不同顯色劑測定水質(zhì)中六價鉻的研究

黃慧敏，胡 芳，侯玉蘭

(湖南省長沙生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，湖南 長沙 410001)

在水體中，鉻一般有三價和六價兩種狀態(tài)，受溫度和pH值的影響，兩種價態(tài)之間可以相互轉(zhuǎn)化，鉻的毒性與其存在價態(tài)有關(guān)，一般認(rèn)為六價鉻比三價鉻的毒性高100倍，且六價鉻更容易在人體和動植物體內(nèi)富集[1]，已確認(rèn)為致癌物質(zhì)，因此對六價鉻的監(jiān)測具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

目前，六價鉻的測定方法有二苯碳酰二肼分光光度法[2-4]、流動注射光度法[5-6]、催化動力學(xué)光度法[7]、熒光光度法[8]、色譜法[9-10]、原子吸收法[11]、聯(lián)用技術(shù)[12-13]等。二苯碳酰二肼分光光度法具有操作簡單、快速、干擾少、檢出限低、靈敏度高、線性范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，歷來被認(rèn)為是測定水中六價鉻的經(jīng)典方法。國家標(biāo)準(zhǔn)GB 7467-87《水質(zhì) 六價鉻的測定 二苯碳酰二肼分光光度法》中采用丙酮溶解二苯碳酰二肼，丙酮本身具有毒性，對人體和環(huán)境有毒害作用。本文結(jié)合生態(tài)環(huán)境監(jiān)測實(shí)際工作情況，采用乙醇溶解二苯碳酰二肼，并對兩種顯色劑的檢出限、精密度、準(zhǔn)確度進(jìn)行了探討，為水質(zhì)中六價鉻含量的測定提供技術(shù)支撐。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)原理

在酸性條件下，顯色劑二苯碳酰二肼與溶液中的六價鉻反應(yīng)生成二苯偶氮碳酰肼，六價鉻自身被還原成三價鉻，還原產(chǎn)物三價鉻繼續(xù)與二苯偶氮碳酰肼絡(luò)合成紫紅色化合物，在波長540 nm處進(jìn)行分光光度測定[14]。

1.2 儀器和試劑

UVmini-1240紫外可見分光光度計，島津儀器(蘇州)有限公司；AB204-S型電子天平，梅特勒-托利多中國地區(qū)；ELGA超純水機(jī)，ELGA Labwater；六價鉻標(biāo)準(zhǔn)貯備溶液500 mg/L，環(huán)境保護(hù)部標(biāo)準(zhǔn)樣品研究所；六價鉻標(biāo)準(zhǔn)使用溶液：移取六價鉻標(biāo)準(zhǔn)貯備溶液逐級稀釋至1 mL含1.0 μg六價鉻；濃硫酸(GR)、濃磷酸(AR)、95%乙醇(AR)、丙酮(AR)、尿素(AR)、硫酸鋅(AR)，氫氧化鈉(AR)、1,5二苯基碳酰二肼(AR)，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；所有實(shí)驗(yàn)用水均不含鉻。

1.3 兩種顯色劑的配制方法

1.3.1 丙酮法

稱取0.2 g二苯碳酰二肼，溶于50 mL丙酮中，加水稀釋至100 mL，搖勻，貯存棕色瓶中，放置于冰箱中，色變深后，不能使用[15]。

1.3.2 乙醇法

稱取0.1 g二苯碳酰二肼，溶于50 mL 95%乙醇中，加入(1+9)硫酸溶液200 mL，搖勻，貯存棕色瓶中，放置于冰箱中，色變深后，不能使用[16]。

2 結(jié)果和討論

2.1 兩種顯色劑檢出限的比較

根據(jù)環(huán)境監(jiān)測分析方法標(biāo)準(zhǔn)制修訂導(dǎo)則(HJ 168-2010)，取樣體積50 mL，以30 mL比色皿，測定乙醇法的方法檢出限，連續(xù)測定7次，見表1。

表1 乙醇法的空白吸光度Table 1 Blank absorbance of ethanol method

根據(jù)公式 MDL=t(n-1，0.99)×S計算方法檢出限，其中n為樣品的平行測定次數(shù)；t為自由度n-1時置信度為99%時的t分布(單側(cè))，當(dāng)平行測定次數(shù)為7次時，t(n-1，0.99)為3.143；S為n次平行測定的標(biāo)準(zhǔn)偏差。

兩種顯色劑的方法檢出限見表2。

表2 兩種顯色劑測定水中六價鉻的方法檢出限Table 2 Detection limits of two chromogenic reagents for determination of chromium (VI) in water

2.2 兩種顯色劑穩(wěn)定性比較

對乙醇-二苯碳酰二肼顯色劑和丙酮-二苯碳酰二肼顯色劑分別在常溫和冰箱中冷藏放置的穩(wěn)定性進(jìn)行比較，結(jié)果如表3所示。

表3 兩種顯色劑的穩(wěn)定性比較Table 3 Comparison of stability of two chromogenic reagents

從表3中可以看出，在室溫下乙醇-二苯碳酰二肼顯色劑從第二天起吸光度開始升高，穩(wěn)定性較差，丙酮-二苯碳酰二肼顯色劑在常溫下可穩(wěn)定3天，兩種顯色劑在冷藏條件下可保存7天，穩(wěn)定性無顯著差別。

2.3 準(zhǔn)確度和精密度實(shí)驗(yàn)

從環(huán)境保護(hù)部標(biāo)準(zhǔn)樣品研究所購置六價鉻標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，采用兩種顯色劑分別對三種不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行精密度和準(zhǔn)確度實(shí)驗(yàn)測定，平行測定6次，結(jié)果見表4。

表4 不同顯色劑對標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)準(zhǔn)確度和精密度的影響Table 4 Effects of different chromogenic reagents on accuracy and precision of reference materials

從表3可以看出，兩種顯色劑均能滿足準(zhǔn)確度和精密度的要求，乙醇法的相對誤差為-0.5%～0.3%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.2%～3.3%；丙酮法的相對誤差為-1.6%～0.5%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.9%～3.5%。

2.4 實(shí)際樣品的加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)

對湘江猴子石斷面地表水進(jìn)行色度校正，對某鉻鹽廠廢水進(jìn)行鋅鹽沉淀分離，前處理后進(jìn)行加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如表5所示。

表5 實(shí)際樣品的加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)Table 5 Standard addition and recovery experiments of real samples

乙醇法對地表水和廢水的加標(biāo)回收率為93%～96%，丙酮法地表水和廢水的加標(biāo)回收率為92%～103%，準(zhǔn)確度滿意。

3 結(jié) 論

(1)乙醇-二苯碳酰二肼顯色劑的方法檢出限為0.004 mg/L，可以滿足實(shí)驗(yàn)室分析要求。

(2)乙醇-二苯碳酰二肼顯色劑在常溫下穩(wěn)定性較差，在冰箱中冷藏可以穩(wěn)定7 d，穩(wěn)定性較好。

(3)兩種方法對六價鉻標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)測定的精密度、準(zhǔn)確度以及實(shí)際樣品的加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)均無顯著性差異。

(4)丙酮本身具有毒性，對人體和環(huán)境會造成二次危害，因此使用無毒的乙醇配制顯色劑對測定六價鉻具有重要的經(jīng)濟(jì)和環(huán)保價值。