改進分光光度法測定制藥行業(yè)含碘廢水研究

張艷，羅岳平，田耘，畢軍平，鄧榮，駱芳

(1.湖南省環(huán)境監(jiān)測中心站，湖南長沙 410014;2.國家環(huán)境保護重金屬污染監(jiān)測重點實驗室，湖南長沙 410014)

碘在自然界中廣泛分布，但由于其平均自然品味低，往往難以規(guī)模開采。目前碘資源的開發(fā)重心已從早期的油田水、氣田水、海藻、海帶等原料中提取碘，轉(zhuǎn)從各種含碘廢水、碘渣、碘廢料中回收。制藥行業(yè)中，碘是多數(shù)合成工藝的基本原料，其排放廢水中往往含有高濃度的碘，造成大量的碘資源浪費，且對環(huán)境造成污染［1］。加強對制藥行業(yè)含碘廢水的監(jiān)測與管理，是提高碘資源利用率，減少碘排放的必要前提。

目前，碘的測定方法主要有分光光度法、色譜法和差示脈沖極譜法等，其中催化比色法為推薦方法［2-5］。但是傳統(tǒng)分光法步驟復(fù)雜，溫度和反應(yīng)時間對結(jié)果影響極大，準確度、精密度并不能滿足成分復(fù)雜的廢水分析要求［6-8］。

本研究采用亞砷酸-硫酸-氯化鈉的混酸體系和硫酸亞鐵銨-硫氰酸鉀混合顯色劑，對傳統(tǒng)方法的催化反應(yīng)和顯色反應(yīng)過程進行改進，使碘化物分光光度法的操作步驟由7步簡化到3步。建立了一套適用于制藥行業(yè)等復(fù)雜廢水的碘化物監(jiān)測方法，具有良好的應(yīng)用前景。

1 實驗部分

1.1 試劑與儀器

NaCl、As2O3、Ce(NH4)4(SO4)4、Fe(NH4)2-(SO4)2、KI均為優(yōu)級純;濃硫酸、KSCN均為分析純;實驗用水為二次蒸餾水。

TDL-40B臺式離心機;CARy100分光光度計;HH-4恒溫水浴鍋。

1.2 溶液配制

1.2.1 亞砷酸溶液 稱取4.96 g二氧化三砷于少量水中，加0.2 mL濃硫酸，使溶解，稀釋至1 L。

1.2.2 硫酸鈰銨溶液 稱取13.38 g硫酸鈰銨［Ce(NH4)4(SO4)4·4H2O］，溶于水，加44 mL濃硫酸，稀釋至1 L。

1.2.3 硫酸亞鐵銨溶液 稱取1.50 g硫酸亞鐵銨［Fe(NH4)2(SO4)2·6H2O］，溶于含0.6 mL 濃硫酸的100 mL水中，當天配制。

1.2.4 硫氰酸鉀溶液 稱取 4 g硫氰酸鉀(KSCN)，溶于100 mL水中。

1.2.5 碘化鉀標準貯備液 稱取0.645 0 g碘化鉀，溶于水，移入500 mL容量瓶中，稀釋至標線，碘離子濃度1.00 g/L。取碘化鉀標準貯備液，逐級稀釋至碘離子濃度為2.50 mg/L的標準使用液，現(xiàn)配現(xiàn)用。

1.3 實驗方法

取50 mL水樣加入1 mL濃硫酸，于4 000 r/min下離心5 min。取上清液10.0 mL(或分取適量，加蒸餾水至 10.0 mL)于 25 mL比色管中，加入5.00 mL混酸溶液［由20%氯化鈉溶液、亞砷酸溶液及(1+3)硫酸溶液按體積比1∶2∶1混合，現(xiàn)用現(xiàn)配］，混勻。置于恒溫水浴中10 min，待溫度達到平衡后，每隔30 s(以秒表計)分別加入5.00 mL硫酸鈰銨酸液。放回水浴中，15 min后取出。按原順序每隔30 s加入2.00 mL混合顯色劑(由1.2.3節(jié)和1.2.4節(jié)按體積比2∶1混合，現(xiàn)用現(xiàn)配)，混勻。放置15 min后，以水為參比，用光程長10 mm比色皿，510 nm為比色波長測量吸光度。

2 結(jié)果與討論

2.1 混酸配比及用量

實驗發(fā)現(xiàn)，NaCl含量在0.6% ～1.0%，可降低碘的非催化反應(yīng);但隨著加入量的增加，lgA0/A值逐漸減小，方法靈敏度下降。亞砷酸加入量較低時，lgA0/A值較低，隨著加入量增加，亞砷酸濃度達到1.0 mmol/L時，lgA0/A值逐漸增大并趨于穩(wěn)定。體系中(1+3)硫酸濃度1% ～5%，lgA0/A值穩(wěn)定增大;但隨著加入量的增加，lgA0/A反而減小。通過正交實驗優(yōu)化混酸的配比及用量，混酸體積配比為20%氯化鈉∶亞砷酸∶(1+3)硫酸 =1∶2∶1，混酸的用量為5.00 mL。

2.2 混合顯色劑配比及用量

硫酸亞鐵銨與體系中過量的硫酸鈰銨溶液反應(yīng)，生成正比例的高鐵離子，再與硫氰酸鉀生成穩(wěn)定的紅色絡(luò)合物。經(jīng)實驗研究確定，混合顯色劑體積配比為硫酸亞鐵銨∶硫氰酸鉀=2∶1，混合顯色劑的用量為5.00 mL。

2.3 溫度影響

經(jīng)實驗研究，水浴溫度在20～40℃，該方法的碘化物均呈現(xiàn)出良好的線性反應(yīng)，擇優(yōu)選取(30±0.5)℃為最合適溫度。

2.4 標準曲線

配制成濃度為 0.00，0.10，0.30，0.50，0.70，1.00 mg/L的系列標準溶液，分光光度計進行測定，以吸光值對應(yīng)的lgA0/A值為縱坐標，碘離子濃度為橫坐標繪制工作曲線(見圖1)。碘離子濃度與lgA0/A值呈非常好的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)可達0.999 以上。

圖1 校準曲線圖及相關(guān)系數(shù)Fig.1 Calibration curve of iodide

2.5 精密度、加標回收測試

在最佳分析條件下，對3種不同類型制藥廢水分別平行測定6次，測試方法精密度。另外，對各待測樣品分別加入原有濃度 0.5，1.0，2.0 倍的量，進行加標回收實驗。精密度實驗和加標回收率實驗的結(jié)果見表1。

表1 精密度和加標回收實驗結(jié)果Table 1 Precision and recovery experiments of iodide

由表1可知，方法的相對標準偏差在3.9% ～8.3%，加標回收率在93.1% ～99.3%，該方法具有良好的精密度和準確度。

2.6 方法檢出限

以二次蒸餾水代替水樣，以相同操作步驟進行空白測定。連續(xù)7次的空白溶液測定，按照空白標準偏差的 3.14倍計算，本方法碘的檢測限為5 μg/L。

3 結(jié)論

采用亞砷酸-硫酸-氯化鈉的混酸體系和硫酸亞鐵銨-硫氰酸鉀混合顯色劑，對傳統(tǒng)方法的催化反應(yīng)和顯色反應(yīng)過程進行改進，建立了一套適用于制藥行業(yè)等復(fù)雜廢水的碘化物監(jiān)測方法。該方法操作簡單快捷、靈敏度高、重現(xiàn)性好、結(jié)果準確，方法的檢出限可達到5 μg/L。并通過優(yōu)化混酸及顯色劑的配比與用量、反應(yīng)溫度等最佳實驗條件，極大提高了方法的操作性、可控性和重現(xiàn)性，降低了不確定度和干擾，標準曲線線性相關(guān)系數(shù)提高到0.999以上。

［1］王暉，何章興，符劍剛，等.含碘有機廢水中碘回收工藝的研究［J］.應(yīng)用化工，2009，38(10):1496-1499.

［2］中華人民共和國地質(zhì)礦產(chǎn)部.DZ/T 0064.55—93地下水質(zhì)檢驗方法［S］.北京:中國標準出版社，1993:156-159.

［3］王福軍，雷軍，董寶琴，等.頂空毛細管氣相色譜法測定水中碘化物［J］.色譜，2005，23(3):326-327.

［4］劉敬東.火焰原子吸收光譜法測定水中微量碘［J］.理化檢驗:化學分冊，1998，34(5):227-228.

［5］鄧蓮芬.氣相色譜-電子捕獲檢測器法(GC-ECD)測定食品中的碘化物［J］.中國衛(wèi)生檢驗雜志，2008，18(8):1551-1552.

［6］王清華，陳莉麗，張小紅.生活飲用水中碘化物的測定［J］.預(yù)防醫(yī)學論壇，2005，11(5):551-552.

［7］曹海蘭.天然飲用礦泉水中碘化物測定方法的改進［J］.現(xiàn)代預(yù)防醫(yī)學，2007，34(17):3351-3352.

［8］張愛霞，劉楠，武和平.衍生化法測定尿中碘化物［J］.實用預(yù)防醫(yī)學，2009，16(2):550-551.