溴甲酚紫分光光度法測定水中的陰離子表面活性劑

孫琪娟,尚 華,梁 博

(陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 咸陽 712000)

陰離子表面活性劑在日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用，大量陰離子表面活性劑進(jìn)入水體會(huì)引起水質(zhì)的惡化，陰離子表面活性劑已成為水質(zhì)監(jiān)測的一項(xiàng)必測指標(biāo). 水中陰離子表面活性劑的測定方法主要有液相色譜法、電位滴定法和亞甲藍(lán)分光光度法等. 前兩種方法因需要特殊儀器,不易于推廣，亞甲藍(lán)分光光度法最常被采用[1-4]. 亞甲藍(lán)分光光度法雖然靈敏度高，但需要使用毒性較大的有機(jī)溶劑反復(fù)萃取. 近年來，人們對(duì)陰離子表面活性劑的水相顯色光度法進(jìn)行了研究，但這些方法大都使用陽離子表面活性劑與酸性染料締合，再用陰離子表面活性劑將酸性染料置換出來進(jìn)行測定，操作繁瑣[5-7]. 我們?cè)趯?shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，陰離子表面活性劑與堿性染料[8-9]溴甲酚紫可直接締合生成有色締合物，利用這一性質(zhì)，可對(duì)水溶液中的陰離子表面活性劑進(jìn)行測定，無須萃取操作. 將這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于水樣分析效果良好.

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

722S型分光光度計(jì)(上海儀器制造有限公司)、pHS-3C型酸度計(jì). 十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)、溴甲酚紫、85%磷酸.

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

用移液管分別移取0.5 mL溴甲酚紫(BCP)于10支50 mL比色管中，比色管中分別加入0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0 mL十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)標(biāo)準(zhǔn)溶液，搖勻，放置5 min，再移入1 mL 0.2 mol/L磷酸溶液，稀釋至刻度線，靜置10 min. 于436 nm處測定吸光度.

2 結(jié)果與討論

2.1 最大吸收波長的確定

對(duì)BCP-SDBS-H3PO4溶液進(jìn)行吸光度掃描，結(jié)果如圖1所示. 由圖1可見，最大吸收峰出現(xiàn)在436 nm處，兼之黃光的吸收波譜在400～500 nm之間，故本實(shí)驗(yàn)選用436 nm為最大吸收波長，并在這一波長下對(duì)溶液進(jìn)行測定.

2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性范圍

按照實(shí)驗(yàn)方法將實(shí)驗(yàn)測定得到的數(shù)據(jù)繪制工作曲線如圖2所示. 結(jié)果表明，體系在0～1 mg/L 范圍內(nèi)呈良好的線性關(guān)系，所得曲線回歸方程為：y=0.003 7x+ 0.047 9,R2=0.992 5，由工作曲線方程斜率求得表觀摩爾吸光系數(shù)為1.68×104L·mol-1·cm-1. 進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，BCP-SDBS體系在0～2 mg/L范圍內(nèi)，濃度與吸光度之間有線性關(guān)系，符合Lambert-Beer定律.

圖1 BCP-SDBS體系的最大吸收波長Fig.1 The maximum absorption wavelength of BCP-SDBS system

圖2 BCP-SDBS的工作曲線Fig.2 The working curve of BCP-SDBS

2.3 吸光度大小的控制

用于定量分析的工作曲線最好是線性的，并具有較大的斜率，以保證足夠的靈敏度，為此要恰當(dāng)?shù)乜刂莆舛却笮? 當(dāng)吸光度大于1.9時(shí)，儀器檢測有困難，線性變差. 通過吸光度與測定相對(duì)誤差的關(guān)系曲線(見圖3)可以看到，當(dāng)吸光度在0.2～0.8時(shí)，吸光度測定誤差最小，因此應(yīng)把待測組分的吸光度控制在該范圍內(nèi).

2.4 酸度的影響

溴甲酚紫(BCP)在pH=4.8～6.8酸度條件下將由黃色變藍(lán)，是一種在低pH條件下使用的顯色劑. 實(shí)驗(yàn)表明，陰離子表面活性劑與溴甲酚紫在酸性條件下均能締合顯色，且在pH=1.5～2.5有個(gè)相對(duì)平緩的平臺(tái)(見圖4)，因此本實(shí)驗(yàn)在pH=2酸度條件下對(duì)溶液進(jìn)行測定.

2.5 顯色劑用量

隨著顯色劑量的增加，吸光度通常會(huì)增大，而光度分析中并不是吸光度越大越準(zhǔn)確，也不是越小越準(zhǔn)確，應(yīng)當(dāng)選擇一個(gè)合適的顯色劑用量，使光度分析具有較高的準(zhǔn)確度. 在其他條件不變的狀態(tài)下，改變顯色劑的量，以確定適合的顯色劑用量. 在BCP為0.5 mL時(shí)(見圖5)，吸光度大小比較合理.

2.6 顯色時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間

在實(shí)驗(yàn)條件下，陰離子表面活性劑與溴甲酚紫締合反應(yīng)的速度很快，吸光度在5 min后即達(dá)到穩(wěn)定，但其穩(wěn)定時(shí)間很短，30 min后，其吸光度會(huì)緩慢減少，因此本實(shí)驗(yàn)選用10 min作為穩(wěn)定時(shí)間.

圖3 相對(duì)誤差與吸光度的關(guān)系Fig.3 The relation of relative error to absorbance

圖4 pH的影響Fig.4 The influence of pH value

2.7 溫度的影響

圖6為溫度對(duì)吸光度測試結(jié)果的影響，可以看出，BCP-LAS-H3PO4體系的吸光度會(huì)受到溫度影響. 在30 ℃以上時(shí)，體系的吸光度降低，或者是體系不發(fā)生顯色作用，因此在室溫下進(jìn)行測定效果會(huì)好得多.

圖5 顯色劑用量的影響Fig.5 The influence of chromogenic agent

圖6 溫度的影響Fig.6 The influence of temperature

2.8 試劑加入順序的影響

試劑的加入順序有時(shí)會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，因此對(duì)試劑添加順序進(jìn)行了研究. 實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，BCP和SDBS的添加順序無明顯影響，而磷酸于靜置5 min后加入或者于靜置前加入稍有不同. 磷酸的作用在于保證體系的酸度穩(wěn)定，所以，應(yīng)該在BCP 和LAS反應(yīng) 5 min后加入磷酸，然后再用蒸餾水稀釋.

2.9 共存離子的影響

2.10 樣品分析

加入允許量以下的陰陽離子、重金屬離子、以及不同濃度的SDBS陰離子表面活性劑制備模擬水樣，調(diào)節(jié)水樣的pH=2，過濾除去沉淀. 將測試方法應(yīng)用于水樣，結(jié)果見表1.

表1 樣品分析與回收率Table 1 Sample analysis and recovery

從測定結(jié)果可以看出，溴甲酚紫分光光度法測定水中的陰離子表面活性劑準(zhǔn)確度高，回收率高，值得推廣.

結(jié)論：溴甲酚紫在酸性條件下能與陰離子表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉締合，無須萃取，在水溶液中即可測定十二烷基苯磺酸鈉的濃度. 在pH=2左右，溴甲酚紫與十二烷基苯磺酸鈉締合情況最好，其最大吸收波長為436 nm，且吸光度的變化與陰離子表面活性劑的用量成正比，表觀摩爾吸光系數(shù)為1.68×104L·mol-1·cm-1. 十二烷基苯磺酸鈉的濃度在0～2 mg·L-1時(shí)，其濃度與最大波長處的吸光度遵循比爾定律. 將該技術(shù)應(yīng)用于水樣分析獲得了令人滿意的結(jié)果.

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