鉻天青S–鹽酸氯丙嗪–溴化十六烷基三甲銨光度法測(cè)定水樣中的鐵

湯家華，王繼波

(巢湖學(xué)院化學(xué)與材料工程學(xué)院，安徽巢湖 238000)

鉻天青S–鹽酸氯丙嗪–溴化十六烷基三甲銨光度法測(cè)定水樣中的鐵

湯家華，王繼波

(巢湖學(xué)院化學(xué)與材料工程學(xué)院，安徽巢湖 238000)

采用鐵(Ⅲ)–鉻天青S–鹽酸氯丙嗪–溴化十六烷基三甲銨(CTMAB)四元配合物光度法測(cè)定水樣中鐵的含量。在pH 5.50的HAc–NaAc緩沖介質(zhì)中，在鐵(Ⅲ)–鉻天青S–鹽酸氯丙嗪顯色反應(yīng)中，加入CTMAB，四元配合物的表觀摩爾吸光系數(shù)為9.85×104L／(mol·cm)，是三元配合物靈敏度的兩倍。結(jié)果表明，配合物在657 nm波長(zhǎng)處有最大吸收，F(xiàn)e(Ⅲ)的質(zhì)量濃度在0～20 μg／(25 mL)范圍內(nèi)與吸光度呈良好的線性關(guān)系，線性相關(guān)系數(shù)為0.999 6，方法的檢出限為1.84×10–3mg／L。樣品加標(biāo)回收率為97.3%～98.8%，測(cè)定結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.9%～3.2%(n=5)。該方法靈敏度高，精密度與準(zhǔn)確度好，便于在實(shí)驗(yàn)室推廣應(yīng)用。

鐵；鉻天青S；鹽酸氯丙嗪；溴化十六烷基三甲銨(CTMAB)；光度法；水

鐵是人體中不可缺少的微量營(yíng)養(yǎng)元素之一，是許多酶的重要組成成分，也是血紅細(xì)胞和肌紅蛋白的形成因子。人體中缺乏鐵將出現(xiàn)免疫力下降、貧血、腦神經(jīng)系統(tǒng)表現(xiàn)異常、易疲倦等癥狀，而過多攝入鐵會(huì)引起中毒［1–2］。人們可通過飲水和食物攝取微量鐵，飲用水的水質(zhì)直接影響人體的健康，因此對(duì)水樣中鐵含量的測(cè)定具有現(xiàn)實(shí)意義。目前光度法測(cè)定鐵的方法有偶氮氯膦Ⅲ光度法［3］、菲咯嗪光度法［4］、普魯士藍(lán)光度法［5］、鄰菲啰啉光度法［6］、對(duì)二乙氨基苯基熒光酮光度法［7］、硫氰酸鉀–茜素紅光度法［8］、硫氰酸根–乙基羅丹明光度法［9］、對(duì)氨基苯基熒光酮–變色酸光度法［10］等。表面活性劑具有很好的增溶增敏作用，在光度分析中應(yīng)用廣泛［11–13］。筆者通過對(duì)文獻(xiàn)［14］的研究，在鐵–鉻天青S–鹽酸氯丙嗪顯色體系中加入溴化十六烷基三甲銨(CTMAB)，形成Fe(Ⅲ)–鉻天青S–鹽酸氯丙嗪–CTMAB四元配合物，用光度法測(cè)定水樣中的鐵。配合物的表觀摩爾系數(shù)ε=9.85×104L／(mol·cm)，是文獻(xiàn)［14］靈敏度(ε=4.77×104L／(mol·cm)的兩倍。該方法靈敏度高，測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確可靠，可用于水樣中鐵含量的測(cè)定。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與試劑

電子分析天平：FA1604型，上海楚定分析儀器有限公司；

紫外可見分光光度計(jì)：752型，上海菁華科技儀器有限公司；

紫外可見分光光度計(jì)：T9CS型，北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；

酸度計(jì)：PHS–3C型，上海雷磁有限公司；

鐵標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液：1 mg／mL，天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所；

鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液：10 μg／mL，移取鐵標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液5.00 mL置于500 mL容量瓶中，用水定容至標(biāo)線；

溴化十六烷基三甲銨(CTMAB)溶液：10 g／L；

鉻天青S溶液：0.2 g／L，稱取0.100 0 g鉻天青S于燒杯中，加適量的無水乙醇使其溶解，定量轉(zhuǎn)移至500 mL容量瓶中，用無水乙醇定容至標(biāo)線；

鹽酸氯丙嗪溶液：1 g／L；

HAc–NaAc緩沖溶液：pH 5.50，稱取96 g NaAc加300 mL水使其溶解，再加入4.7 mL HAc，用水稀釋至500 mL，在酸度計(jì)上用0.2 mol／L NaAc和0.2 mol／L HAc溶液校正其pH值為5.50；

實(shí)驗(yàn)所用試劑均為分析純；

實(shí)驗(yàn)用水為二次蒸餾水。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 樣品處理

取500 mL水樣，按文獻(xiàn)［15］對(duì)水樣進(jìn)行濃縮消解處理，定容于25 mL容量瓶中。

1.2.2 鐵含量測(cè)定

加入適量水樣于25 mL容量瓶中(用1 mol／L氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)水樣至pH 5.00，加入5 g／L硫脲–氟化銨1.0 mL)，再依次加入HAc–NaAc緩沖溶液0.8 mL、鉻天青S溶液 5.0 mL、鹽酸氯丙嗪溶液0.9 mL、CTMAB溶液2.0 mL，用二次蒸餾水稀釋至標(biāo)線，15 min后，在657 nm波長(zhǎng)處，以試劑空白為參比，用1 cm比色皿測(cè)定其吸光度。

2 結(jié)果與討論

2.1 吸收光譜

在pH 5.50的HAc–NaAc緩沖溶液中，在不同的波長(zhǎng)下，以相應(yīng)的試劑空白為參比，分別對(duì)鹽酸氯丙嗪–鉻天青S、Fe(Ⅲ)–鹽酸氯丙嗪–鉻天青S和鹽酸氯丙嗪–鉻天青S–CTMAB、Fe(Ⅲ)–鹽酸氯丙嗪–鉻天青S–CTMAB進(jìn)行掃描，并繪制吸收曲線，結(jié)果見圖1。從圖1可見，在Fe(Ⅲ)–鹽酸氯丙嗪–鉻天青S體系中加入CTMAB后，吸光度提高了2倍，配合物的最大吸收波長(zhǎng)由為673 nm 藍(lán)移至657 nm，試劑空白的最大吸收波長(zhǎng)為422 nm，波長(zhǎng)差Δλ=235 nm。為了提高方法的靈敏度，在顯色體系中引入了CTMAB，并選定657 nm為測(cè)定波長(zhǎng)。

圖1 吸收曲線

2.2 酸度

試驗(yàn)表明，HAc–NaAc 緩沖溶液的pH在4.80～6.00范圍內(nèi)，吸光度達(dá)到最大且配合物穩(wěn)定，因此實(shí)驗(yàn)選用pH值為5.5的HAc–NaAc緩沖溶液。對(duì)HAc–NaAc緩沖溶液用量進(jìn)行了試驗(yàn)，結(jié)果見表1。由表1可知，當(dāng)HAc–NaAc用量為0.5～1.0 mL時(shí)，吸光度達(dá)到最大且基本不變，因此選用HAc–NaAc緩沖溶液用量為0.8 mL。

表1 乙酸–乙酸鈉緩沖溶液用量對(duì)吸光度的影響

2.3 鉻天青S的用量

按實(shí)驗(yàn)方法，只改變鉻天青S用量，試驗(yàn)了鉻天青S溶液用量對(duì)吸光度的影響，結(jié)果見表2。從表2可見，當(dāng)鉻天青S用量為5.0 mL時(shí)吸光度最大，因此選用鉻天青S的用量為5.0 mL 。

表2 鉻天青S溶液用量對(duì)吸光度的影響

2.4 鹽酸氯丙嗪的用量

其它試劑用量不變，試驗(yàn)了鹽酸氯丙嗪溶液用量對(duì)吸光度的影響，結(jié)果見表3。

表3 鹽酸氯丙嗪溶液用量對(duì)吸光度的影響

表3結(jié)果表明，鹽酸氯丙嗪溶液用量在0.8～1.2 mL時(shí)，配合物的吸光度最大且基本不變，綜合考慮，試驗(yàn)選用鹽酸氯丙嗪溶液用量為1.0 mL。

2.5 表面活性劑的選擇及用量

研究了CTMAB，TritonX–100，SLS，PVA對(duì)吸光度的影響，其中CTMAB的增敏最佳，并討論CTMAB的用量對(duì)吸光度的影響。當(dāng)CTMAB的用量在2.0～4.0 mL時(shí)，吸光度恒定且最大，因此確定CTMAB的用量為2.0 mL。

2.6 顯色時(shí)間及配合物的穩(wěn)定性

在室溫下，顯色反應(yīng)在15 min內(nèi)完成，配合物的吸光度至少在6 h內(nèi)不變，結(jié)果如表4所示。

表4 時(shí)間對(duì)顯色反應(yīng)的影響

2.7 共存物質(zhì)的影響

對(duì)于10 μg鐵(Ⅲ)，當(dāng)相對(duì)誤差在±5%以內(nèi)時(shí)，共存物質(zhì)允許量(以mg計(jì))：；硫脲(5)；氟化銨(5)；加入5 g／L硫脲–氟化銨1.0 mL后，Al3+，F(xiàn)e3+(0.1)。水中的共存離子不干擾測(cè)定。

2.8 線性方程和檢出限

于5只25 mL的容量瓶中，分別加入0，5，10，15，20 μg鐵(Ⅲ)標(biāo)準(zhǔn)溶液，按實(shí)驗(yàn)方法，配制系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，15 min后測(cè)定系列溶液的吸光度。結(jié)果表明：鐵含量X為0～20 μg／(25 mL)時(shí)，符合比耳定律，其線性方程為A=0.070 4X–0.014 4，相關(guān)系數(shù)r=0.999 6，由方程斜率k得到表觀摩爾吸收系數(shù)為ε=9.85×104L／(mol·cm)。

對(duì)空白溶液平行測(cè)定11次，計(jì)算空白值的標(biāo)準(zhǔn)偏差s為1.73×10–3，按3 s／k計(jì)算檢出限為1.84×10–3mg／L。

2.9 精密度試驗(yàn)

移取2.0 mL處理過的水樣于25 mL容量中，用1 mol／L氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)水樣至pH 5.0，加入5 g／L硫脲–氟化銨1.0 mL，按實(shí)驗(yàn)方法加其它試劑，稀釋至標(biāo)線，放置15 min，測(cè)定吸光度。根據(jù)線性方程計(jì)算含鐵量，作為本底值，并換算成原水樣中鐵的含量，精密度試驗(yàn)結(jié)果見表5。

表5 精密度試驗(yàn)結(jié)果

由表5可見，兩組分測(cè)定結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.9%～3.2%(n=5)，說明該方法具有良好的精密度。

2.10 準(zhǔn)確度試驗(yàn)

取2.0 mL處理過的水樣和5 μg鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液于25 mL容量中，用1 mol／L氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH 5.0，加入1.0 mL 5 g／L硫脲–氟化銨，按實(shí)驗(yàn)方法配制溶液進(jìn)行回收試驗(yàn)，結(jié)果見表6。由表6可知，方法的平均回收率為97.8%～98.8%，能滿足定量分析要求。

表6 準(zhǔn)確度試驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié)論

通過實(shí)驗(yàn)研究，建立了鉻天青S–鹽酸氯丙嗪–溴化十六烷基三甲銨光度法測(cè)定水中鐵含量的方法。該方法的靈敏度是鐵(Ⅲ)–鉻天青S–鹽酸氯丙嗪光度法的2倍。與其它光度法相比，該方法具有顯色體系穩(wěn)定，靈敏度與準(zhǔn)確度高等特點(diǎn)，可用于水樣中鐵含量的測(cè)定，滿足分析要求。

［1］ 宋龍波，趙龍剛，趙延偉，等.火焰原子吸收光譜法測(cè)定嬰幼兒奶粉中鐵、鋅元素含量［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，40(33): 16 374–16 376.

［2］ 徐慧琴，宋淑紅.分光光度法測(cè)定常見食品中鐵的含量［J］.山東化工，2013，42(12): 84–85.

［3］ 楊智，王芳，江虹.偶氮氯膦Ⅲ雙波長(zhǎng)分光光度法測(cè)定奶粉中的Fe(Ⅲ)［J］.分析科學(xué)學(xué)報(bào)，2016，32(3): 439–441.

［4］ 龔霞，劉淑娟，羅明標(biāo)，等.菲咯嗪分光光度法測(cè)定食品中的鐵［J］.現(xiàn)代測(cè)量與實(shí)驗(yàn)室管理，2007(1): 18–20.

［5］ 桑宏慶，王麗.普魯士藍(lán)光度法測(cè)定奶粉中的鐵［J］.食品工業(yè)科技，2003，24(5): 91–92.

［6］ 傅翠梨，陳文瑞，郭阿明，等.鄰菲啰啉光度法測(cè)定高嶺土中可溶鐵和非可溶鐵［J］.巖礦測(cè)試，2012，31(4): 621–626.

［7］ 孫雪花，馬紅燕，田銳，等.對(duì)二乙氨基苯基熒光酮分光光度法測(cè)定鐵的研究［J］.化學(xué)試劑，2007，29(5): 293–294.

［8］ 王昕，呂明.鐵(Ⅲ)–硫氰酸鉀–茜素紅三元絡(luò)合物分光光度法測(cè)定微量鐵［J］.冶金分析，2009，29(3): 59–61.

［9］ 董文麗，徐剛.鐵(Ⅲ)–硫氰酸根–乙基羅丹明B締合體系微乳液分光光度法測(cè)定鋁合金中鐵［J］.理化檢驗(yàn)：化學(xué)分冊(cè)，2013，49(1): 75–77.

［10］ 馬衛(wèi)興，劉英紅，張穎，等.鐵(Ⅲ)–對(duì)氨基苯基熒光酮–變色酸–OP體系分光光度法測(cè)定鐵［J］.冶金分析，2010，30(4):77–80.

［11］ 劉冬蓮，沈天驕，劉立華，等.表面活性劑增敏光度法測(cè)定食鹽中的碘［J］.食品科學(xué)，2014，35(12): 186–190.

［12］ 張夢(mèng)穎，賈華麗，王春杰，等.表面活性劑增敏光度法測(cè)定電鍍廢水中的鉻(Ⅵ)［J］.工業(yè)水處理，2016，36(7): 94–96.

［13］ 倪人捷，黃煜. Gimini陽離子表面活性劑增敏光度法測(cè)定水中的微量Fe(Ⅱ)［J］.廣東化工，2013，40(7): 166–169.

［14］ 王瑜.鐵(Ⅲ)–鉻天青S–鹽酸氯丙嗪三元配合物分光光度法測(cè)定微量鐵［J］.理化檢驗(yàn)：化學(xué)分冊(cè)，2014，50(11): 1 405–1 408.

［15］ 王貴芳，邢云. 4-(4-氯苯重氮氨基)-4’-硝基偶氮苯的合成及其與鎘(Ⅱ)的顯色反應(yīng)［J］.冶金分析，2009，29(5): 20–23.

Determination of Iron in Water with Chromeazurol S and Chlorpromazine in the Presence of Cetyltrimethylammonium Bromide by Spectrophotometry

Tang Jiahua， Wang Jibo
(School of Chemical and Material Engineering， Chaohu College， Chaohu 238000， China)

Spectrometry was applied to the determineation of iron in water with Fe(Ⅲ )–chromeazurol S–chlorpromazine–cetyltrimethylammonium bromide(CTMAB) quarte–rnary complex. In pH 5.5 buffer solution of HAc–NaAc，CTMAB was added in chromogenic reaction of Fe(Ⅲ )–chromeazurol S–chlorpromazine，quarternary complexe of apparent molar absorptivity was 9.85×104L／(mol·cm)，it was twice the sensitivity of the ternary complexes. The results showed that the mass concentration of Fe (Ⅲ ) and absorbance had good linear relationship in the rang of 0–20 μg／(25 mL) with the linear correlation coefficient of 0.999 6, the detection limit was 1.84×10–3mg／L. The recoveries were 97.3%–98.8%，and the relative standard deviation of determination results was 1.9%–3.2%(n=5). The method is easy to be promoted application in the laboratory with high sensitivity，good precision and accuracy.

iron; chromeazurol S; chlorpromazine; cetyltrimethylammonium bromide(CTMAB); spectrophotometry; water

O657.3

A

1008–6145(2016)06–0099–04

10.3969／j.issn.1008–6145.2016.06.024

聯(lián)系人：湯家華；E-mail: 1564253128@qq.com

2016–08–19