雙峰雙波長分光光度法測定沋河水中的痕量鉛

邱小香

(1渭南師范學院化學與生命科學學院，陜西渭南714000;2陜西省多河流濕地生態(tài)環(huán)境重點實驗室，陜西渭南714000)

鉛是可在人體和動植物組織中蓄積的有毒金屬.其對人類和其他生物的主要毒性效應(yīng)是導(dǎo)致貧血、神經(jīng)機能失調(diào)和腎損傷.鉛的主要污染源是蓄電池、冶煉、五金、機械、涂料和電鍍工業(yè)等部門排放的廢水［1］.因此，監(jiān)測及分析水體中鉛含量有重大的實際意義.測定水體中鉛的方法有紫外—可見分光光度法、原子熒光法、原子吸收光譜法［2－3］、單波長二甲酚橙分光光度法［4－5］等，應(yīng)用較多的雙硫腙分光光度法選擇性不高、靈敏度低，且使用劇毒氰化物作掩蔽劑.文章基于Pb(Ⅱ)與二甲酚橙(Xylenol Orange，XO)在溶液形成1∶1型的紫紅色配合物(Pb-XO)建立了雙峰雙波長分光光度法直接測定了水樣中鉛的含量，與單波長光度法相比，其靈敏度顯著增加.

1 方法原理

對某一個絡(luò)合位顯色反應(yīng)：M+nR=MRn，當絡(luò)合物MRn和顯色劑R分別在某一波長下都有最大吸收時，以絡(luò)合物的最大吸收波長λ2作為測定波長，而以顯色劑R的最大吸收波長λ1作為參比.假設(shè)待測金屬離子的總的分析濃度為cM，在λ1和λ2處各組分的摩爾吸收系數(shù)分別為.若此絡(luò)合反應(yīng)的完全程度很高，則反應(yīng)達到平衡時消耗的顯色劑的總量為ncM，那么用雙峰雙波長分光光度法測得吸光度△A為：

從以上方程得出，ΔA與待測組分M的濃度cM呈正比，據(jù)此可求出M的含量.

2 實驗部分

2.1 儀器與試劑

儀器：UV－2000型紫外—可見分光光度計，PHS－3C型酸度計，分析天平.

試劑：0.1g/L鉛標準儲備液：準確稱取0.1599g Pb(NO3)2于燒杯中，并向燒杯中加入約200mL的去離子水溶解，再加入約10mL濃硝酸溶液，后定量轉(zhuǎn)移至1000mL容量瓶中，用二次去離子水定容至刻度，搖勻.

1.0g/L二甲酚橙(XO)溶液：準確稱取0.1000g XO于燒杯中，向其中加入少量去離子水溶解，然后加入少量鹽酸，定量轉(zhuǎn)移至100mL容量瓶中，用去離子水定容至刻度.XO溶液要現(xiàn)用現(xiàn)配.醋酸—醋酸鈉緩沖溶液.

以上試劑均為分析純，實驗用水為二次去離子水.

2.2 實驗方法

準確移取20mL質(zhì)量濃度為5mg/L Pb2+的標準溶液于50mL比色管中，然后向此比色管中依次加入1.0g/L二甲酚橙溶液2.00mL，pH為5.8的HAc-NaAc緩沖溶液4.00mL，用二次去離子水稀釋至刻度，搖勻，靜置10min后，以二次去離子水為參比，用1cm的比色皿，于波長λ1(435 nm)處，波長λ2(575nm)處分別測定鉛標準溶液和顯色劑R(二甲酚橙)的吸光度，并計算出 ΔA.

3 實驗結(jié)果討論

3.1 吸收光譜的繪制

按上述實驗方法配制好溶液，以二次去離子水為參比，在波長為400～800nm范圍內(nèi)對鉛—二甲酚橙絡(luò)合物和顯色劑進行波譜掃描，得到其相應(yīng)的吸收光譜，如圖1所示.由圖1看出鉛—二甲酚橙絡(luò)合物和顯色劑兩者的最大吸收峰處于明顯不同的波長段，顯色劑XO最大吸收峰在435nm處，設(shè)為λ1，Pb-XO體系的最大吸收波長為575nm，設(shè)為λ2.

圖1 XO，Pb-XO體系吸收光譜

3.2 實驗條件的選擇

3.2.1 溶液pH值及緩沖液用量的選擇

在保持Pb2+與XO濃度、顯色溫度、顯色時間等條件不變的情況下，用HAc-NaAc緩沖溶液調(diào)節(jié)體系的pH值，分別測定某pH值下對應(yīng)吸光度ΔA值.結(jié)果如圖2所示.結(jié)果表明：在HAc-NaAc緩沖溶液用量為3.2～5.0mL，反應(yīng)體系的pH為5.8時，相對吸光度ΔA達到最大且趨于穩(wěn)定.故實驗選用pH為5.8的HAc-NaAc緩沖溶液，用量為4.00mL.

3.2.2 顯色劑用量對吸光度的影響

保持其他條件不變，按照上述實驗方法，逐漸改變XO用量，并測定對應(yīng)的吸光度，其實驗結(jié)果見圖3.由圖3可看出，吸光度△A值隨著XO溶液用量的增加而逐漸增大，當1.00g/L XO用量在2.00mL時，吸光度△A值最大.故實驗選擇1.0g/L XO溶液2.00mL.

3.2.3 顯色時間對吸光度的影響

在其他條件不變的情況下，在不同顯色時間測定其對應(yīng)的吸光度△A值，實驗結(jié)果表明：向含有鉛離子的溶液中加入XO溶液后，溶液立即顯色，其吸光度值至10min后達到最大.故實驗選擇顯色時間為10min.

3.3 標準曲線繪制

在優(yōu)化實驗條件下，按實驗方法作ΔA對不同濃度的Pb2+標準溶液的標準曲線.如圖4所示.

圖4 Pb測定的標準曲線

用該法做11次空白試驗的標準偏差Sb=0.002，本法與單波長法比較結(jié)果如表1所示.

表1 兩種方法的比較

3.4 共存離子的影響

在優(yōu)化實驗條件下，對10.0μg/mL的Pb2+進行了測定，當允許誤差小于±5%時，用1.0 mol/L硫脲2mL掩蔽Cu2+、Hg2+;用1.00mL 0.2mol/L檸檬酸三銨掩蔽Al3+和Fe3+;其他共存離子的允許量(以ug計)：等不干擾鉛的測定.250 倍、350 倍 Na+、300 倍 Ba2+、150 倍Ca2+、300 倍 Mg2+、350 倍 Zn2+.

3.5 樣品分析

依次用10%的硝酸洗液、自來水、二次去離子水將聚乙烯瓶洗滌干凈后，采集沋河水樣約2000mL.吸取100mL水樣于250mL錐形瓶中，向其中加入5mL濃硝酸，加熱蒸發(fā)至近干，冷卻后用0.2%硝酸溶解殘渣，待殘渣完全溶解后定量移入100mL容量瓶中，再用二次去離子水定容至刻度，待測定.準確移取上述水樣10.00mL于50mL比色管中進行精密度實驗和加標回收試驗.并將此法與單波長法結(jié)果進行了比較，結(jié)果見表2.

表2 樣品分析結(jié)果(n=6)

4 結(jié)語

本實驗采用雙峰雙波長分光光度法測定了渭南沋河水中的痕量鉛，其含量為：3.763ug/mL.結(jié)果準確可靠，方法簡便易行，對于水的鉛污染檢測提供了更好的檢測方法.

［1］Toplan S，Zcelik O D，Gulysasar T，et al.Trace elements［J］.Medboil，2004，18(2)：178 －182.

［2］莊會榮，呂慶淮.雙波長分光光度法的研究進展［J］.理化檢驗·化學分冊，2007，43(7)：607－610.

［3］郜洪文.多波長分光光度法分析懸濁液［J］.分析儀器，1992，(2)：47 －52.

［4］杜恒宇，張中旗，張永寧，等.二甲酚橙與鉛(Ⅱ)配合物顯色反應(yīng)的研究及應(yīng)用［J］.寶雞文理學院學報(自然科學版)，2009，29(1)：35 －40.

［5］楊志潔，郭潔，杜建華，等.用二甲酚橙顯色快速測定植物葉上的鉛含量［J］.理化檢驗·化學分冊，2000，36(9)：412－414.