染劑（DYE）添加在硫化二氧化硫測定無機化學(xué)物質(zhì)中的作用

張衛(wèi)寶

摘 要：為了測量環(huán)境空氣中的二氧化硫（SO2），美國環(huán)境保護署（USEPA）已經(jīng)推薦了基于PRAdye的比色法作為參考技術(shù)。該方法已經(jīng)在許多國家長期開發(fā)和應(yīng)用；但是關(guān)于采樣和分析條件的方法的靈敏度的信息是不可用的。在一些東南亞國家進行的合作研究表明，測量濃度與實際值有很大差異（約為50%）。觀察到用于顯色的染料起著重要作用，并且即使在制備染料溶液方面也有輕微的變化，可能導(dǎo)致測量的二氧化硫濃度的顯著變化。因為空氣質(zhì)量測量的一個主要目標是將空氣污染濃度與空氣污染的影響聯(lián)系起來，因此所使用的方法應(yīng)該能夠產(chǎn)生準確的污染物水平，從而有效地制定和實施適當(dāng)?shù)墓芾碛媱?。因此，在本次調(diào)查中，已經(jīng)突出了SO2監(jiān)測方法中使用的染料的作用。使用以不同模式制備的不同顏料的染料來研究測量的二氧化硫濃度水平的變化。還對所有染料的規(guī)格進行了測試。還強調(diào)了對SO2認證參考物質(zhì)（CRM）的使用需求。

關(guān)鍵詞：二氧化硫；染劑；無機化學(xué)

二氧化硫是最重要的空氣污染物之一。SO2的主要人為來源是在固定燃燒和工業(yè)過程中燃燒化石燃料，即石油，化工，冶金礦產(chǎn)，家用排放和汽車（柴油車）。自然資源是火山，地?zé)峄顒?，有機物細菌分解，森林火災(zāi)等。二氧化硫?qū)θ祟惤】?，植被，物質(zhì)損害的不利影響是眾所周知的。短期暴露于二氧化硫含量升高可能導(dǎo)致呼吸困難；如喘息，胸悶或氣短。長時間暴露于高濃度的二氧化硫，加上高含量的顆粒物質(zhì)，會引起心血管疾病，呼吸系統(tǒng)疾病和肺部防御的變化。SO2和NOx一起是酸性沉積（酸雨）的主要前體，這與土壤，湖泊和溪流的酸化有關(guān)，并加速了建筑物和古跡的腐蝕。SO2也是顆粒物質(zhì)的主要前體，這對于健康有重要的意義，也是可見度差的主要原因。環(huán)境空氣中的二氧化碳主要通過對位 - 羅糖醛（PRA），濕化學(xué)法來確定。這種手動監(jiān)控方法被廣泛應(yīng)用于許多發(fā)展中國家和歐洲國家，并且將繼續(xù)使用，因為與自動分析儀相比，這是一種經(jīng)濟的方法。在這種方法中，空氣樣品通過四氯乙酸鉀（TCM）的吸收劑溶液，存在于空氣流中的二氧化硫與TCM反應(yīng)形成穩(wěn)定的絡(luò)合物二氯亞硫酸氫鹽（DSM），其隨后與酸漂白的對苯二胺（PRA）反應(yīng)，染料和甲醛（HCHO），以形成強烈著色的染料 - 絡(luò)合物對 - 玫瑰苯胺甲基磺酸。在啤酒定律應(yīng)用范圍內(nèi)，分光光度法測定548nm處的顏色強度，其中光密度與環(huán)境空氣中SO2濃度的水平成正比。二氧化硫濃度在25-1000μgm-3范圍內(nèi)，可以用規(guī)定的監(jiān)測條件進行測定。

1 實驗方案

在第一組實驗中，主要關(guān)注的是盡可能低地獲得試劑空白的吸光度，使得暴露樣品中的色偏可以最小化。這通過在步驟I中將RAdye溶解在100ml蒸餾水（DW）中而不是100ml 1M HCl來實現(xiàn)。然后通過在4ml步驟I染料溶液中加入6ml HCl，制備染料工作溶液（步驟II），并組成體積至100毫升與DW（稱為染料C）。將使用該染料測定的二氧化硫濃度與使用在1M HCl中制備的PRA和RA染料（稱為染料A和染料B）測定的二氧化硫濃度進行比較。此前，將在HCl中制備的RA染料與PRA染料（Fluka制作，作為參考）進行比較，并且由本文作者建立，RA染料可以代替PRA染料（Goyal，2001）。發(fā)現(xiàn)RA染料（化學(xué)式C20H19N3·HCl；分子量：337.83）在同時測量期間具有與PRA染料相似的特性和濃度的SO2（化學(xué)式：C19H17N3·HCl；分子量：323.83）。結(jié)果在本文第3.3.1節(jié)中簡要介紹。在制備RA染料的步驟I時，發(fā)現(xiàn)RA染料僅部分溶于蒸餾水。剩下多達60%的殘留物，通常被丟棄。

2 結(jié)果和分析

2.1染劑測試

對所有染料（A，B，C和G）進行測定。 這些染料的平均純度分別為97%，98%，22%和33%。 染料C和G的純度較低是由于這些染料僅部分溶于蒸餾水，不能被認為是染料的雜質(zhì)。 染料C和G的不溶性質(zhì)量分別高達55%和43%，保留在濾紙上。 在溶解在1M HCl中后，進一步利用該不溶物質(zhì)（殘余物），并制備新鮮的染料溶液，并用于如以下部分所討論的SO2濃度測定。

2.2DYE和DYE復(fù)合物的比較

所有染料的規(guī)格總結(jié)在表II中，其表明試劑空白的吸光度遠小于0.170AU的可接受值。對于在蒸餾水中制備的染料（C，D和G），它是最低的。這已經(jīng)克服了試劑空白的高吸光度值的問題，通常在SO2濃度測定中引起顯著的色偏。此外，對于所有染料[3]，校準曲線的回歸分析產(chǎn)生了在0.305-0.532范圍內(nèi)的斜率。然而，沒有一種染料顯示0.746的推薦斜率。在HCl中制備的染料（A和B）比DW中制備的染料顯示出更高的斜率值。從殘留物制備的校準曲線的斜率最高。

3 結(jié)語

在SO2測量中添加染料溶液起著重要作用，染料制備中的輕微變化可導(dǎo)致測量的二氧化硫濃度的顯著變化。因此，在該方法中需要非常小心地制備和添加染料溶液。其次，通過使用在蒸餾水中制備的RA染料，可以將由PRA染料制備的試劑空白的高顏色強度的偏差最小化。然而，發(fā)現(xiàn)染料僅部分可溶（43%），不溶性染料質(zhì)量未被利用。還進行了二氧化硫濃度測定中剩余質(zhì)量的研究。因此，個別監(jiān)測實驗室必須從經(jīng)濟的角度來決定其使用。建議可以使用任何一種染料溶液，只要后續(xù)分析也以相同的方式進行。此外，使用以不同模式制備的不同類型的染料證明了校準曲線的有用性，并且可以得出結(jié)論，校準曲線有助于獲得精確的測量。但為了獲得準確的測量（代表真實的環(huán)境條件），監(jiān)測實驗室應(yīng)在常規(guī)分析中使用經(jīng)認證的SO2參考物質(zhì)；從而可以有效利用SO2上產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。

參考文獻：

[1]周謹.天然染料稀土媒染劑環(huán)保染色工藝研究[J].毛紡科技，2015（09）：54-58.

[2]吳紅霞，魏歡.天然染料媒染劑的環(huán)保性研究[J].染整技術(shù)，2014（04）：49-51.