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1、华中科技大学 硕士学位论文 流动注射化学发光分析测定环境及生物样品 姓名：李江华 申请学位级别：硕士 专业：环境科学 指导教师：胡涌刚 20060507 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 I 摘摘 要要 化学发光分析法具有灵敏度高、线性范围宽、仪器设备简单等优点。流动注射分 析（FIA）是指在热力学非平衡条件下，在液流中重现处理试样或试剂区带的定量流 动分析技术。将化学发光与流动注射的快速分析和高精度相结合而形成的流动注射化 学发光（FICL）分析法具有分析速度快、精度高、易于实现自动化等特点，其研 究和应用越来越广泛。基于以上优点，
2、本文的目的在于通过对流动注射化学发光法进 行深入研究，扩大该方法的应用范围，主要内容如下： （1）在实验室前期研究基础上，发现人血清白蛋白分子对Luminol- K3Fe(CN)6 反 应有很强的催化效应，并使该反应的化学发光反应的信号显著增强。据此，结合流动 注射研究了人血清白蛋白在Luminol- K3Fe(CN)6体系中的化学发光行为，并分别优化 了化学发光反应的条件。实验表明：其线性范围为1.210- 11mol/L4.410- 8 mol/L；相 关系数R20.9942；检出限（S/N3）为1.210- 11mol/L；对于2.910- 8mol/L人血清白 蛋白测定的相对标准偏差(
3、RSD)为3.5%(n=12)。本法无需标记且具有操作简便、快速, 所用仪器简单,易实现程序化和自动化操作等特点。 （2）根据 Luminol- H2O2- Cr() 体系在碱性条件下产生很强的化学发光的原理， 并且重铬酸钾消解废水后其最终还原产物 Cr3+浓度与 COD 值成正比关系，提出了流 动注射- 化学发光- 光二极管分析方法，成功应用于水体的化学需氧量的测定。其检测 限为 2.7mg/L；线性范围为 2.7600mg/L（COD 值超过 600mgL 的水样可适当稀释 后进行测量） ，R2=0.9859；相对标准偏差小于 5.0%(n=6)。在实际样品的分析中，取 得了令人满意的结果
4、。本方法用于 COD 的测定，装置结构简单、价格便宜、测定结 果的精密度和准确度均较好、适用于多种废水 COD 的测定。实验将本方法与微波消 解方法联用，为开发一种快速、准确而又结构简单的 COD 自动在线监测仪开辟了新 的途径。本课题组将该实验仪器组合为样机，已通过湖北省环境保护专用仪器设备检 定检测中心检测，符合JJG 975- 2002 化学需氧量（COD）测定仪的各项指标要 求，并且该成果已通过省科技厅科技的成果鉴定。 关键词：关键词：流动注射 化学发光 人血清白蛋白 化学需氧量 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 II Abs
5、ract Chemiluminescene (CL) permits an increase of sensitivity in a detector, and therefore an attainment of a large signal- to- noise ratio (S/N). In addition, there are more advantages in CL detection, such as wide dynamic range, simple instrumentation, versatility of use and the easy automation. B
6、ased on its advantages, here we combined the chemiluminescene with flow injection technique in analysis. The main contents are shown as follows: (1) A new CL reaction of HAS- Luminol- K3Fe(CN)6 was studied by flow injection method. The factors of influencing CL intensity and the enhancement of the s
7、urfactants were investigated. A new method based on the CL reaction for the determination of HAS has been established by optimizing the experimental conditions. The linear range was 1.210- 11mol/L4.410- 8 mol/L； ，R20.9942；The detection limit for HAS was 1.210- 11mol/L(S/N=3)；Recovery rate is at 1001
8、0%. For a standard sample (C=2.910- 8mol/L), the RSD was lower than 5%（n12）. (2) The flow injection chemiluminescence method was developed for determination of chemical oxygen demand (COD) for enviromental monitoring of water quality. Based on the chemiluminescent reaction of luminol- H2O2- Cr3+ sys
9、tem, light emission caused by luminol- H2O2- Cr3+ system was detected by the photodiode, and its intensity caused by the appearance of Cr3+ after samples digestion was proportional to the chemical oxygen demand. A low cost chemiluminescence detector with a photodiode instead of photo- multiplier tub
10、e (PMT) was developed for environmental monitoring of water quality. The linear range was 2.7 600mg/L, R2=0.9859; and For a standard sample(COD=150mg/L), the RSD was lower than 5.0%(n=6). The data obtained by the present method were fairly in good agreement with those obtained by the standard reflux
11、 titrimetric method.This method is easer to automate and operate. The experimental results show that this suggested method uses an instrument simpler and cheaper than the previous ones for the same purpose. It has been applied to determine real samples with satisfactory results. Combined the present
12、 method with microwave digestion and flow injection, We developed a fast, accurate and simple COD automation detection instrument. 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 III Keywords: Flow Injection Analasy , Chemiluminescence ， Human Serum Albumin(HSA)，Chemical Oxygen Demand(COD) 独创性声明独创性声明
13、 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集 体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中 以明确方式标明。本人完全意识到，本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本 人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索， 可以
14、采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密 ，在_年解密后适用本授权书。 不保密。 （请在以上方框内打“”） 学位论文作者签名： 指导教师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日 本论文属于 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 1 1 绪绪 论论 化学发光分析是近年来获得迅速发展的一种高灵敏度微量及痕量分析技术，是根 据化学反应产生的辐射光的强度或辐射总量来确定其相应组分含量的分析方法。自19 世纪下半叶发现一般有机物的化学发光反应以来，化学发光反应便被应用到分析化学 领域中，特别是近十年来化学发光分析取得了很大的
15、进展。 化学发光（chemiluminescence）是指某些化学反应中发出的可见光现象。根据化 学发光反应产生的光辐射强度或发光总量来确定反应中相应组分的分析方法叫化学发 光分析法。化学发光分析法无需外加光源和单色器，避免了由于瑞利散射和拉曼散射 引起的背景噪音，因而在光电倍增管的工作电压下其信噪比高于荧光法，所以其灵敏 度高，而且它还具有线性范围宽、仪器设备简单、操作方便、分析快速和容易实现自 动化等优点,而成为分析化学中一个十分活跃的研究热点,并与众多学科相交叉,研究和 应用领域越来越广泛。将化学发光分析法与流动注射、微透析、毛细管电泳、传感器 技术和芯片技术等结合可以建立许多高灵敏度的
16、、微型化的和高度自动化的分析方法 和器件，而化学发光成像技术可以提供许多丰富直观的信息来研究各种体系的特性。 纳米材料的应用、生物芯片以及微全分析技术的发展，促进了化学发光研究的深 入开展。化学发光分析法已广泛地应用于环境化学、临床检验、药物分析和工业分析 等领域，关于化学发光的原理和应用等各方面的综述进展国内外已有很多报道1- 7， 以下介绍了该技术的原理，并对流动注射化学发光分析方法在生物分析和环境分析中 的应用做了综述，简要讨论了该技术的发展前景。 1.1 化学发光分析法的原理化学发光分析法的原理 化学发光是指吸收了化学反应能的分子由激发态回到基态时所产生的光辐射现象, 广义的化学发光也包括电致化学发光。一个化学反应要产生化学发光现象,必须满足 以下条件:第一是该反应必须提供足够的激发能,并由某一步骤单独提供,因为前一步反 应释放的能量将因振动弛豫消失在溶液中而不能发光;第二是要有有利的反应过程,使 华 中
