流動(dòng)注射熒光法測(cè)定工業(yè)廢水中的鄰苯二胺

王冬梅

（巢湖學(xué)院化學(xué)與材料工程學(xué)院，安徽 巢湖 238000）

流動(dòng)注射熒光法測(cè)定工業(yè)廢水中的鄰苯二胺

王冬梅

（巢湖學(xué)院化學(xué)與材料工程學(xué)院，安徽 巢湖 238000）

用葫蘆脲［7］作為增敏試劑，本文研究了一種新型的流動(dòng)注射熒光法測(cè)定工業(yè)廢水中的痕量鄰苯二胺的方法。實(shí)驗(yàn)表明：在適量葫蘆脲［7］的包結(jié)下，鄰苯二胺的熒光有顯著增強(qiáng)。在最優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件下，該方法的線性范圍是0.09～7.5μmol L-1，檢出限為0.048μmol L-1，進(jìn)樣頻率為60 h-1，此方法簡(jiǎn)單、快速、靈敏，實(shí)驗(yàn)結(jié)果令人滿意。

流動(dòng)注射熒光法；鄰苯二胺；葫蘆脲［7］

鄰苯二胺（OPD）作為一種重要的化工原料和化工中間體，廣泛應(yīng)用于染料工業(yè)，醫(yī)藥和農(nóng)藥中［1］。然而，眾所周知，鄰苯二胺具有毒性、致癌性和致畸性，對(duì)環(huán)境和人體健康危害極大［2］，因此，如何測(cè)定和控制廢水中的鄰苯二胺含量就顯得尤為重要。目前測(cè)定鄰苯二胺的方法有離子交換法［3］、毛細(xì)管氣相色譜法［4］、分光光度法［5］、催化極譜法［6］、催化動(dòng)力學(xué)法［7］、循環(huán)伏安法［8］等等。但是這些方法往往需要復(fù)雜的預(yù)處理或是繁瑣的人工操作，同時(shí)檢出限較高（＞0.1 μmol L-1）。與這些方法相比，流動(dòng)注射熒光法不僅能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)在線分析，而且具有熒光法的高靈敏度和高選擇性，此外，還具有快速，重復(fù)性強(qiáng)［9-12］等優(yōu)點(diǎn)。目前此方法用于測(cè)定鄰苯二胺還未見(jiàn)報(bào)道。

葫蘆脲［n］（CB［n］），為繼冠醚、環(huán)糊精和杯芳烴的超分子體系后的第四代超分子主體化合物。它是一種具有兩端開(kāi)口空腔的葫蘆狀大環(huán)化合物（見(jiàn)圖1），由于其良好的客體包結(jié)性質(zhì)，近年來(lái)受到了越來(lái)越多的關(guān)注［13］。在葫蘆脲家族中，葫蘆脲［7］應(yīng)用最為廣泛。比如Pozo［14-15］在2011年成功的用葫蘆脲［7］和多菌靈的主客體包結(jié)來(lái)測(cè)定多菌靈。山西師大的杜立明也報(bào)道了利用葫蘆脲［7］和L-苯丙氨酸的包結(jié)作用熒光法測(cè)定L-苯丙氨酸［16］。最近周運(yùn)友課題組又報(bào)道了用葫蘆脲［7］作為熒光增敏劑分別在水中和奶中測(cè)定三聚氰胺［17］。

這里，我們構(gòu)建了一個(gè)用葫蘆脲［7］作為有效增敏劑，采用流動(dòng)注射來(lái)測(cè)定鄰苯二胺的動(dòng)力學(xué)熒光法。讓我們欣喜的是，葫蘆脲［7］對(duì)鄰苯二胺展現(xiàn)了很好的識(shí)別性并能顯著提高其熒光強(qiáng)度，并且測(cè)定非?？焖伲ㄟM(jìn)樣頻率為60h-1）。雖然流動(dòng)注射和葫蘆脲的應(yīng)用多見(jiàn)報(bào)道，但用葫蘆脲［7］作為分析試劑，用流動(dòng)注射熒光法來(lái)測(cè)定鄰苯二胺還是首次。這一研究也為進(jìn)一步研究葫蘆脲提供了有用的信息。

圖1 葫蘆脲的結(jié)構(gòu)

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

日本Shimadzu RF-5301型熒光光譜儀 （儀器附有氙燈，150μL流動(dòng)池，1.0×1.0cm2的四通光石英比色皿），流動(dòng)注射儀（IFFM-E，西安瑞邁）（儀器附有八通道旋轉(zhuǎn)換向閥和兩個(gè)蠕動(dòng)泵）

葫蘆脲［7］根據(jù)文獻(xiàn)合成［18-19］，經(jīng)1H NMR，IR確證；鄰苯二胺（分析純，西亞試劑有限公司），葫蘆脲［7］和鄰苯二胺配制成1.0×10-3mol L-1的水溶液，其他試劑均為分析純。

Britton-Robinson緩沖液是使用濃度均為0.04mol L-1H3PO4、HAc、H3BO3所組成的混合酸和0.2mol L-1NaOH溶液配制而成。實(shí)驗(yàn)所有用水為石英亞沸水。

1.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

1.2.1 熒光測(cè)定

準(zhǔn)確移取0.4mL的1.00×10-4mol L-1鄰苯二胺和適量葫蘆脲［7］于10mL容量瓶中，稀釋至刻度，搖勻，靜置5min測(cè)定其熒光光譜。

1.2.2 流動(dòng)注射分析

流動(dòng)注射流路如圖2所示。用泵2分別將葫蘆脲［7］溶液和作為載流的Britton-Robinson緩沖溶液以恒定流速泵入，樣品/標(biāo)準(zhǔn)樣品由泵1通過(guò)換向閥注入載流液中。溶液在反應(yīng)管（50cm長(zhǎng)）中混合，同時(shí)生成鄰苯二胺和葫蘆脲［7］的包結(jié)物，用RF-5301記錄熒光強(qiáng)度。

圖2 檢測(cè)鄰苯二胺的流動(dòng)注射流路

2 結(jié)果與討論

2.1 熒光光譜性質(zhì)

如圖3所示，鄰苯二胺溶液（4.0×10-6mol L-1）有弱的熒光其最大激發(fā)及發(fā)射波長(zhǎng)分別為282 nm和316nm。當(dāng)加入適量的1.00×10-3mol L-1CB［7］，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)OPD的熒光強(qiáng)度會(huì)明顯加強(qiáng)同時(shí)其最大發(fā)射波長(zhǎng)會(huì)發(fā)生紅移（316→342 nm）（如圖4）。由此前報(bào)道可知此時(shí)包結(jié)物形成［20］。

圖3 熒光激發(fā)光譜（a）和發(fā)射光譜（b）λex=282.0 nm，λem=316.0 nm

圖4 不同濃度的葫蘆脲［7］對(duì)OPD的熒光光譜的影響（pH=7.0）：（1）0.0，（2）0.4，（3）1.0，（4）4.0×10-5mol L-1

為了利用OPD和CB［7］的包結(jié)作用建立一種流動(dòng)注射分析法我們使用了圖2中所示的系統(tǒng)，圖5所表示的是在有無(wú)CB［7］存在的情況下OPD的流動(dòng)注射熒光光譜，可以看到當(dāng)加入CB［7］后相對(duì)熒光強(qiáng)度（△F）可以增強(qiáng)五倍。雖然已有基于包結(jié)作用利用熒光光譜來(lái)測(cè)定OPD的報(bào)道［21］，但本文由于利用了流動(dòng)注射自動(dòng)進(jìn)樣的高穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性使得所建方法更加快速、靈敏。

圖5 流動(dòng)注射熒光光譜

2.2 優(yōu)化反應(yīng)條件

2.2.1 pH的影響

pH會(huì)影響鄰苯二胺的質(zhì)子化程度和CB［7］-OPD的包結(jié)過(guò)程，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在堿性條件下CB［7］-OPD的熒光強(qiáng)度非常弱，所以實(shí)驗(yàn)中我們只研究了p H范圍在2.0-7.0時(shí)CB［7］-OPD這一體系的熒光強(qiáng)度。在圖6中可以看到pH在2.0-6.0范圍內(nèi)變化時(shí)熒光強(qiáng)度只發(fā)生很微小的變化，但是當(dāng)pH為7.0時(shí)熒光強(qiáng)度顯著下降，所以本實(shí)驗(yàn)中所有的數(shù)據(jù)都是在pH=6.0的情況下測(cè)得的。

圖6 pH值對(duì)包結(jié)物的影響COPD=4.0×10-6molL-1，CCB［7］=1.0×10-4mol L-1

2.2.2 葫蘆脲［7］濃度的影響

在上述條件及OPD為4.0×10-6mol L-1時(shí)研究了當(dāng)CB［7］濃度在1.0×10-5mol L-1～5.0×10-4mol L-1范圍內(nèi)變化時(shí)峰高的變化，發(fā)現(xiàn)隨著CB［7］含量的增加熒光強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)，但當(dāng)CB［7］的濃度增加到1.0×10-4mol L-1時(shí)再增加CB［7］的濃度，峰強(qiáng)不會(huì)發(fā)生明顯的改變，所以我們采用1.0×10-4mol L-1的CB［7］做進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)。

2.2.3 進(jìn)樣量的影響

在上述實(shí)驗(yàn)條件的基礎(chǔ)上，我們研究了進(jìn)樣量在80-150μL范圍內(nèi)的熒光信號(hào)的變化。如我們所料，進(jìn)樣量增加，熒光強(qiáng)度也隨之增強(qiáng)。最大強(qiáng)度出現(xiàn)在進(jìn)樣量135μL時(shí)。

2.3 校準(zhǔn)曲線、精密度和檢出限

在上述最優(yōu)化條件下測(cè)定一系列濃度的鄰苯二胺，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。結(jié)果表明，相對(duì)熒光強(qiáng)度與鄰苯二胺的濃度線性范圍為0.09μmol L-1～7.5μmol L-1（如圖 7）。 線性方程為△F=-4.83335×10-6+2.12457×C（△F是相對(duì)熒光強(qiáng)度，C是鄰苯二胺濃度（10-7mol L-1）），相關(guān)系數(shù)R= 0.9993（n=7）檢出限為0.048μmol L-1（11個(gè)空白測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)偏差），此時(shí)進(jìn)樣頻率為60h-1。對(duì)濃度為0.4 μmol L-1鄰苯二胺的標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行11次平行測(cè)定，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.2%。

圖7 鄰苯二胺測(cè)定流動(dòng)注射熒光光譜（插圖為鄰苯二胺測(cè)定校準(zhǔn)曲線）

2.4 干擾試驗(yàn)

為探討所建方法測(cè)定實(shí)際樣品的可行性，研究了可能共存物和共存離子對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響。當(dāng)測(cè)定0.4 μmol L-1的鄰苯二胺溶液時(shí)，以熒光強(qiáng)度變化不超過(guò)±5%為不干擾，結(jié)果如表1。結(jié)果表明，多數(shù)物質(zhì)在較大濃度下都不干擾測(cè)定。少量有機(jī)物如間苯二胺，對(duì)苯二胺，鄰氨基苯甲酸有一定影響。

表1 干擾實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.5 樣品分析

使用標(biāo)準(zhǔn)加入法對(duì)四個(gè)工業(yè)廢水樣品進(jìn)行了測(cè)量，結(jié)果如表2。四個(gè)樣品相對(duì)誤差小于1.5%。結(jié)果表明，此包結(jié)作用用于流動(dòng)注射檢測(cè)鄰苯二胺具有高選擇性和靈敏度。

表2 樣品測(cè)定結(jié)果n=6

3 結(jié)論

我們建立了一種流動(dòng)注射熒光法測(cè)定工業(yè)廢水中的鄰苯二胺的新方法。利用葫蘆脲［7］對(duì)鄰苯二胺具有很好的識(shí)別性從而形成包結(jié)物，有效的提高了鄰苯二胺的熒光強(qiáng)度，該方法靈敏度高，重現(xiàn)性好，精密度、準(zhǔn)確度比較好，實(shí)驗(yàn)結(jié)果令人滿意。

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DETERMINATION OF O-PHENYLENEDIAMINE IN INDUSTRIAL EFFLUENT THROUGH FLOWING INJECTION FLUORIMETRIC METHOD

WANG Dong-mei
（College of Chemistry and Material Engineering，Chaohu College，Chaohu Anhui 238000）

This paper is aimed at studying a new method for determining the trace of o-diaminobenzene through using cucurbituril［7］as the sensitization reagent and adopting the flowing injection fluorimetric method.The experiment shows that the fluorescence of o-phenylenediamine could be remarkably enhanced in the appropriate cucurbituril［7］.Under the optimal experimental conditions，the linear range is 0.09-7.5 μmol L-1.The detection limit is 0.048 μmol L-1with a sampling rate of 60 h-1. The proposed method is simple and convenient to determine o-phenylenediamine in industrial effluent with satisfactory results.

flowing injection fluorimetric method；o-phenylenediamine；cucurbituril［7］

陳小舉

O657.3

A

1672-2868（2015）03-0048-06

2014-08-15

安徽高校省級(jí)自然科學(xué)基金項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：KJ2013Z232）

王冬梅（1984-），女，安徽巢湖人。巢湖學(xué)院化學(xué)與材料工程學(xué)院，實(shí)驗(yàn)師。研究方向：流動(dòng)注射熒光分析。