Zeph增敏PAR的紙色譜法測(cè)定鎳(Ⅱ)

高文皓，　余　萍，　馬　慧，　郭鵬瑤，　高俊杰

(沈陽理工大學(xué) 環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院，遼寧 沈陽　110159)

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Zeph增敏PAR的紙色譜法測(cè)定鎳(Ⅱ)

高文皓，余萍，馬慧，郭鵬瑤，高俊杰

(沈陽理工大學(xué) 環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院，遼寧 沈陽110159)

摘要：提出了通過紙色譜法測(cè)定含鎳廢水中鎳(Ⅱ)的方法。使用十四烷基二甲基芐基氯化銨表面活性劑增敏PAR顯色劑作為浸泡液制備試紙，考察了試紙使用時(shí)的最佳條件，建立了測(cè)定鎳(Ⅱ)的新方法。線性范圍為0.5～100.0mg/L，方法用于含鎳廢水中鎳(Ⅱ)的測(cè)定，結(jié)果滿意。

關(guān)鍵詞:十四烷基二甲基芐基氯化銨； 增敏PAR； 紙色譜； 鎳(Ⅱ)

引　言

鍍鎳工藝廣泛的應(yīng)用到電鍍行業(yè)當(dāng)中[1]，電鍍企業(yè)在鍍鎳生產(chǎn)過程中，會(huì)產(chǎn)生大量含鎳廢水[2]。鍍鎳溶液中鎳(Ⅱ)含量的高低直接影響鍍鎳溶液的性能和鍍層的品質(zhì)，廢水中鎳又被列入第一類污染物。因此，需要在產(chǎn)品生產(chǎn)和廢水處理過程中經(jīng)常測(cè)定含鎳廢水中鎳(Ⅱ)的含量。

目前測(cè)定含鎳廢水中鎳(Ⅱ)主要采用光度法[3]和原子吸收法等[4]。紙色譜法[5-6]憑借其操作簡(jiǎn)便、成本低廉和快速測(cè)定等優(yōu)點(diǎn)越來越多的運(yùn)用到重金屬含量的測(cè)定中。而采用PAR為顯色劑的紙色譜法測(cè)定鎳(Ⅱ)的研究未見報(bào)道。

本文研究了基于十四烷基二甲基芐基氯化銨(Zeph)作為表面活性劑增敏PAR顯色劑體系的紙色譜法[7]反應(yīng)條件，制作了現(xiàn)場(chǎng)快速測(cè)定鎳(Ⅱ)含量的試紙，建立了測(cè)定含鎳廢水中鎳(Ⅱ)的新方法，通過試紙顏色變化的長(zhǎng)度對(duì)含鎳廢水中鎳(Ⅱ)定量，結(jié)果和光度法具有可比性。

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1儀器與藥品

DZX-6000B真空干燥箱(上海?，攲?shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司)、T6型紫外可見分光光度計(jì)(北京普析通用儀器有限責(zé)任公司)。

0.5%PAR貯備液；鎳(Ⅱ)標(biāo)準(zhǔn)溶液(1.000g/L)：準(zhǔn)確稱取4.9547g Ni(NO3)2·6H2O，用(1+499)HNO3溶解，并定容至1000mL，使用時(shí)用水稀釋成100mg/L的鎳(Ⅱ)工作液；2%Zeph貯備液。實(shí)驗(yàn)用水為一次蒸餾水，所用藥品均為分析純。

1.2試紙的制備與測(cè)試方法

將中速層析濾紙板切成100mm×3mm的試紙條浸泡于含Zeph的PAR浸泡液中，靜置約30min，使溶液在試紙條上充分附著，置于60℃的烘箱中，持續(xù)20min至試紙完全干燥，制備出一種黃色試紙條。使用時(shí)，將制備好的試紙垂直插入待測(cè)液中反應(yīng)，待試紙條由黃色變成紅色，反應(yīng)后當(dāng)變色高度穩(wěn)定即取出試紙條。

2　條件試驗(yàn)

2.1顯色劑用量的選擇

分別取0.5、1.5、2.5、3.5和5.0mL 0.5%的PAR顯色劑溶液放入25mL的比色管中，分別加入同體積的2%Zeph表面活性劑，用蒸餾水稀釋至刻度，即配制好PAR質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.01%、0.03%、0.05%、0.07%和0.10%溶液，按照1.2的測(cè)試方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。通過對(duì)變色后試紙條的比較，PAR質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.05%時(shí)試紙條的顯色效果最佳。

2.2Zeph用量的影響

分別取1.25、2.50、6.25、10.00和12.50mL的2%的Zeph表面活性劑溶液放入25mL的比色管中，分別加入2.5mL 0.5%的PAR顯色劑，用蒸餾水稀釋至刻度，即配制好Zeph質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.1%、0.2%、0.5%、0.8%和1.0%溶液，按照1.2的測(cè)試方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。通過對(duì)變色后試紙條的比較，Zeph質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.5%時(shí)試紙條的顯色效果好。

2.3酸度的影響

取6.25mL 2%的Zeph表面活性劑溶液和2.5mL 0.5%的PAR顯色劑加入25mL的比色管中，用蒸餾水稀釋至刻度，分別加入2mL不同pH的緩沖溶液，按照1.2的測(cè)試方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。通過對(duì)變色后試紙條的比較，加入pH為5的緩沖溶液的試紙條顯色區(qū)間和效果最佳。

2.4共存物質(zhì)的影響

在進(jìn)行含鎳廢水的測(cè)定時(shí)，往往會(huì)受到共存物質(zhì)的干擾，需要向檢測(cè)液中添加一定量的掩蔽劑，既要保證鎳(Ⅱ)的正常顯色，又不能使溶液酸度有大的改變，從而影響到測(cè)定顯色及顯色線的清晰度。經(jīng)過比較，以1mL 2%的草酸鈉，0.4mL 2%硫脲，4mL 20%丙三醇，1mL 5%乙酸鈉，4mL 15%乙酰丙酮作為掩蔽劑進(jìn)行掩蔽，能同時(shí)消除15倍的Pb2+、15倍的Al3+、5倍的Cr(Ⅵ)、30倍的Mn2+、5倍的Fe2+、10倍的Fe3+、20倍的Mg2+、5倍的Cu2+和4倍的Zn2+干擾。

2.5反應(yīng)時(shí)間的確定

分別取2.5mL 2%的PAR溶液，6.25mL 2%的Zeph表面活性劑和2mL pH=5的緩沖溶液于25mL比色管中，稀釋至刻度線，按照1.2的測(cè)試方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)溶液稀釋后，鎳(Ⅱ)的質(zhì)量濃度分別為1、10、40和80mg/L的待測(cè)溶液，通過對(duì)試紙條變色時(shí)間記錄和比較，試紙條顯色效果穩(wěn)定時(shí)t在5～7min，選擇用7min作為反應(yīng)時(shí)間。

2.6標(biāo)尺的制作

實(shí)驗(yàn)方法采用層析紙色譜的原理，以中速層析濾紙板為載體，以顯色劑PAR為固定相,以待測(cè)溶液為流動(dòng)相，通過流動(dòng)相中鎳(Ⅱ)與固定相中顯色劑PAR反應(yīng)，鎳(Ⅱ)含量和變色長(zhǎng)度在一定范圍內(nèi)呈線性關(guān)系，所以用于對(duì)比試紙色帶變色長(zhǎng)度的標(biāo)尺可以直接讀出待測(cè)溶液中鎳(Ⅱ)的含量，從而能夠現(xiàn)場(chǎng)快速測(cè)定鎳(Ⅱ)。

選擇了9種鎳離子質(zhì)量濃度分別為0.5、1、10、20、40、50、60、80和100mg/L試液，每個(gè)質(zhì)量濃度試液做5組平行測(cè)定，記錄其變色長(zhǎng)度并制作標(biāo)尺，得到質(zhì)量濃度和長(zhǎng)度的關(guān)系：

l(cm)=0.0193×C(mg/L)+0.725

相關(guān)系數(shù)r=0.9937。標(biāo)尺的測(cè)定范圍是0.5～100mg/L，待測(cè)樣品不含鎳(Ⅱ)或質(zhì)量濃度在檢測(cè)限以下時(shí)，由于流動(dòng)相在固定相上的毛細(xì)作用也會(huì)產(chǎn)生一定的長(zhǎng)度，但是試紙條不顯色或顯色淺。

3　樣品測(cè)定

分別取1.0、2.0、3.0、4.0和5.0mL 20mg/L鎳(Ⅱ)標(biāo)準(zhǔn)使用液，加10mL水，2mL檸檬酸銨溶液，1mL碘溶液，加20mL水搖勻，加2mL丁二酮肟溶液，2mL 2Na-EDTA溶液，加水至標(biāo)線，搖勻。

用10mm比色皿，以水作為參比液在530nm波長(zhǎng)下測(cè)量顯色液的吸光度，減去空白實(shí)驗(yàn)所測(cè)的吸光度，以質(zhì)量濃度和吸光度繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。得到質(zhì)量濃度與吸光度之間的關(guān)系：

y=0.9605x

r=0.9950

分別準(zhǔn)確移取三份含鎳(Ⅱ)廢水作為待測(cè)樣品，按照測(cè)試方法1.2操作，平行取7次，測(cè)量顯色長(zhǎng)度，計(jì)算鎳(Ⅱ)平均質(zhì)量濃度，同時(shí)與光度法是測(cè)定進(jìn)行比較。

委托遼寧省廢水治理技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境監(jiān)測(cè)中心進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)兩種方法的測(cè)定結(jié)果進(jìn)行比較，結(jié)果見表1。

表1樣品中鎳(Ⅱ)的分析結(jié)果

樣品h試紙/mmρ[Ni(Ⅱ)]/(mg·L-1)RSD/%加標(biāo)回收率/%ρ[Ni(Ⅱ)]光度法/(mg·L-1)樣品120、21、20、19、21、22、2170.89.2894.166.7樣品214、13、13、12、15、12、1444.08.18105.240.1樣品316、15、15、14、13、15、1448.37.0193.744.5

4　結(jié)　論

經(jīng)過反復(fù)研究，找到了試紙制作的最佳反應(yīng)條件，并且通過加入掩蔽劑消除共存的干擾離子，達(dá)到增強(qiáng)試紙的測(cè)定準(zhǔn)確性。

實(shí)驗(yàn)得出鎳(Ⅱ)質(zhì)量濃度的測(cè)定范圍為0.5～100.0mg/L，對(duì)含鎳廢水水樣進(jìn)行測(cè)定，并與標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果令人滿意。

《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB21900-2008)規(guī)定鎳(Ⅱ)的排放限值為0.5mg/L，鎳(Ⅱ)的測(cè)定范圍能滿足大部分的電鍍企業(yè)。

由于紙色譜法具有現(xiàn)場(chǎng)快速測(cè)定的特點(diǎn)，還可以應(yīng)用于突發(fā)性污染物的監(jiān)測(cè)，拓寬了應(yīng)用范疇。

參考文獻(xiàn)

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doi：10.3969/j.issn.1001-3849.2016.08.011

收稿日期：2016-04-05修回日期： 2016-04-19

基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目(21207093)；遼寧省高等學(xué)校優(yōu)秀人才支持計(jì)劃(LJQ2014023)；沈陽理工大學(xué)遼寧省廢水治理技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金資助課題

中圖分類號(hào)：TG115.32

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

Nickel(Ⅱ) Chromatography-determining by Zeph Sensitized PAR Test Paper

GAO Wenhao, YU Ping, MA Hui, GUO Pengyao, GAO Junjie

(School of Environmental and Chemical Engineering, Shenyang Ligong University, Shenyang 110159, China)

Abstract:Nickel(Ⅱ) concentration was determined by test paper chromatography method.The test paper was prepared by using tetradecyl dimethyl benzyl ammonium chloride(Zeph)surfactant sensitized PAR chromogenic agent as soak solution.The best condition of the test paper usage was investigated,and a new method of nickel(Ⅱ) determination was established.Linear range was 0.5～100.0mg/L.This method is used for determining the nickel(Ⅱ) concentration in nickel containing waste water with satisfied results.

Keyword:Zeph;sensitized PAR;chromatography of test paper;nickel(Ⅱ)