阻抑光度法測定痕量乙醇的研究

陳 紅（1.河北省環(huán)境保護開發(fā)總公司，石家莊 050000；2.河北省環(huán)境保護產(chǎn)業(yè)協(xié)會，石家莊 050000）

阻抑光度法測定痕量乙醇的研究

陳 紅1，2
（1.河北省環(huán)境保護開發(fā)總公司，石家莊 050000；2.河北省環(huán)境保護產(chǎn)業(yè)協(xié)會，石家莊 050000）

文章研究了在稀硫酸介質(zhì)中，乙醇阻抑高碘酸鉀氧化中性紅褪色反應(yīng)的各種反應(yīng)條件，建立了阻抑光度法測定痕量乙醇的新方法。討論了體系酸度、試劑濃度、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間、干擾離子等因素對反應(yīng)體系的影響。選擇530nm作為測定波長，確定了阻抑反應(yīng)的最佳條件。在所選擇的試驗條件下，方法的線性范圍為1.0～7.0μg/25mL，檢測限為4×10-6g/L。表觀摩爾吸光系數(shù)ε=3.68×104L/mol·cm。對該方法進行了精密度測定，其相對標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD＜5%。該方法用于水樣中痕量乙醇含量的測定，并進行了加標(biāo)回收試驗，平均回收率為98.6%～98.7%。

阻抑光度法；痕量；乙醇；高碘酸鉀；中性紅

乙醇是一種重要的化工原料，廣泛用于化工、制藥等，但是含有乙醇的廢水排放到環(huán)境中，會對水體造成較大影響。因此對乙醇的測定是環(huán)境檢測中一項重要內(nèi)容。本文綜合運用環(huán)境工程專業(yè)相關(guān)理論和試驗研究手段設(shè)計一種靈敏度高、選擇性好的阻抑光度法，應(yīng)用于實際樣品中痕量乙醇的測定。

1　主要儀器、試劑與方法

1.1主要儀器

VIS-7220型分光光度計（北京瑞利分析儀器公司），1cm比色皿；601超級恒溫水浴鍋（江蘇省金壇市醫(yī)療器械廠）；電子分析天平；50mL具塞比色管，試管架；10mL、50mL、100mL、250mL、500mL、1000mL容量瓶；1mL、2mL、5mL和10mL吸管；100mL、250mL、500mL燒杯。

1.2主要試劑

1.0×10-2mol/LKIO4溶液：稱取1.15g KIO4（分析純，天津市光復(fù)精細化工研究所）于小燒杯中，加少量蒸餾水溶解，移入500mL容量瓶中加水稀釋至刻度搖勻，避光冷存于容量瓶中。

1.0×10-2mol/L中性紅水溶液：準(zhǔn)確稱取0.144g中性紅（指示劑，天津市大茂化學(xué)試劑廠）于小燒杯中，先加少量蒸餾水溶解，移入500mL容量瓶中加水稀釋至刻度搖勻，避光冷存于容量瓶中。

5.0×10-3mol/LH2SO4溶液：取16.6mL濃硫酸（分析純，唐山市路北區(qū)化工廠）慢慢加到50mL蒸餾水中，冷卻后用水稀釋至200mL，得到1.5mol/LH2SO4溶液，再取1mL上述溶液，用蒸餾水稀釋至300mL。

1mg/mL（2.2×10-2mol/L）乙醇儲備液：取1.3mL無水乙醇于1000mL容量瓶中，加水稀釋至刻度搖勻，避光冷存。

1μg /mL（2.2×10-5mol/L）乙醇標(biāo)準(zhǔn)工作液：取1mL乙醇儲備液于1000mL容量瓶中，加水稀釋至刻度搖勻。

1.3試驗方法

取兩支50mL具塞比色管，其中一支加入3.0mL乙醇標(biāo)準(zhǔn)工作溶液（阻抑反應(yīng)體系，吸光度為A），另一支不加（非阻抑反應(yīng)體系，吸光度為A0）。在兩支比色管中均依次加入2.5mL中性紅溶液，0.7mLH2SO4溶液，0.4mLKIO4溶液，兩者均用水稀釋至25mL，搖勻。然后將兩者同時放入100℃水浴中加熱10分鐘后，迅速取出比色管并開啟玻璃塞，流水冷卻4分鐘，在波長530nm處，以蒸餾水作參比，用1cm比色皿測定吸光度A和A0，計算ΔA = A-A0。

2　結(jié)果與討論

2.1吸收曲線

按照試驗方法，改變?nèi)肷涔獠ㄩL，在450nm、460nm、470nm、480nm、490nm、500nm、510nm、520nm、530nm、540nm、550nm、560nm、570nm、580nm、590nm、600nm處以蒸餾水作參比，分別測定中性紅溶液、阻抑反應(yīng)體系和非阻抑反應(yīng)體系的吸光度，并繪制吸收曲線Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，見圖1。

圖1　吸收曲線

由圖1可知，比較曲線Ⅰ和Ⅱ可知，在催化劑作用下，KIO4使中性紅褪色很快，曲線Ⅱ在曲線Ⅰ和Ⅲ之間，說明乙醇對該褪色反應(yīng)有阻抑作用。三條曲線均有峰值且峰值在530nm即阻抑反應(yīng)、非阻抑反應(yīng)和中性紅水溶液三個體系的最大吸收波長均在530nm，故選擇530nm作為測定波長。

2.2條件試驗

2.2.1酸介質(zhì)選擇

分別試驗了5×10-3mol/L的H2SO4、HCl、H3PO4、HAC對反應(yīng)體系的影響，測定了阻抑反應(yīng)體系和非阻抑反應(yīng)體系的吸光度A和A0，計算ΔA = A-A0，結(jié)果見表1。

表1　酸介質(zhì)對吸光度的影響

表1表明：在稀硫酸介質(zhì)中，阻抑反應(yīng)效果明顯，靈敏度最高，故選稀硫酸為反應(yīng)體系介質(zhì)。

2.2.2硫酸用量的影響

按照試驗方法，改變硫酸的加入量分別為0.2mL、0.3mL、0.4mL、0.5mL、0.6mL、0.7mL、0.8mL、0.9mL，測定阻抑反應(yīng)體系和非阻抑反應(yīng)體系的吸光度A和A0，計算ΔA=A-A0，并繪制硫酸用量對吸光度差值ΔA的影響曲線，見圖2。

由圖2可知，當(dāng)硫酸加入量小于0.7mL時，隨著硫酸加入量的增加，ΔA值明顯增大，在硫酸用量為0.6～0.8mL時對反應(yīng)速率的影響較為顯著、穩(wěn)定且在ΔA值最大。本文選擇硫酸用量為0.7mL。

圖2　硫酸用量對吸光度差值ΔA的影響曲線

2.2.3中性紅溶液用量的影響

按照試驗方法，改變指示物中性紅溶液的用量，測定加入1.0mL、1.5mL、2.0mL、2.5mL、3.0mL、3.5mL、4.0mL中性紅溶液時阻抑反應(yīng)體系和非阻抑反應(yīng)體系的吸光度A和A0，計算ΔA = A-A0，并繪制中性紅溶液用量對吸光度差值ΔA的影響曲線，見圖3。

圖3　中性紅溶液用量對吸光度差值ΔA的影響曲線

阻抑反應(yīng)體系的吸光度A和非阻抑反應(yīng)體系的吸光度A0均因顯色劑中性紅溶液加入量的增大而增大。由圖3可知，在2.5mL內(nèi)隨著中性紅溶液用量的增大，ΔA也逐漸增大，當(dāng)中性紅溶液用量為2.5mL時，ΔA最大，此時阻抑反應(yīng)靈敏度也最大。本文選擇中性紅溶液用量為2.5mL。

2.2.4高碘酸鉀溶液用量的影響

按照試驗方法，改變KIO4溶液的加入量，分別測定加入0.1mL、0.2mL、0.3mL、0.4mL、0.5mL、0.6mL、0.7mLKIO4溶液時阻抑反應(yīng)體系和非阻抑反應(yīng)體系的吸光度A和A0，計算ΔA=A-A0，并繪制KIO4溶液用量對吸光度差值ΔA的影響曲線，見圖4。

圖4　高碘酸鉀溶液用量對吸光度差值ΔA的影響曲線

阻抑反應(yīng)體系的吸光度A和非阻抑反應(yīng)體系的吸光度A0均隨高碘酸鉀溶液用量的增大而減小，說明兩種反應(yīng)速率均受氧化劑用量影響，其中阻抑反應(yīng)速率小于非阻抑反應(yīng)速率的變化。由圖4可知，當(dāng)KIO4加入量為0.4mL時，ΔA隨高碘酸鉀用量增加而達到最大；超過0.4mL后，ΔA逐漸減小且趨于平緩，故本文選擇高碘酸鉀溶液的用量為0.4mL。

2.2.5反應(yīng)溫度的影響

按照試驗方法，改變加熱反應(yīng)溫度分別為40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃，測定阻抑反應(yīng)體系和非阻抑反應(yīng)體系的吸光度A和A0，并繪制加熱反應(yīng)溫度對吸光度差值ΔA的影響曲線，見圖5。

圖5　反應(yīng)溫度對吸光度差值ΔA的影響曲線

由圖5可知，阻抑反應(yīng)體系的吸光度A和非阻抑反應(yīng)體系的吸光度A0，均隨反應(yīng)溫度的增加而減小，說明反應(yīng)速率隨反應(yīng)溫度升高而加快，其中阻抑反應(yīng)速率小于非阻抑反應(yīng)速率的變化，故有ΔA越來越大。當(dāng)水溫為100℃時，ΔA最大，故選擇反應(yīng)溫度為100℃。

2.2.6反應(yīng)時間的影響

按照試驗方法，改變加熱反應(yīng)時間為0、2min、4min、6min、8min、10min、12min、14min時測定阻抑反應(yīng)體系和非阻抑反應(yīng)體系的吸光度A和A0，并繪制加熱反應(yīng)時間對吸光度差值ΔA的影響曲線，見圖6。

圖6　反應(yīng)時間對吸光度差值ΔA的影響曲線

由圖6可知，在10min內(nèi)阻抑反應(yīng)隨時間的增加而加強，當(dāng)加熱反應(yīng)時間在10min以上時，ΔA逐漸降低，在10min時ΔA最大，表明此時反應(yīng)處于最佳狀態(tài)，本文選擇加熱反應(yīng)時間為10min。并以流水冷卻4min終止反應(yīng)。

2.3標(biāo)準(zhǔn)曲線

按照試驗方法，改變乙醇標(biāo)準(zhǔn)溶液加入量分別為1.0μg、2.0μg、3.0μg、4.0μg、5.0μg、6.0μg、7.0μg時測定阻抑反應(yīng)體系和非阻抑反應(yīng)體系的吸光度A和A0，計算ΔA = A-A0，并繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線（見圖7）。

圖7　標(biāo)準(zhǔn)曲線

標(biāo)準(zhǔn)曲線表明，乙醇量在1.0～7.0μg /25mL范圍內(nèi)符合比爾定律，計算回歸方程為：ΔA=0.0315c（μg /25mL）-0.0098，相關(guān)系數(shù)r = 0.9935。由回歸方程計算表觀摩爾吸光系數(shù)ε= 3.68×104L/mol·cm。對空白溶液進行11次平行測定，計算其標(biāo)準(zhǔn)偏差S為1.33×10-3。計算方法的檢出限為4.0×10-6g/L（以3S計）。

2.4共存離子的影響

在試驗條件下，對常見離子的影響進行了試驗。結(jié)果表明，對于3μg的乙醇，當(dāng)相對誤差不超過±5%時，下列量（μg）離子不干擾測定：Ni2+（4000），K+（2000），NO3

-（2000）； Ca2+（1000），Na+（1000），Cl-（1000）；Zn2+（300）； Al3+（230）；Cu2+（100），Hg2+（100），Sn2+（100），Ag+（100），Bi3+（100），Mn2-（100）；S2-（50），故一般樣品可直接測定。

2.5樣品分析

按照試驗方法，分別加入10mL南湖水、陡河水、自來水三種樣品代替乙醇標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，測定阻抑反應(yīng)體系和非阻抑反應(yīng)體系的吸光度A和A0，計算ΔA = A-A0，結(jié)果表明，樣品一含乙醇量為3.6μg，RSD為4.37%；樣品二含乙醇量為6.1μg，RSD為2.89%；樣品三含乙醇量為1.6μg，RSD為2.12%。相對標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD均小于5%，精密度符合一般分析要求。

2.6回收試驗

按照試驗方法測定樣品中的乙醇含量，并做回收試驗，結(jié)果見表2。由表2可知，分析結(jié)果的平均回收率均在98%以上，準(zhǔn)確度符合一般分析要求。

3　結(jié)論

該試驗研究了阻抑光度法測定痕量乙醇的方法和最佳測定條件，結(jié)果表明：在酸性溶液中，高碘酸鉀氧化中性紅發(fā)生褪色反應(yīng)，痕量乙醇對該指示反應(yīng)具有明顯的阻抑作用。在一定范圍內(nèi)，阻抑反應(yīng)速率的變化與乙醇量呈良好的線性關(guān)系，即反應(yīng)體系中有色化合物濃度的變化率或吸光度的變化率與乙醇量存在確定的函數(shù)關(guān)系ΔA = 0.0315c（μg/25mL）- 0.0098。反應(yīng)體系采用了硫酸控制酸度，高碘酸鉀氧化中性紅的褪色反應(yīng)被乙醇有效阻抑，據(jù)此建立了阻抑光度法測定痕量乙醇的新方法。最佳試驗條件為：測定波長530nm，硫酸用量0.7mL。指示反應(yīng)所用試劑最佳組合為：高碘酸鉀溶液0.4mL，中性紅溶液2.5mL，反應(yīng)溫度為100℃，反應(yīng)時間10min。方法的測定范圍為1.0～7.0μg/25mL，檢測限為4×10-6g/L，表觀摩爾吸光系數(shù)ε= 3.68×104L/mol·cm，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD＜5%，平均回收率為98.6%～98.7%，準(zhǔn)確度和精密度較高，能滿足一般分析的要求。

Study on Trace Alcohol of Inhibiting Photometric Determination

CHEN Hong1、2
（1.Hebei General Company of Environmental Protection & Development， Shijiazhuang 050000；2.Hebei Association of Environmental Protection Industry， Shijiazhuang 050000， China）

The paper makes a study on all response conditions of neutral red fading response of alcohol inhibiting potassium iodate oxidation in rare sulfuric acid medium， sets up the new method of trace alcohol of inhibiting photometric determination. The paper discusses the impact of system acidity， reagent concentration， response-temperature， response-time， disturbing ion on response system.

inhibiting photometric method； trace； alcohol； potassium iodate； neutral red

表2　回收試驗

O657.32

A

1006-5377（2016）07-0067-04