微乳液增敏羅丹明B氧化褪色光度法測定微量亞硝酸根

張瑩琪，郭秤德，田丹丹，李 曉

（太原工業(yè)學(xué)院 化學(xué)與化工系，山西 太原 030008）

亞硝酸根廣泛存在于環(huán)境、水體和食品中，人體攝入過多時會使正常血紅蛋白被氧化成高鐵血紅蛋白，從而失去攜氧功能， 導(dǎo)致組織缺氧。另外，它能與仲胺及酰胺類化合物反應(yīng)生成具有致癌性的亞硝胺。因此，測定亞硝酸根是水質(zhì)、環(huán)境、食品檢測和監(jiān)測的重要項目［1］。常見的亞硝酸根測定方法有電化學(xué)法［2］、色譜法［3］和光度法。其中，光度法可分為普通分光光度法、流動注射光度法、熒光光度法和動力學(xué)光度法［4-6］。采用催化動力學(xué)光度法測定亞硝酸根的研究較多［7-8］，但在微乳液介質(zhì)中亞硝酸根催化溴酸鉀氧化羅丹明B褪色反應(yīng)的研究未見報道。微乳液因具有很強的增溶、增穩(wěn)和增敏作用，已成為光度分析法的熱點之一［9-11］。

本工作基于在稀磷酸中微乳液對亞硝酸根催化溴酸鉀氧化羅丹明B褪色反應(yīng)具有增敏作用的原理，建立了新的測定痕量亞硝酸根的催化動力學(xué)光度法，對微量亞硝酸根的測定結(jié)果令人滿意。

1 實驗部分

1.1 試劑和儀器

羅丹明B、磷酸、溴酸鉀、亞硝酸鈉、正戊醇、正庚烷、十六烷基三甲基溴化銨（CTMAB）：分析純。

CTMAB微乳液：CTMAB、正戊醇、正庚烷、水的質(zhì)量比為1∶0.9∶0.1∶98。

722 型分光光度計：上海精密科學(xué)儀器有限公司。

1.2 反應(yīng)機理

在稀磷酸存在下，溴酸鉀與羅丹明B的反應(yīng)很慢；加入亞硝酸根后對反應(yīng)起到了催化作用，亞硝酸根還原溴酸鉀加速反應(yīng)進行。亞硝酸根與反應(yīng)生成Br-，很快Br-轉(zhuǎn)化為Br2，Br2的生成促進了羅丹明B的氧化，導(dǎo)致羅丹明B的醌式結(jié)構(gòu)被破壞，迅速褪色［12-13］。主要反應(yīng)方程式見式（1）～（3）。

CTMAB微乳液對亞硝酸根催化溴酸鉀氧化羅丹明B褪色反應(yīng)起到良好的增敏作用，主要原因為：微乳液的存在改變了各物質(zhì)所處的微環(huán)境，羅丹明B中的N和O原子具有高電子特性，可與CTMAB陽離子作用，有利于羅丹明B增溶富集于微乳液滴中；并且微乳液滴表面的CTMAB正電荷與存在庫侖引力，有利于反應(yīng)在微乳介質(zhì)中進行。

1.3 實驗方法

取兩只25 mL容量瓶，分別依次加入1×10-4mol/L的羅丹明B溶液、1 mol/L的稀磷酸、0.1 mol/mL的溴酸鉀溶液和0.50 mL CTMAB微乳液，其中一只加入適量的亞硝酸鈉溶液，以蒸餾水定容，放置15 min。在20 ℃時，以蒸餾水為參比，在波長560 nm分別測定催化體系的吸光度（A）和非催化體系的吸光度（A0），計算lg（A0/A）。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同褪色體系的吸收光譜

不同褪色體系的吸收光譜圖見圖1。由圖1可見：各曲線的形狀和峰位相對一致，說明在本實驗條件下各體系中沒有新的絡(luò)合物生成；由吸收峰強弱可見，亞硝酸根對溴酸鉀氧化羅丹明B褪色反應(yīng)有強烈的催化作用，且微乳液對該反應(yīng)具有增敏作用。

圖1 不同褪色體系的吸收光譜圖

2.2 稀磷酸加入量的選擇

在羅丹明B溶液加入量為0.50 mL、溴酸鉀溶液加入量為0.60 mL、反應(yīng)溫度為20 ℃、反應(yīng)時間為15 min的條件下，稀磷酸加入量對lg（A0/A）的影響見圖2。由圖2可見，當(dāng)稀磷酸的加入量為1.50 mL左右時，lg（A0/A）最大且較為穩(wěn)定。因此，選擇稀磷酸加入量為1.50 mL較適宜。

圖2 稀磷酸加入量對lg（A0/A）的影響

2.3 羅丹明B溶液加入量的選擇

稀磷酸加入量為1.50 mL、溴酸鉀溶液加入量為0.60 mL、反應(yīng)溫度為20 ℃、反應(yīng)時間為15 min的條件下，羅丹明B溶液加入量對lg（A0/A）的影響見圖3。由圖3可見，當(dāng)羅丹明B溶液的加入量為0.60 mL左右時，lg（A0/A）最大且較為穩(wěn)定。因此，選擇羅丹明B加入量為0.60 mL較適宜。

圖3 羅丹明B溶液加入量對lg（A0/A）的影響

2.4 溴酸鉀溶液加入量的選擇

稀磷酸加入量為1.50 mL、羅丹明B溶液加入量為0.60 mL、反應(yīng)溫度為20 ℃、反應(yīng)時間為15 min的條件下，溴酸鉀溶液加入量對lg（A0/A）的影響見圖4。由圖4可見，當(dāng)溴酸鉀溶液的加入量為0.50 mL左右時，反應(yīng)速率平穩(wěn)。因此，選擇溴酸鉀加入量為0.50 mL較適宜。

圖4 溴酸鉀溶液加入量對lg（A0/A）的影響

2.5 反應(yīng)溫度的選擇

稀磷酸加入量為1.50 mL、羅丹明B溶液加入量為0.60 mL、溴酸鉀溶液加入量為0.50 mL、反應(yīng)時間為15 min的條件下，反應(yīng)溫度對lg（A0/A）的影響見圖5。

圖5 反應(yīng)溫度對lg（A0/A）的影響

由圖5可見：當(dāng)反應(yīng)溫度為5～25 ℃時，隨反應(yīng)溫度的升高，lg（A0/A）逐漸增大；當(dāng)反應(yīng)溫度超過25 ℃后，繼續(xù)升高反應(yīng)溫度，非催化反應(yīng)速率加快，共存離子干擾程度增大，lg（A0/A）逐漸減小。為了操作方便，同時保證該方法具有良好的靈敏性和選擇性，選擇反應(yīng)溫度為20 ℃。

2.6 工作曲線、檢出限、靈敏度

在最佳實驗條件下，以lg（A0/A）為縱坐標(biāo)，以ρ為橫坐標(biāo)，繪制工作曲線（見圖6）。由圖6可見，在ρ= 0.048～0.800 μg/mL的范圍內(nèi)，lg（A0/A）與ρ之間存在線性關(guān)系，線性回歸方程為lg（A0/A） = 0.728ρ+ 0.002，r=0.995 0，計算得出本方法的檢出限為0.003 0 μg/mL，擬合直線的斜率為0.728。同法測定不加微乳液時，lg（A0/A）～ρ工作曲線的線性回歸方程為lg（A0/A） = 0.180ρ）+ 0.030，r= 0.994 4，擬合直線的斜率為0.180。由此可見，加入微乳液后催化反應(yīng)的靈敏度增大了3倍。

圖6 工作曲線

2.7 共存離子的影響

在最佳實驗條件下，對ρ=0.10 μg/mL的褪色體系進行常見離子的干擾實驗。實驗結(jié)果表明，共存離子對ρ的測定結(jié)果無干擾的含量上限為：1 000倍的K+，Na+，800倍的Ca2+，Ba2+，I-；500倍的Fe2+，Pb2+；100倍的Al3+，Zn2+，Mg2+，Cr（Ⅲ），Hg2+；50倍的Cu2+，Co2+，Ni2+，F(xiàn)-；20倍的2.5倍的Mn2+。

2.8 水樣的測定結(jié)果

對水樣進行了加標(biāo)回收測定（n=5），測定結(jié)果見表1。由表1可見，回收率為98.5%～101.2%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差小于3.18%。

表1 水樣的測定結(jié)果

3 結(jié)論

a）基于微乳液對亞硝酸根催化溴酸鉀氧化羅丹明B褪色反應(yīng)具有增敏作用的原理，建立了新的測定痕量亞硝酸根的催化動力學(xué)光度法。

b）該方法的最佳反應(yīng)條件為：1×10-4mol/L的羅丹明B溶液加入量0.60 mL，1 mol/L的稀磷酸加入量1.50 mL，0.1 mol/mL的溴酸鉀溶液0.50 mL，反應(yīng)溫度20 ℃，反應(yīng)時間15 min。

c）對亞硝酸根測定的線性范圍為ρ（NO2-）=0.048～0.800 μg/mL， 檢出限為0.003 0 μg/mL。加入微乳液后催化反應(yīng)的靈敏度增大了3倍。

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