步琦凱氏定氮儀的注意事項及維護
凱氏定氮法是測定蛋白質/氮的常用方法,該方法簡單易操作,但由于實驗過程中涉及到的步驟(消化→蒸餾→滴定)以及使用的試劑較多,因此出現問題后排查起來會費時費力。
本文集合了客戶了經常面臨的問題,并一一給予解決方法,旨在幫助客戶實驗過程中能快速發現問題,并及時排查解決掉。
消解儀使用注意事項
快速消解儀為實驗室應用而設計和構建的。用途是通過加熱用濃硫酸在催化劑作用下消解樣品。抽吸裝置(如尾氣吸收儀 K-415 或水射泵(訂貨號 002913)必須連接到抽吸模塊上,以安全排出消解過程中出現的煙霧。
在使用前,需要檢查以下事項:
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樣品管是否完好,如果發現樣品管破損(如有裂痕,劃痕或者撞擊的痕跡)立即更換新的樣品管,另外樣品管在使用一段時間也應及時換新,建議使用 2~3 年后更換新樣品管1,訂貨號037377(300mL,4pcs)或11059690(300mL,20pcs),以保證安全。
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水射泵側管需低于煙霧收集管出口,防止煙霧冷凝在管路里邊影響抽氣力度,可能降低消解效率。
消解過程中,需要注意:
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水射泵流速要適當,不能為了節約水流速過低,不能提供合適的負壓帶走煙霧。
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硫酸不宜過少,防止干燒損壞樣品管。
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加熱盡量按照指導逐漸升溫,防止樣品濺到試管壁上導致消解不完整,影響結果。
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注意催化劑的比例和廠家品牌,防止鹽過多,冷卻后析出影響消解管的安裝。
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如果發現有大量煙霧冒出,液體噴濺。請立即斷電,加大通風,待樣品管冷卻后再進行操作。檢查抽氣泵是否正常工作,以及玻璃和密封圈是否完好。
消解結束后,需要注意:
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在完成消解后 30min 內請勿使用立即冷水清洗樣品管或者直接蒸餾。溫度差過大會導致玻璃自身產生形變而出現裂痕。需待冷卻完畢后,再清洗樣品管,并檢查是否玻璃完好。
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要想延長密封件的使用壽命,經常用水對其進行清洗,然后用軟布擦干清洗過的密封件。
明確禁止以下使用:
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在通風柜外進行消解操作
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在濃硫酸中消解樣品(如食物和飼料)時,可產生爆炸性硝基化合物。
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在濃硫酸中對不明成分的樣品材料進行消解。
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使用在沖擊、摩擦、加熱或火花的情況下可引起爆炸或燃燒的樣品。
鋁塊消解儀:
K-446 在使用前除了需要檢查以上所需事項外,在使用后還需注意:
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消解完后,廢液承接盤一定要放置在煙霧收集管底部,防止酸滴到加熱模塊上腐蝕設備。
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加熱模塊上面的雜質需及時清理干凈,以免影響加熱效率。
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煙霧收集管需及時清潔,減少對玻璃的腐蝕。玻璃明顯有變薄或者紋路及時更換。
K-415 尾氣吸收儀:
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配置 8%-10% 的氫氧化鈉溶液或者 20% 的碳酸鈉溶液 3L, 堿液中一般加入溴甲酚藍或溴甲酚綠作為指示劑(取少量固體粉末用乙醇溶解,再加入堿液中),也可加入酚酞指示劑。
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吸收瓶中要加入固體顆粒的活性炭(顆粒直徑2mm ~ 6mm),并在兩端加入玻璃棉。
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打開電源開關,確保冷卻水打開,利用旁通閥可調節抽吸性能。需要降低抽吸性能時,應逆時針轉動旋鈕。順時針轉動旋鈕將關閉閥門,使抽吸性能達到最大。
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每天實驗前檢查洗滌液是否需要更換,每次更換洗滌液時應清潔墊圈、濾網和密封圈。檢查活性炭是否出現結晶,凝結,如有需更換。檢查玻璃器件,軟管及接頭是否有損壞。
凱氏定氮儀使用注意事項
使用凱氏定氮儀是將消化后的樣品(硫酸消化液)加強堿后反應并生成 NH4+,并通過水蒸汽將NH4+ 帶入到硼酸中,最后用標準酸滴定,根據消耗的標準酸算出N的含量。乘以相應的蛋白質系數,即可得到蛋白質含量。
標準測試:
1. 蒸餾量偏低
進行蒸餾儀蒸汽力度測試:預熱設備后,空樣品管蒸餾,蒸餾 5 分鐘,用量筒測量蒸餾液體是否達到 130mL 以上。
2. 蒸餾儀密封性測試
預熱設備,空白穩定后,用同一方法測試 5 個硫酸銨或磷酸二氫銨樣品,看樣品回收率及平行性能否達到要求(回收率 98 - 102 %,RSD < 3)。
3. 設備冷凝水不足
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檢查冷凝水管路連接水閥是否打開?
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檢查進水濾網是否堵塞或損壞?
4. 設備不排空
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檢查廢液管是否插到下水道或廢液桶的液面以下。
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檢查抽吸瓶上下部閥門密封件是否老化或粘連。
凱氏定氮儀日常維護:
1. 清洗和檢查樣品管
每次使用儀器之前執行此操作。清洗干凈后再次用二級純水將樣品管進行潤洗一次,同時檢查樣品管是否有破損情況,如有裂痕及破損,請停止使用該樣品管。
2. 清洗玻璃組件
設置清洗每天結束時,應執行清洗程序,對系統進行全面的沖洗。防噴濺保護器和冷凝器用水沖洗,去除殘留的氫氧化鈉。通過定期清洗,可延長玻璃部件的使用壽命。清洗方法已預設,但可根據樣品管的尺寸進行修改和調節。針對有樣品管排空的型號如:Multi K-365 及 K-375,我們建議在 300mL 樣品管中添加 200mL 以上的水,蒸餾設置 300s 以上。
3. 清洗和維護軟管和軟管連接
如實驗間隔周期較長,長時間未使用凱氏定氮儀,我們建議將所有試劑倒空,將軟管從試劑桶內取出,并手動排空管內溶液,用水進行清洗。尤其是堿液管路,長時間不使用會導致 NaOH 結晶,防止對堿泵及管路造成損壞。
4. 清洗和維護防濺保護器
玻璃飛濺保護器:如果防濺保護器上部有殘留物,建議將其卸下,用清洗劑進行清洗。
塑料防濺器:如果您看到空白值不斷增加,建議卸下防濺保護器。用清洗劑或超聲水浴進行清洗。當拆卸防濺保護器進行清洗時,也要清洗密封件,以延長其使用壽命。用清水沖洗后,用軟布擦干,重新安裝,并將防濺保護器裝回原位。
5. 全自動滴定型號的維護
定期對 pH 電極進行校準,默認采用兩點校準,緩沖液可根據需要進行修改,校準后看兩個參數,斜率值和零點,電極斜率值(Slop)在 95%~103% 之間時,電極可正常使用,在 96.5%~101% 之間,電極狀態很好。
零點(pH(0))在 6.4~8.0 之間時,電極可正常使用,越接近7越好。
pH 電極的電極零點和斜率可能因玻璃膜老化或隔膜變化(如污染)而改變,導致測得的電極斜率小,由此產生測量值不穩定、平衡時間長和結果不準確等現象。以下表格列出了電極斜率小常見的原因和排查措施。
總結常見應用問題及排查
氮含量太高 | |
原因 | 糾正措施 |
稱量誤差 | 檢查天平是否平穩,天平周圍是否有其他儀器干擾,是否有靜電干擾 |
樣品或標準品污染 | 重新取樣,或更換標準品 |
玻璃器皿污染 | 清洗玻璃器皿 |
蒸餾殘留 | 減少液體總量,300mL 樣品管中的樣品量應不超過 150mL,以避免樣品量過多噴濺嚴重;在堿加入樣品管前,使用水稀釋樣品管中酸也能減低噴濺程度 |
實驗環境中有游離氨 | 檢查進行定氮的實驗室是否放置了氨水等含揮發性氨試劑 |
滴定劑濃度錯誤 | 檢查滴定液的計算和濃度、 摩爾反應系數(每摩爾鹽酸含 2 摩爾 H+、每摩爾硫酸含 2 摩爾 H+)、滴定劑系數;對滴定酸進行標定,重新計算 |
滴定系統、滴定管、玻璃管中有空氣 | 檢查滴定酸液位,如滴定酸不足及時補充,并在滴定系統上進行排液操作 |
pH 電極故障 | 使用標準溶液校準電極,必要時進行更換,如使用標準緩沖鹽進行校準多次仍不能通過滴定儀要求則建議更換 |
手工滴定指示劑變性 | 重新配置母液 |
計算錯誤 | 重新計算,更換實驗員對實驗結果核對 |
計算錯誤 | 重新計算,更換實驗員對實驗結果核對 |
氮含量太低 | |
原因 | 糾正措施 |
稱量誤差 | 檢查天平是否平穩,天平周圍是否有其他儀器干擾,是否有靜電干擾 |
滴定劑濃度錯誤 | 檢查滴定液的計算和濃度、 摩爾反應系數(每摩爾鹽酸含 2 摩爾 H+、每摩爾硫酸含 2 摩爾 H+)、滴定劑系數;對滴定酸進行標定,重新計算 |
樣品或標準品污染 | 重新取樣,或更換標準品 |
樣品中的氮含量較高 | 減少樣品量,樣品中氮含量不可超過 200mg |
樣品轉移過程損失 | 避免天平轉移到樣品管過程中,樣品損失,或掛壁 |
玻璃器皿污染 | 清洗玻璃器皿 |
消解硫酸不足 | 增加硫酸用量(依據經驗,一般常量法比如 1g 左右樣品試用 20mL 濃硫酸,半微量法使用 10 mL 濃硫酸) |
消化時發生泄漏 | 檢查抽吸模塊密封性 |
消解時發生噴濺 | 調整加熱檔,使消解儀緩慢升溫,避免樣品因噴濺造成損失 |
催化劑與硫酸比例不對 | 糾正催化劑與濃硫酸的使用比例在 1:3-1:2 |
消解未完成 | 延長消解時間,保證樣品澄清后繼續消解 30min |
消解后未冷卻完整 | 消解后冷卻至少 30 分鐘 |
NaOH 加入量不足或所用的 NaOH 濃度不正確 ( 應為 32 %) | 糾正用量,直到可以觀察到在堿加入后樣品顏色發生變化 |
蒸餾時發生泄漏 | 進行蒸汽力度測試 |
滴定劑濃度錯誤 | 檢查滴定液的計算和濃度、 摩爾反應系數、滴定劑系數;對滴定酸進行標定,重新計算 |
pH 電極故障 | 使用標準溶液校準電極,必要時進行更換,如使用標準緩沖鹽進行校準多次仍不能通過滴定儀要求則建議更換 |
手工滴定指示劑變性 | 重新配置母液 |
計算錯誤 | 重新計算,更換實驗員對實驗結果核對 |
重復性不佳 | |
原因 | 糾正措施 |
稱量誤差 | 檢查天平是否平穩,天平周圍是否有其他儀器干擾,是否有靜電干擾 |
樣品非均質 | 由于樣品的不均質導致結果不平行,請重新均質樣品 |
樣品或標準品污染 | 重新取樣,或更換標準品 |
樣品轉移過程損失 | 避免天平轉移到樣品管過程中,樣品損失,或掛壁 |
玻璃器皿污染 | 清洗玻璃器皿 |
消解時發生噴濺 | 調整加熱檔,使消解儀緩慢升溫,避免樣品因噴濺造成損失 |
消化時發生泄漏 | 檢查抽吸模塊密封性 |
尾氣吸收抽吸力不足 | 檢查尾氣吸收儀管路密封性,定期清洗尾氣吸收儀的泵 |
消解期間抽吸力太強 | 使用旁路閥降低尾氣吸收裝置的抽吸力 |
消解未完成,消解時間太短 | 延長消解時間,保證樣品澄清后繼續消解 30min |
蒸餾時發生泄漏 | 進行蒸汽力度測試 |
蒸餾和滴定時攪拌器不工作 | 清洗攪拌器,必要時進行更換 |
滴定系統、滴定管、樣品管中有氣泡 | 檢查滴定酸液位,如滴定酸不足及時補充,并在滴定系統上進行排液操作 |
pH 電極校準不正確或未校準 | 使用標準溶液校準電極,必要時進行更換,如使用標準緩沖鹽進行校準多次仍不能通過滴定儀要求則建議更換 |
滴定管被堵塞、松脫、太短或損壞 | 檢查滴定管,清潔或重新連接 |
手工滴定指示劑變性 | 重新配置母液
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