濁點萃取-熒光光度法測定水中的苯酚

王紅艷 王 聰 蘇永祥 許文文 章林霞

（宿州學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，宿州學(xué)院自旋電子與納米材料安徽省重點實驗室，安徽宿州234000）

濁點萃取-熒光光度法測定水中的苯酚

王紅艷 王 聰 蘇永祥 許文文 章林霞

（宿州學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，宿州學(xué)院自旋電子與納米材料安徽省重點實驗室，安徽宿州234000）

基于非離子表面活性劑Triton X-100，以濁點萃取結(jié)合熒光光度法測定水中的苯酚，考察影響濁點萃取的各種因素。在pH＝3.0的磷酸氫二鈉-磷酸二氫鉀緩沖溶液中，采用2.0mL Triton X-100（5%）、82℃平衡溫度、8min平衡時間的條件下，苯酚被萃取到Triton X-100表面活性劑相與水相分開，用于環(huán)境水樣中苯酚的測定，結(jié)果令人滿意。

苯酚；濁點萃取；熒光光度法；環(huán)境水樣

0 前言

酚類化合物具有致癌、致畸、致突變的潛在毒性［1］。苯酚是含酚廢水中有毒有害物質(zhì)的主要成分，因其來源廣，危害大，國家環(huán)保局已將其列為環(huán)境監(jiān)測的重要項目［2］。測定苯酚方法主要有蒸餾萃取分光光度法、高效液相色譜法、紫外可見分光光譜法、熒光光度法、化學(xué)發(fā)光法等［3-5］，除分光光度法外，其余方法均需要復(fù)雜的樣品前處理過程和昂貴的檢測儀器［6-7］。分光光度法所需儀器簡單，操作簡便，但它的靈敏度不佳［8］。若結(jié)合適當(dāng)?shù)姆蛛x富集手段，則可大大提高分光光度法的靈敏度［9］。

傳統(tǒng)的液-液萃取技術(shù)操作步驟繁瑣，萃取過程中需要用有機(jī)溶劑，不僅耗費人力資源還會污染環(huán)境，濁點萃取法彌補(bǔ)了傳統(tǒng)萃取技術(shù)的缺陷［10-13］。濁點萃取法目前已廣泛應(yīng)用于分析化學(xué)領(lǐng)域，但是濁點萃取與熒光光度法聯(lián)合使用測定污染物的報道很少。本實驗在磷酸氫二鈉-磷酸二氫鉀緩沖溶液中，用非離子表面活性劑Triton X-100濁點萃取苯酚，結(jié)合熒光光度法進(jìn)行測定，建立了濁點萃取-熒光光度法測定水中苯酚的方法。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

F-4500型熒光分光光度計（日本日立公司）；TE2145型電子天平（賽多利斯科學(xué)儀器北京有限公司）；HH-1型恒溫水浴鍋（常州國華電器有限公司）；80-2型電動離心機(jī)（金壇市金城國勝實驗儀器廠）；玻璃儀器氣流烘干機(jī)（鞏義市英峪予華儀器廠）；DHG-9030A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱（上海精宏實驗設(shè)備有限公司）；JK-450B型超聲波清洗器（合肥金尼克機(jī)械制造有限公司）；恒溫攪拌油浴鍋（金壇市天竟實驗儀器廠）；PHS-3CT精密酸度計（上海大普儀器有限公司）；SYZ-550型石英亞沸高純水蒸餾器（金壇市江南儀器廠）。

苯酚、Triton X-100乳化劑、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鉀、丙酮、無水乙醇、無水乙醇鈉、冰乙酸、氯化鈉、正己烷、氫氧化鈉等試劑均為分析純試劑；實驗用水為石英亞沸二次水。

1.2 實驗方法

在10mL離心管中加入5.0mL苯酚溶液（條件實驗濃度為0.25mg/L）或樣品，2.0mL Triton X-100溶液，1.0mL pH為1.0～5.0的磷酸氫二鈉-磷酸二氫鉀緩沖溶液，振蕩，搖勻。置82℃恒溫水浴中加熱8min，取出，趁熱以3 500r/min轉(zhuǎn)速離心10min。分相后的溶液置于冰水中冷卻5min，棄去上層水相，下層有機(jī)相變成粘滯的液相，加水至5mL，轉(zhuǎn)移至比色皿中，測定其熒光強(qiáng)度。

2 結(jié)果與討論

2.1 苯酚的激發(fā)光譜和發(fā)射光譜

用F-4500型熒光分光光度計測定待測物質(zhì)時，只有找到其最佳的激發(fā)波長和發(fā)射波長，才能獲得較高的靈敏度。因此首先在熒光光度計上分別掃描苯酚溶液的激發(fā)光譜和發(fā)射光譜，結(jié)果如圖1和圖2所示?？梢钥闯霰椒拥募ぐl(fā)波長為273.0nm，發(fā)射波長為301.0nm，因此測定苯酚時選用波長為273.0/301.0nm。

圖1 苯酚的激發(fā)光譜圖Figure 1 Fluorescence excitation spectra of phenol.

圖2 苯酚的發(fā)射光譜圖Figure 2 Fluorescence emission spectra of phenol.

2.2 酸度的選擇

2.2.1 酸度對熒光強(qiáng)度的影響

以磷酸氫二鈉-磷酸二氫鉀緩沖溶液調(diào)節(jié)溶液pH值，考察不同pH值條件下苯酚熒光強(qiáng)度的變化，結(jié)果如圖3?？梢钥闯觯椒釉趐H為1.0至8.0時，熒光較強(qiáng)且穩(wěn)定；pH值超過8.0后，熒光強(qiáng)度急劇減弱。因此可選擇pH＝1.0～8.0作為苯酚測定酸度。原因可能是因為苯酚溶液為弱酸性，離解作用對熒光的性質(zhì)有影響，離解的苯酚不會產(chǎn)生熒光，未離解的苯酚會產(chǎn)生熒光［14］。利用苯酚這一熒光特性，可以在強(qiáng)酸性條件下測定苯酚的含量。

2.2.2 酸度對萃取率的影響

在pH為1.0～8.0的磷酸氫二鈉-磷酸二氫鉀緩沖溶液中，考察pH值對苯酚萃取率的影響，如圖4所示。從圖4可以看出，在pH＝1.0～3.0時，隨著pH值增加，進(jìn)入膠束相的苯酚量增多，萃取率增大；當(dāng)pH值大于3.0時，隨著pH值增大，萃取率減小。當(dāng)pH＝3.0時，萃取率最大。這可能是因為苯酚是一種弱酸，會發(fā)生電離。當(dāng)pH值較小時，不利于苯酚的電離，與水分子形成氫鍵的能力會降低，有利于苯酚進(jìn)入膠束相；當(dāng)pH值較大時，苯酚的電離程度較大，與水分子形成氫鍵的能力增大不利于苯酚進(jìn)入膠束相，萃取率會降低。因此實驗選用緩沖溶液pH值為3.0。

圖3 溶液pH值對熒光強(qiáng)度的影響Figure 3 Effects of pH on fluorescence intensity.

圖4 溶液pH值對萃取率的影響Figure 4 Effects of pH on extraction rate.

2.3 試劑用量對萃取率的影響

2.3.1 Triton X-100用量對萃取率的影響

Triton X-100用量對萃取率的影響見圖5。結(jié)果表明，隨著Triton X-100用量增加，萃取率先增大后減小，當(dāng)Triton X-100用量為2.0mL時，苯酚的萃取率最高。因而實驗選用2.0mL作為Triton X-100的最佳用量。

2.3.2 苯酚初始濃度對萃取率的影響

苯酚初始濃度對萃取率的影響見圖6。圖6可以看出，隨著苯酚濃度增大，萃取率呈現(xiàn)降低的趨勢，但降低的趨勢不明顯。

2.4 加熱時間對苯酚萃取率的影響

圖7為加熱時間對苯酚萃取率的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，加熱時間少于8min時，萃取率隨著加熱時間的增加而增大；加熱時間為8min時，溶液的萃取率達(dá)到最大；之后隨著加熱時間的增加萃取率反而減小。故選擇加熱時間為8min。文獻(xiàn)資料顯示適當(dāng)延長加熱時間有利于形成較穩(wěn)定的富膠束相。

圖5 Triton X-100用量對萃取率的影響Figure 5 Effects of Triton X-100content on extraction rate.

圖6 苯酚初始濃度對萃取率的影響Figure 6 Effects of initial phenol concentration on extraction rate.

圖7 加熱時間對萃取率的影響Figure 7 Effects of heating time on extraction rate.

2.5 平衡溫度對萃取率的影響

濁點萃取的平衡溫度通常要求高出濁點溫度15～20℃。實驗考察了75～95℃范圍內(nèi)不同的平衡溫度對萃取率的影響，結(jié)果見圖8。由圖8可以看出，當(dāng)平衡溫度為82℃時，苯酚的萃取率達(dá)到最大；高于90℃后，苯酚萃取率基本保持不變。故實驗選擇平衡溫度為82℃。

圖8 平衡溫度對萃取率的影響Figure 8 Effects of equilibrium temperature on extraction rate.

2.6 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

對系列濃度的苯酚標(biāo)準(zhǔn)溶液按實驗方法進(jìn)行濁點萃取后測定，以質(zhì)量摩爾濃度（C，μg/mL）為橫坐標(biāo)、熒光強(qiáng)度（F）為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。結(jié)果表明，苯酚濃度在0.01～0.50μg/mL時其濃度與熒光強(qiáng)度線性關(guān)系良好，線性回歸方程為F＝0.279 5＋119.321 2C，相關(guān)系數(shù)R＝0.999 44（圖9）。以10次空白測定值標(biāo)準(zhǔn)偏差的3倍除以斜率（3Sb/K）計算方法檢出限為0.01μg/mL。分別對0.25μg/mL和0.50μg/mL苯酚標(biāo)準(zhǔn)溶液平行測定3次，結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD分別為2.0%和3.0%，平均回收率分別為99.1%和99.5%。

2.7 干擾物質(zhì)的影響

考察了常見無機(jī)離子和可能共存的有機(jī)物對測定的干擾。對于0.50μg/mL的苯酚溶液，當(dāng)相對誤差在4%～5%時，300倍以上的Ca2＋，Mg2＋，Cu2＋，F(xiàn)e2＋，Zn2＋，500倍以上的Na＋，K＋，Cl-不干擾測定，20倍以上的苯甲酸不產(chǎn)生干擾。2倍以上的二苯酚會產(chǎn)生干擾，可考慮利用同步熒光技術(shù)消除。

3 樣品測定

在優(yōu)化的實驗條件下對自來水、河水、湖水等樣品中的苯酚含量進(jìn)行測定，并在各自溶液中加入適量的標(biāo)準(zhǔn)溶液，記錄其中苯酚的熒光強(qiáng)度值，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計算樣品中苯酚的含量，并計算加標(biāo)回收率，結(jié)果見表1。

表1 樣品測定結(jié)果Table 1 Analytical results of phenol in water samples /（μg·mL-1）

4 結(jié)論

Triton X-100作為濁點萃取劑具有價格低廉、有利于離心分離、密度較高、濁點溫度低等優(yōu)點。本實驗基于非離子表面活性劑Triton X-100，采用濁點萃取-熒光光度法測定水中的苯酚，在激發(fā)波長為273.0nm，發(fā)射波長為301.0nm處有較高的熒光強(qiáng)度。在pH＝3.0的磷酸氫二鈉-磷酸二氫鉀緩沖溶液中，5%的Triton X-100用量2.0mL、平衡溫度為82℃，平衡時間為8min、苯酚溶液用量為5mL的條件下有較好的萃取率。常見無機(jī)離子和可能共存的有機(jī)物無干擾。在最佳實驗條件下，苯酚被萃取到Triton X-100表面活性劑相并與水相分開。該方法具有快速、準(zhǔn)確、高選擇性、高靈敏度的特點，適用于環(huán)境水樣中痕量苯酚的測定。

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Determination of Phenol with Cloud Point Extraction by Spectrofluorimetric Method

WANG Hongyan，WANG Cong，SU Yongxiang，XU Wenwen，ZHANG Linxia
（DepartmentofChemistryandChemical-Engineering，AnhuiKeyLaboratoryofSpinElectronand Nanomaterials，SuzhouUinviersity，Suzhou，Anhui234000，China）

Based on a non-ionic surface active agent，TritonX-100，the research presents an analytical method for the determination of phenol in water using cloud point extraction by spectrofluorimetry.Experimental parameters were investigated and the optimized conditions were obtained as follows：the reaction of medium was the potassium dihydrogen phosphate buffer solution at pH＝3.0，the dosage of Triton X-100（5%）was 2.0mL，the equilibrium temperature was 82℃，and the equilibrium time was 8min.Under the optimum experimental conditions，phenol was extracted from aqueous phase into surfactant phase by Triton X-100.The method had been successfully used to determine the content of phenol in environmental water samples with satisfactory results.

phenol；cloud point extraction；spectrofluorimetry；environmental water samples

O657.34；TH744.16

A

2095-1035（2015）03-0011-05

2015-04-27

2015-07-07

安徽省自然科學(xué)基金項目（1408085MB40，1408085QB41）；省級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目（201310379039，AH20141037906）資助

王紅艷，女，教授，主要從事環(huán)境分析化學(xué)研究。E-mail：suzhouwhy＠163.com

10.3969/j.issn.2095-1035.2015.03.004