专利名称：电解质分析标准溶液及其配制方法
技术领域：
本发明涉及一种标准溶液，尤其是一种电解质分析标准溶液及其配制方法。
背景技术：
电解质分析仪是一种快速、准确、方便、实用的临床检验设备。其采用先进的离子选择性电极测量技术，可直接测量血清、血浆、全血、脑脊液及稀释尿液中的K+，Na+，Cl-，Ca2+，pH值等指标。
电解质分析仪利用电极把化学信号转换成电信号，利用离子选择性电极对特定离子产生选择性反应，通过电位测量仪器测定溶液中离子活度的电位，从而得到样品组成的含量。
离子选择性分析方法具有仪器设备简单、分析速度快、选择性好、样品用量小、灵敏度高和适用范围广的特点。
在正式使用电解质分析仪前，需要用标准溶液对仪器进行校正，标准溶液中，各种离子浓度准确性的高低直接关系到测量值的准确性。
武警江苏总队医院检验科的何海明、刘金波、施根林、林国英和祝峰在1996年12月份的期刊《医疗装备》中发表的论文《AC-980全自动电解质分析仪定标液的研制与应用》中报道，以KCl、CaCl2、NaCl、CH3COONa(醋酸钠)、NaN3(叠氮钠)、OP乳化剂、巴比妥钠和1.0mol/L HCl为原料制备标准溶液(定标液)。选用这些试剂的缺点为 1.CH3COONa不是基准物质，具有吸湿性质，致使称量不准确。如果采用CH3COONa·3H2O，因为CH3COONa·3H2O在干燥空气中风化，称量也会不准确。
2.巴比妥钠类药可以使中枢抑制，轻度者镇静，中度者催眠，深度者麻醉，过量则呈呼吸循环抑制状态，因此不能随意采购，限制了生产的进行。再者，巴比妥钠溶液的稳定性较差，溶液放置易水解。
此外，于1994年2月23日公开的一篇专利号为93111903.0，名称为“电解质分析仪用的一种标准测试液”的中国专利文献中公开了使用氯化钠、氯化钾、乙二胺四乙酸二钠和氢氧化钠为原料制备标准测试液。标准测试液中，一部分钠离子来自氢氧化钠，因为氢氧化钠不是基准物质，在配制过程中会严重吸收水分和二氧化碳，从而影响标准测试液中钠离子浓度。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种离子浓度和pH值准确的电解质分析标准溶液，以保证电解质分析仪检测的准确性；本发明还提供了该电解质分析标准溶液的配制方法。
为解决上述技术问题，本发明主要由基准物质和去离子水配制而成，采用缓冲溶液体系控制pH值，所述的基准物质为KCl、NaCl、Na2CO3和CaCO3； 其中，KCl的质量mKCl，单位为g，按公式(I)计算 CaCO3的质量
单位为g，按公式(II)计算 NaCl的质量mNaCl，单位为g，按公式(III)计算 Na2CO3的质量
单位为g，按公式(IV)计算 上述各公式中，V--欲配制标准溶液的体积，单位为L，
--标准溶液中钾离子的浓度，单位为mmol/L， MKCl--KCl的摩尔质量，单位为g/mol，
--标准溶液中钙离子的浓度，单位为mmol/L，
--CaCO3的摩尔质量，单位为g/mol，
--标准溶液中氯离子的浓度，单位为mmol/L， MNaCl--NaCl的摩尔质量，单位为g/mol，
--标准溶液中钠离子的浓度，单位为mmol/L， cNaCl--标准溶液中氯化钠的浓度，单位为mmol/L，
--Na2CO3的摩尔质量，单位为g/mol。
本发明选用KCl、NaCl、Na2CO3、CaCO3为基准物质配制标准溶液。亦即K+来自KCl，Na+来自NaCl和Na2CO3，Ca2+来自CaCO3，Cl-来自NaCl和KCl。
NaCl、KCl、CaCO3、Na2CO3基准物质具有性质稳定，在配制和储存时不会发生变化的特性。此外这些基准物的组成与化学式完全相符，容易获得纯品，因此十分适合作为电解质分析标准溶液的原料试剂。
本发明中还可含有非离子表面活性剂；所述非离子表面活性剂为含量为0.5-1mL/L的吐温-80或OP-10乳化剂。因电解质分析标准溶液除了具有校准仪器的作用，还应能够洗涤、清洁仪器管路和电极表面，因此需要加入表面活性剂，而非离子表面活性剂具有低泡，清洁效率高的特点，所以本发明选用非离子表面活性剂作为清洁剂。
本发明中还可含有防腐剂；所述防腐剂为含量为50-100mg/L的硫柳汞(C9H9O2HgNaS)或质量百分比浓度为0.01％-0.02％的叠氮钠(NaN3)；以叠氮钠为防腐剂时，Na2CO3的质量
单位为g，按公式(V)计算 式中，
--标准溶液中叠氮钠的浓度，单位为mmol/L。
在本发明中加入防腐剂的目的是用以防止在储存和使用过程中细菌的滋生。
本发明采用的缓冲溶液体系最好为Tris(三羟甲基氨基甲烷)缓冲溶液体系。Tris化学性质稳定，100℃加热不分解，固体在常温下可长期稳定保存；因Tris缓冲溶液体系可将缓冲溶液pH值精确控制在pH＝7.10-9.00，与正常人体pH值范围接近；Tris不会与本发明中选用的基准物质发生副反应，因此适宜作为本发明的pH值控制体系。
本发明的配制方法采用下述工艺步骤A、干燥基准物质将NaCl在500-600℃灼烧4-8h后，冷却备用；将KCl在500-600℃灼烧4-8h后，冷却备用；将CaCO3在100-150℃下烘干3-5h后，冷却备用；将Na2CO3在250-300℃灼烧3-5h后，冷却备用； B、称量原料称取干燥后的基准物质KCl、NaCl、Na2CO3和CaCO3和在欲配制标准溶液中浓度为0.02-0.2mol/L的Tris；混合上述称取的原料； C、加酸在步骤B所混合的原料中加入醋酸(CH3COOH)或硝酸(HNO3)，将混合的原料溶解成混合液，然后加热煮沸5min～10min； 加入的醋酸或硝酸的体积VX，单位为mL，按公式(VI)计算 式中，
--标准溶液中CaCO3的物质的量，单位为mol，
--标准溶液中Na2CO3的物质的量，单位为mol， cX--醋酸或硝酸的浓度，单位为mol/L， 下标X代表醋酸或硝酸，即当加入的是醋酸时，VX为
cX为
当加入的是硝酸时，VX为
cX为
D、煮沸完毕的混合液用氨水调节混合液的pH值至6.5-7.5； E、将加入氨水后的混合液用去离子水定容、摇匀，然后滴加氨水或硝酸细调混合液pH值至欲配制标准溶液pH值，得到标准溶液。
常用Tris缓冲溶液体系为Tris-盐酸缓冲溶液体系，因为盐酸中的Cl-与电解质分析标准溶液中的Cl-冲突，因此本发明方法采用在定容后用硝酸或氨水精密调节pH值。比如欲配制100mL浓度为0.05mol/L pH＝7.10的Tris-盐酸缓冲溶液体系，按照一般的缓冲溶液配制方法，需要量取50mL 0.1mol/L Tris溶液于100mL容量瓶中，然后准确加入45.7mL 0.1mol/L的盐酸溶液，定容、混匀。这样操作首先要配制一定体积的0.1mol/L Tris溶液，其次要准确配制一定体积的0.1mol/L的盐酸溶液。因为盐酸不是基准物质，所以必须先粗配，而后以Na2CO3等基准物质进行标定，才能得到盐酸溶液的准确浓度，操作十分复杂。此外，由于此处引入了氯离子，使标准溶液中氯离子的计算更加繁琐。本发明采用控制缓冲溶液总浓度的方法进行缓冲溶液的配制，而后调节pH值，这样操作简化了溶液配制的操作过程。还以配制100mL浓度为0.05mol/LpH＝7.10的Tris缓冲溶液体系为例，计算和操作过程如下 Tris的加入量mTris，单位为g，计算如下式， mTris＝0.05×0.1×121.14＝0.6057(g) 按照上述计算，准确量取0.6057g的Tris于100mL容量瓶中，溶解、定容即可。pH的调节，是在大规模生产中，以醋酸或硝酸通过pH计调节pH至7.10。在实际生产中，也可能是用氨水精密调节pH至7.10，因为实际生产中，需要经过加酸溶解基准物质和用氨水粗调pH的操作步骤，那时需要根据pH的实际状况，滴加醋酸、硝酸或氨水来精密调节pH至7.10。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于本发明标准溶液采用性质稳定的原料配制而成，且配制方法过程简单、准确，可准确的对电解质分析仪进行校正，保证电解质分析仪测量值的准确性。
具体实施例方式 实施例12升标准溶液的配制其中pH＝7.40。
所用试剂为NaCl、KCl、CaCO3、Na2CO3、Tris、NaN3、吐温-80、氨水和CH3COOH。
其中NaN3质量百分比浓度取0.01％，Tris缓冲溶液体系浓度取0.05mol/L，吐温-80浓度为0.5mL/L。
操作步骤1、烘干将NaCl标准物质置于瓷坩埚中，于马弗炉中550℃灼烧6h，冷却后取出坩埚，置于干燥器中保存备用。
将KCl标准物质，置于瓷坩埚中，于马弗炉中550℃灼烧6h，冷却后，取出坩埚，置于干燥器中保存备用。
将CaCO3标准物质，置于称量瓶中，于120℃下烘干4h，置于干燥器中保存备用。
将Na2CO3标准物质，于280℃马弗炉中灼烧4h，取出，于干燥器中保存备用。
2、计算KCl的加入量mKCl，单位为g， CaCO3的加入量
单位为g， NaCl的加入量mNaCl，单位为g， 叠氮钠的加入量
单位为g， Na2CO3的加入量
单位为g， Tris的加入量mTris，单位为g， mTris＝cTris×2×MTris＝0.05×2×121.14＝12.1140(g) 3、准确称取原料KCl0.5964g，CaCO30.2503g，NaCl11.2205g，NaN30.2000g，Na2CO34.6637g，Tris12.1440g，混合。
4、用少量去离子水将上述称取的混合原料润湿，加醋酸溶解称量物制成混合液。用去离子水润湿的目的是为了使加酸溶解的反应温和，称量物不易在加酸过程中蹦出容器而造成损失。
醋酸加入量
单位为mL，的计算 其中，17mol/L为市售醋酸的浓度。
醋酸加入量5.5mL，最好以稍过量为宜，加入量可选择8-10mL。将混合液加热煮沸5min，以赶尽CO2。
5、将溶液定量转移至2升的容量瓶内，烧杯及玻璃棒至少洗涤3次，洗液也全部转移至容量瓶中；然后加入1mL吐温-80；加入氨水，粗调混合液pH值至7.0附近，最好是pH＝6.5-7.5。氨水的加入量以能中和过量的醋酸计算。
6、将粗调pH值的混合液定容至2升并振荡摇匀溶液。根据定容后混合液的pH值，滴加氨水或硝酸细调pH值至7.40，得到本电解质分析标准溶液。调节过程中，取出少量溶液至小烧杯，以pH计检测pH值。
采用先定容后细调pH值的原因是因为滴加氨水或醋酸后，需要多次翻转振荡摇匀溶液，并多次打开容量瓶塞，倒出少量溶液测定pH值。此操作很难避免有少许溶液从容量瓶漏出。而在溶液摇匀后，有少量溶液流出不会影响各种离子的浓度。
此外，少量氨水或硝酸的滴加，对各种离子不产生可观察的变化。这种影响可以通过简单的计算来说明其影响的大小。一般来讲，一滴溶液的体积为0.04mL，本例中配制溶液的体积为2L，则加入一滴pH值调节溶液(醋酸、硝酸或氨水)对体积的影响为 由此可见，加入几滴pH值调节溶液对整个溶液体积的影响是十分小的，也就是说，对各种离子浓度的影响是十分小的。如果配制的溶液体积再大些，如5L，此影响会更小些。
实施例22升标准溶液的配制 所用试剂为NaCl、KCl、CaCO3、Na2CO3、Tris、硫柳汞、OP-10乳化剂、氨水和硝酸。
其中硫柳汞浓度为50mg/L，Tris缓冲溶液体系浓度取0.05mol/L，OP-10乳化剂浓度为1mL/L。
操作步骤1、烘干烘干步骤同实施例1。
2、计算KCl的加入量mKCl，单位为g， CaCO3的加入量
单位为g， NaCl的加入量mNaCl，单位为g， 硫柳汞的加入量
单位为g， Na2CO3的加入量
单位为g， Tris的加入量，单位为g， mTris＝cTris×2×MTris＝0.050×2×121.14＝12.1140(g) 3、准确称取KCl1.1928g，CaCO30.5005g，NaCl7.2466g，硫柳汞0.1000g，Na2CO35.0880g，Tris12.1140g，混合。
4、用少量去离子水将上述称取的混合原料润湿，加硝酸溶解称量物制成混合液。
硝酸加入量
单位为mL，的计算 其中，16mol/L为市售硝酸的浓度。
实际加入量还可选择8-10mL。然后，将混合液加热煮沸5min，以赶尽CO2。
5、将溶液定量转移至2升的容量瓶内，烧杯及玻璃棒至少洗涤3次，洗液也全部转移至容量瓶中；然后加入2mL的OP-10乳化剂；加入氨水，粗调混合液pH值至7.0附近，最好是pH＝6.5-7.5。氨水的加入量以能中和过量的硝酸计算。
6、将粗调pH值的混合液定容至2升并振荡摇匀溶液。根据定容后混合液的pH值，滴加氨水或硝酸细调pH值至7.00，得到本电解质分析标准溶液。调节过程中，取出少量溶液至小烧杯，以pH计检测pH值。
实施例32升标准溶液的配制pH＝7.20。
所用试剂为NaCl、KCl、CaCO3、Na2CO3、Tris、叠氮钠、OP-10乳化剂、氨水和硝酸。虽然叠氮钠不是基准物质，但因为使用量相对于NaCl和Na2CO3很小，不会对Na+浓度产生可察觉的影响。
其中叠氮钠质量百分比浓度取0.02％，Tris缓冲溶液体系浓度取0.02mol/L，OP-10乳化剂浓度为0.5mL/L。
操作步骤1、烘干选用NaCl标准物质置于瓷坩埚中，于马弗炉中500℃灼烧8h，冷却后取出坩埚，置于干燥器中保存备用。
选用KCl标准物质，置于瓷坩埚中，于马弗炉中600℃灼烧4h，冷却后，取出坩埚，置于干燥器中保存备用。
选取CaCO3标准物质，置于称量瓶中，于100℃下烘干5h，置于干燥器中保存备用。
选取Na2CO3标准物质，于300℃马弗炉中灼烧3h，取出，于干燥器中保存备用。
2、计算 mTris＝cTris2×MTris＝0.02×2×121.14＝4.8456(g) 3、准确称取KCl0.8946g，CaCO30.3003g，NaCl8.6491g，NaN30.4000g，Na2CO34.8753g，Tris4.8456g，混合。
4、用少量去离子水将上述称取混合的原料润湿，加硝酸溶解称量物制成混合液。
硝酸加入量的计算 实际加入量可选择8-10mL。然后，将混合液加热煮沸10min，以赶尽CO2。
5、将溶液定量转移至2升的容量瓶内，烧杯及玻璃棒至少洗涤3次，洗液也全部转移至容量瓶中；然后加入1mL的OP-10乳化剂；加入氨水，粗调混合液pH值至7.0附近，pH值最好位于6.5-7.5之间。氨水的加入量以能中和过量的硝酸计算。
6、将粗调pH值的混合液定容至2升并振荡摇匀溶液。根据定容后混合液的pH值，滴加氨水或硝酸细调pH值至7.20，得到本电解质分析标准溶液。调节过程中，取出少量溶液至小烧杯，以pH计检测pH值。
实施例42升标准溶液的配制其中pH＝7.10。
所用试剂为NaCl、KCl、CaCO3、Na2CO3、Tris、硫柳汞、吐温-80、氨水和CH3COOH。
其中硫柳汞浓度为100mg/L，Tris缓冲溶液体系浓度取0.1mol/L，吐温-80浓度为1mL/L。
操作步骤1、烘干选用NaCl标准物质置于瓷坩埚中，于马弗炉中600℃灼烧4h，冷却后取出坩埚，置于干燥器中保存备用。
选用KCl标准物质，置于瓷坩埚中，于马弗炉中500℃灼烧8h，冷却后，取出坩埚，置于干燥器中保存备用。
选取CaCO3标准物质，置于称量瓶中，于150℃下烘干3h，置于干燥器中保存备用。
选取Na2CO3标准物质，于250℃马弗炉中灼烧5h，取出，于干燥器中保存备用。
2、计算 mTris＝cTris×2×MTris＝0.1×2×121.14＝24.2280(g) 3、准确称取原料KCl1.4910g，CaCO30.4004g，NaCl9.3504g，硫柳汞0.2000g，Na2CO32.1200g，Tris24.2280g，混合。
4、用少量去离子水将上述称取混合的原料润湿，加醋酸溶解称量物制成混合液。
醋酸加入量的计算 醋酸加入量以稍过量为宜，实际加入量可选择4-6mL。将混合液加热煮沸10min，以赶尽CO2。
5、将溶液定量转移至2升的容量瓶内，烧杯及玻璃棒至少洗涤3次，洗液也全部转移至容量瓶中；然后加入2mL吐温-80；加入氨水，粗调混合液pH值至7.0附近。氨水的加入量以能中和过量的醋酸计算。
6、将粗调pH值的混合液定容至2升并振荡摇匀溶液。根据定容后混合液的pH值，滴加氨水或硝酸细调pH值至7.10，得到本电解质分析标准溶液。调节过程中，取出少量溶液至小烧杯，以pH计检测pH值。
实施例52升标准溶液的配制其中pH＝7.30。
所用试剂为NaCl、KCl、CaCO3、Na2CO3、Tris、硫柳汞、OP-10乳化剂、氨水和CH3COOH。
其中硫柳汞浓度为75mg/L，Tris缓冲溶液体系浓度取0.2mol/L，OP-10乳化剂浓度为0.5mL/L。
操作步骤1、烘干选用NaCl标准物质置于瓷坩埚中，于马弗炉中570℃灼烧7h，冷却后取出坩埚，置于干燥器中保存备用。
选用KCl标准物质，置于瓷坩埚中，于马弗炉中530℃灼烧7h，冷却后，取出坩埚，置于干燥器中保存备用。
选取CaCO3标准物质，置于称量瓶中，于135℃下烘干4h，置于干燥器中保存备用。
选取Na2CO3标准物质，于290℃马弗炉中灼烧4h，取出，于干燥器中保存备用。
2、计算 mTris＝cTris×2×MTris＝0.2×2×121.14＝48.4560(g) 3、准确称取原料KCl0.7455g，CaCO30.4505g，NaCl12.2724g，硫柳汞0.1500g，Na2CO34.7700g，Tris48.4560g，混合。
4、用少量去离子水将上述称取的混合原料润湿，加醋酸溶解称量物制成混合液。
醋酸加入量的计算 醋酸加入量以稍过量为宜，实际加入量可选择6-8mL。将混合液加热煮沸10min，以赶尽CO2。
5、将溶液定量转移至2升的容量瓶内，烧杯及玻璃棒至少洗涤3次，洗液也全部转移至容量瓶中；然后加入1mL的OP-10乳化剂；加入氨水，粗调混合液pH值至7.0附近。氨水的加入量以能中和过量的醋酸计算。
6、将粗调pH值的混合液定容至2升并振荡摇匀溶液。根据定容后混合液的pH值，滴加氨水或硝酸细调pH＝7.30，得到本电解质分析标准溶液。调节过程中，取出少量溶液至小烧杯，以pH计检测pH值。
权利要求
1、一种电解质分析标准溶液，其主要由基准物质和去离子水配制而成，采用缓冲溶液体系控制pH值，其特征在于所述的基准物质为KCl、NaCl、Na2CO3和CaCO3；
其中，KCl的质量mKCl，单位为g，按公式(I)计算
CaCO3的质量
，单位为g，按公式(II)计算
NaCl的质量mNaCl，单位为g，按公式(III)计算
Na2CO3的质量
，单位为g，按公式(IV)计算
上述各公式中，V--欲配制标准溶液的体积，单位为L，
--标准溶液中钾离子的浓度，单位为mmol/L，
MKCl--KCl的摩尔质量，单位为g/mol，
--标准溶液中钙离子的浓度，单位为mmol/L，
--CaCO3的摩尔质量，单位为g/mol，
--标准溶液中氯离子的浓度，单位为mmol/L，
MNaCl--NaCl的摩尔质量，单位为g/mol，
--标准溶液中钠离子的浓度，单位为mmol/L，
cNaCl--标准溶液中氯化钠的浓度，单位为mmol/L，
--Na2CO3的摩尔质量，单位为g/mol。
2、根据权利要求1所述的电解质分析标准溶液，其特征在于所述标准溶液中还含有非离子表面活性剂；所述非离子表面活性剂为含量为0.5-1mL/L的吐温-80或OP-10乳化剂。
3、根据权利要求1所述的电解质分析标准溶液，其特征在于所述标准溶液中还含有防腐剂；所述防腐剂为含量为50-100mg/L的硫柳汞或质量百分比浓度为0.01％-0.02％的叠氮钠；以叠氮钠为防腐剂时，Na2CO3的质量
单位为g，按公式(V)计算
式中，
--标准溶液中叠氮钠的浓度，单位为mmol/L。
4、根据权利要求1-3所述的任意一种电解质分析标准溶液，其特征在于所述的缓冲溶液体系为Tris缓冲溶液体系。
5、一种电解质分析标准溶液的配制方法，采用权利要求1-4所述原料和原料量配制而成，其特征在于该方法采用下述工艺步骤A、干燥基准物质将NaCl在500-600℃灼烧4-8h后，冷却备用；将KCl在500-600℃灼烧4-8h后，冷却备用；将CaCO3在100-150℃下烘干3-5h后，冷却备用；将Na2CO3在250-300℃灼烧3-5h后，冷却备用；
B、称量原料称取干燥后的基准物质KCl、NaCl、Na2CO3和CaCO3和在欲配制标准溶液中浓度为0.02-0.2mol/L的Tris；混合上述称取的原料；
C、加酸在步骤B所混合的原料中加入醋酸或硝酸，将混合的原料溶解成混合液，然后加热煮沸5min～10min；
加入的醋酸或硝酸的体积Vx，单位为mL，按公式(VI)计算
式中，
--标准溶液中CaCO3的物质的量，单位为mol，
--标准溶液中Na2CO3的物质的量，单位为mol，
cX--醋酸或硝酸的浓度，单位为mol/L，
下标X代表醋酸或硝酸；
D、煮沸完毕的混合液用氨水调节混合液的pH值至6.5-7.5；
E、将加入氨水后的混合液用去离子水定容、摇匀，然后滴加氨水或硝酸细调混合液pH值至欲配制标准溶液pH值，得到标准溶液。
6、根据权利要求5所述的电解质分析标准溶液的配制方法，其特征在于所述步骤B中，所称取的混合原料中还含有硫柳汞或叠氮钠。
7、根据权利要求5所述的电解质分析标准溶液的配制方法，其特征在于所述步骤D中，在煮沸完毕的混合液中先加入表面活性剂，然后用氨水调节混合液的pH值至6.5-7.5。
8、根据权利要求5所述的电解质分析标准溶液的配制方法，其特征在于在步骤C中，混合的原料先用去离子水润湿，再加入醋酸或硝酸。
9、根据权利要求5、6、7或8所述的电解质分析标准溶液的配制方法，其特征在于所述步骤A中，将NaCl在550℃灼烧6h后，冷却备用；将KCl在550℃灼烧6h后，冷却备用；将CaCO3在120℃下烘干4h后，冷却备用；将Na2CO3在280℃灼烧4h后，冷却备用。
全文摘要
本发明公开了一种电解质分析标准溶液及其配制方法，其主要由基准物质和去离子水配制而成，采用缓冲溶液体系控制pH值，所述的基准物质为KCl、NaCl、Na2CO3和CaCO3；本标准溶液采用性质稳定的原料配制而成，且配制过程简单、准确，可准确的对电解质分析仪进行校正，保证电解质分析仪测量值的准确性。
文档编号G01N27/26GK101561409SQ200910074459
公开日2009年10月21日 申请日期2009年5月31日 优先权日2009年5月31日
发明者高磊红, 王未肖 申请人:河北科技大学