)象的非正常峰，都可能與超出柱容量*

的進(jìn)樣有關(guān)系。

*請見附件解決高濃度問題

傳統(tǒng)方法簡評：

對高濃度（0.01-0.0X%）的樣品，適當(dāng)?shù)南♂屖潜匾?。又面臨如下問題：a.稀釋過程可能帶來誤差；b.增加勞動量；c.加長分析周期；

解決問題的“低進(jìn)樣量”設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)思想：雙進(jìn)樣閥-兩不同規(guī)格定量管-單流路結(jié)構(gòu)的IC儀流路圖：（普仁文件收藏）新方案的理論依據(jù)

當(dāng)進(jìn)樣量不超過分析柱容量時(shí)，在分析校準(zhǔn)曲線的動態(tài)線性范圍內(nèi)，被檢出濃度等于標(biāo)的物質(zhì)量除以進(jìn)樣體積。以標(biāo)準(zhǔn)溶液為例：

標(biāo)準(zhǔn)對試樣的濃度比

在相對分析法的動態(tài)線性范圍內(nèi)：

A,C,M,V分別表示峰面積，濃度，質(zhì)量和體積。

試樣公式

對被分析試樣而言，基本關(guān)系式當(dāng)然成立：

對于被分析柱所允許的值，濃度對體積成反比。

推論

由此得出：適當(dāng)縮小進(jìn)樣體積，可以分析一定范圍內(nèi)的超高濃度的樣品。在液相色譜和離子色譜中，采用適當(dāng)?shù)呐渲茫捎行У匕焉鲜鲈響?yīng)用于實(shí)際。體積比

另加配置的小進(jìn)樣管，對應(yīng)另一進(jìn)樣閥。應(yīng)通過標(biāo)準(zhǔn)樣品的分析來求得準(zhǔn)確體積比。如下式：

濃度還原

被測超高含量溶液中離子原濃度為：

500mg/L氯離子標(biāo)樣分析結(jié)果比較表(重復(fù)n=6)10倍稀釋測定值小體積樣管測定值（Vsmall/Vnormal=0.105)(mg/L)(mg/L)49.7149.3249.2349.4049.8349.7750.1549.5849.6649.8749.6050.21相對誤差（%）0.30-1.540.36-1.265.小結(jié)1.低濃度專用校準(zhǔn)曲線，一次（或二次）方程類型，方法簡便，比使用“延長線”效果好。2.解決高濃度（幾百ppm）分析的試樣小體積進(jìn)樣方案，實(shí)踐己證明較方便易行，結(jié)果準(zhǔn)確度也較好。建議在用戶中進(jìn)行推廣3.必要時(shí)小體積進(jìn)樣法和傳統(tǒng)稀釋法可結(jié)合起來使用，相輔相成。

致謝作者對支持本ppt所提供的文獻(xiàn)、數(shù)據(jù)、圖件和修改意見的所有人及相關(guān)機(jī)構(gòu)，表示深摯的謝意。

致謝

謝謝光臨，歡迎指導(dǎo)。

再見

附件1：學(xué)員回答問題1.對試樣濃度接近常規(guī)校準(zhǔn)曲線下臨界點(diǎn)附近，要提高分析準(zhǔn)確度，應(yīng)采取什么有效方法？2.對分析校準(zhǔn)曲線上臨界點(diǎn)之外的高含量試樣分析，應(yīng)采用哪些方法提高分析準(zhǔn)確度？答案1

在很低濃度（ppb）區(qū)，進(jìn)行標(biāo)的離子測定時(shí)：1）做低濃度區(qū)的專用校準(zhǔn)曲線（二次曲線更好）。2）使用帶有扣除空白后零濃度點(diǎn)的校準(zhǔn)系列。3）在線或離線富集。答案2

1.傳統(tǒng)方法：

對高濃度（0.01-0.0X%）的樣品，適當(dāng)?shù)南♂屖潜匾摹?.用“低進(jìn)樣量”法，并要濃度還原：

附件2討論題：校準(zhǔn)曲線的使用壽命參考文獻(xiàn)StoverF.;BrillR.;Statisticalqualitycontrolappliedtoionchromatographycalibration;JournalofChromatographyA.(online）;1998,804,37-43(...couldlastto6monthsif...)附件3討論：系統(tǒng)峰（#3）形成原因

附件4用分析校準(zhǔn)曲線計(jì)算DL和QL

S/N?Estimate?=Sxy/Slope

WhereS/NEstimateistheapproximationofthesignal-to-noiseratio(semi-empirical),Sxyisthestandarderroroftheintercept,andtheslopeofthelinearregressioncurvefromtheLinearitydetermination.MultiplyingtheS/NEstimateby3.3and10affordstheestimateof