4-氨基安替比林分光光度法和連續(xù)流動分析儀法測定水中揮發(fā)酚的比對分析

孫金璽 楊凌茜 李 璐

一、前言

揮發(fā)酚是評價(jià)水體有機(jī)污染的重要綜合指標(biāo)之一，也是水質(zhì)監(jiān)測中最常見的監(jiān)測項(xiàng)目之一。目前在水質(zhì)化驗(yàn)中，揮發(fā)酚的測定一般采用環(huán)保法即4-氨基安替比林分光光度法（HJ503-2009）。該方法精確度高，實(shí)驗(yàn)條件穩(wěn)定，但因蒸餾時(shí)間長，分析步驟繁瑣，在水質(zhì)監(jiān)測中進(jìn)行大批量樣品測定時(shí)費(fèi)時(shí)費(fèi)力；同時(shí)電能和化學(xué)試劑的消耗量也大，分析中萃取所用的三氯甲烷毒性大、揮發(fā)性強(qiáng)，對分析人員身體健康危害大；實(shí)驗(yàn)后產(chǎn)生的大量三氯甲烷廢液提純回收率比較低，易對空氣環(huán)境及水體造成嚴(yán)重污染。

連續(xù)流動分光光度法是基于4-氨基安替比林萃取分光光度法的一種新型方法，該方法實(shí)現(xiàn)了測定過程的全自動化，無需人工干擾，且具有分析速度快、試劑消耗量少、廢液對環(huán)境及水體污染少等優(yōu)點(diǎn)，克服了4-氨基安替比林分光光度法（HJ503-2009）的不足，具有廣泛的推廣應(yīng)用價(jià)值。但因目前沒有關(guān)于連續(xù)流動分光光度法測定揮發(fā)酚的ISO標(biāo)準(zhǔn)、國標(biāo)和行標(biāo)可遵循，因此在儀器投入使用前需做方法比對試驗(yàn)和方法偏離試驗(yàn)。

本中心監(jiān)測室于2016年4～9月做了相關(guān)比對試驗(yàn)，內(nèi)容包括連續(xù)流動分光光度法與4-氨基安替比林萃取分光光度法（HJ503-2009）的比對，以及連續(xù)流動分光光度法的精密度、準(zhǔn)確度和檢出限的測試。

二、實(shí)驗(yàn)部分

1.方法原理

（1）4-氨基安替比林分光光度法

用蒸餾法使揮發(fā)性酚類化合物蒸餾出，并與干擾物質(zhì)和固定劑分離。被蒸餾出的酚類化合物，于pH10.0±0.2介質(zhì)中，在鐵氰化鉀存在下，與4-氨基安替比林反應(yīng)生成橙紅色的安替比林染料，用三氯甲烷萃取后，在460nm波長下測定吸光度。

（2）連續(xù)流動分析儀分光光度法（SKALAR分析法）

此方法原理同4-氨基安替比林萃取分光光度法基本一樣。不同之處在于此法對揮發(fā)性酚類化合物采用在線蒸餾代替?zhèn)鹘y(tǒng)蒸餾，蒸餾出的揮發(fā)酚自動與堿性鐵氰化物及4-氨基安替比林反應(yīng)生成紅色的安替比林染料，在505nm波長下自動測定吸光度。該方法對揮發(fā)酚實(shí)行全自動檢測，達(dá)到節(jié)水、節(jié)電、節(jié)約試劑、提高分析效率的目的，同時(shí)解放了人力，并大大減少了對分析人員的危害。

2.實(shí)驗(yàn)步驟

（1）4-氨基安替比林分光光度法

①預(yù)蒸餾

取250mL試樣移入500mL全玻璃蒸餾瓶中，加入25.0mL水和幾顆防爆沸玻璃珠，再加入數(shù)滴甲基橙指示液，搖勻（若試樣未顯紅色，則需補(bǔ)加磷酸溶液）。連接冷凝器，加熱蒸餾，收集餾出液250mL至容量瓶中。蒸餾過程中，若發(fā)現(xiàn)甲基橙紅色褪去，應(yīng)在蒸餾結(jié)束后，放置使之冷卻，再加1滴甲基橙指示劑。若發(fā)現(xiàn)蒸餾后殘留液不顯酸性，則應(yīng)重新取樣，增加磷酸溶液的加入量，進(jìn)行蒸餾。

②顯色

將餾出液250mL移入分液漏斗中，加入2.0mL緩沖溶液，混勻，pH值為10.0±0.2，加入1.5mL 4-氨基安替比林溶液，混勻，再加入1.5mL鐵氰化鉀溶液，充分混勻，密塞，放置10min。然后在分液漏斗中準(zhǔn)確加入10.0mL三氯甲烷，密塞，劇烈震蕩2min，倒置放氣，靜置分層。用干脫脂棉或?yàn)V紙拭干分液漏斗頸管內(nèi)壁，于頸管內(nèi)塞一小團(tuán)干脫脂棉或?yàn)V紙，將三氯甲烷層通過脫脂棉團(tuán)或?yàn)V紙，棄去最初濾出的數(shù)滴萃取液后，將余下三氯甲烷直接放入光程為30mm的比色皿中。

③測定吸光度

于460nm波長處，以三氯甲烷為參比，測定顯色過程所得三氯甲烷層的吸光度值。

④空白試驗(yàn)

用超純水代替試樣，按前三步的步驟測定吸光度值?？瞻讘?yīng)與試樣同時(shí)測定。

⑤校準(zhǔn)曲線的繪制

于一組8個(gè)分液漏斗中，分別加入100mL水，然后分別加入 0.00mL、0.25mL、0.5mL、1.00mL、3.00mL、5.00mL、7.00mL和10.00mL酚標(biāo)準(zhǔn)使用液（1.00mg/L），再分別加水至250mL。按②～③的步驟測定吸光度值。由校準(zhǔn)系列測得的吸光度值減去零濃度管的吸光度值，繪制吸光度值對酚含量的曲線，校準(zhǔn)曲線回歸方程相關(guān)系數(shù)應(yīng)達(dá)到0.999以上。

⑥結(jié)果計(jì)算

式中：

ρ水—試樣中揮發(fā)酚的濃度，μg/L；

A—試樣的吸光度值；

A0—空白試驗(yàn)的吸光度值；

a—校準(zhǔn)曲線的截距值；

b—校準(zhǔn)曲線的斜率；

V—試樣的體積，mL。

（2）連續(xù)流動分析儀分光光度法（SKALAR分析法）

①干擾和消除

測試前應(yīng)盡可能排除待檢測的水樣中氧化劑和硫化物等物質(zhì)的干擾。消除干擾方法如下：

在1L燒杯中加入1g硫酸亞鐵銨和500mL蒸餾水，再加入1mL濃硫酸，用蒸餾水稀釋定容到1L。如果氧化劑被預(yù)處理掉，需快速加入過量的硫酸亞鐵銨。用磷酸調(diào)樣品的pH＜4。如果硫化物被預(yù)處理掉，簡短的通氣攪拌并加入硫酸銅。在樣品取來24h內(nèi)盡可能用于分析，不要放置。保存樣品應(yīng)在4℃直到分析用。在預(yù)處理樣品時(shí)，當(dāng)水樣中硫酸銅的加入量達(dá)到1g/L并且加入磷酸直到溶液的pH＜4時(shí)，就可消除干擾。

②試劑

磷酸（85%），硫酸銅，硫酸亞鐵銨（[FeSO4]·（NH4）2SO4·6H2O），濃硫酸（95%～97%），4-氨基安替比林（C11H13N3O），鐵氰化鉀（K3[Fe（CN）6]），蒸餾水。實(shí)驗(yàn)中所用標(biāo)準(zhǔn)溶液均為水利部標(biāo)準(zhǔn)溶液，配置溶液所用的水均經(jīng)過脫氣處理。

③蒸餾溶液

在450mL蒸餾水中加入50mL磷酸，攪拌均勻備用。該溶液需現(xiàn)配現(xiàn)用。

④4-氨基安替比林溶液

將4-氨基安替比林0.2600g溶于400mL蒸餾水中，加入10ppm苯酚標(biāo)液 0.4mL，加 1mLBrij35（30%）試劑，中速濾紙過濾。該溶液需現(xiàn)配現(xiàn)用。

在400mL蒸餾水中溶解鐵氰化鉀0.8000g、硼酸 1.2000g、氯化鉀2.0000g，用1M氫氧化鈉調(diào)pH至10.3，中速濾紙過濾。該溶液需保存于棕色瓶中，在4℃可穩(wěn)定保存3d。

⑥取樣器沖洗液（0.01MNaOH）

稱量0.4000g氫氧化鈉并將其溶于1000mL蒸餾水中，攪拌均勻，備用。該試劑需每周配置一次。

⑦標(biāo)準(zhǔn)工作溶液的制備

用蒸餾水稀釋10mL 100 mg/L酚儲備液成500mL，則稀釋后的標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度為2mg/L。然后再分別移取1.0mL、2.0mL、3.0mL、4.0mL和 5.0mL的2mg/L酚儲存液于100mL的容量瓶中，用蒸餾水定容并搖勻。

三、結(jié)果與討論

1.天然水樣和廢水水樣的測定比較

2016年4～9月，監(jiān)測室用連續(xù)流動分光光度法與4-氨基安替比林萃取分光光度法（HJ 503-2009）對地表水樣和廢水水樣進(jìn)行了測定分析，當(dāng)測定酚的濃度在0.3～100μg/L范圍內(nèi)，方法間的相對偏差為1.41%～14.3%，測定數(shù)據(jù)結(jié)果見表1和表2。

從表1、表2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果可以看出，兩種方法測定天然水樣和廢水水樣，測定數(shù)據(jù)基本一致，結(jié)果無顯著性差異。

表1 兩種方法測定天然水樣的數(shù)據(jù)比較表

表2 兩種方法測定廢水水樣的數(shù)據(jù)比較表

2.連續(xù)流動分析儀測定的精密度、準(zhǔn)確度和檢出限

監(jiān)測室于2016年6～9月對新購置SKALAR SAN++連續(xù)流動分析儀進(jìn)行多次試用，內(nèi)容有標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制、精密度測試、準(zhǔn)確度測試、檢出限測試等。

（1）標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制

期間做了6次標(biāo)準(zhǔn)曲線測試，濃度范圍為 20.0～100.0μg/L和 40～200μg/L，相關(guān)性均在0.999以上，截距檢驗(yàn)合格，結(jié)果表明該儀器線性可靠。

（2）精密度測試

監(jiān)測室對酚的濃度為 60μg/L、80μg/L、120μg/L、160μg/L 的平行測定6次進(jìn)行精密度測試，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)相對標(biāo)準(zhǔn)偏差在0.21%～1.45%之間。

（3）準(zhǔn)確度測試

監(jiān)測室對酚濃度為 74.5μg/L和107μg/L的標(biāo)樣進(jìn)行測試，相對誤差為0.16%～2.86%；并做加標(biāo)回收率測試，加入濃度分別為0.5mg/L和1.0mg/L，回收率為95.6%～107.8%。

（4）檢出限和測定下限測試

參照分光光度法的檢出限測定方法對連續(xù)流動分光光度法做了檢出限測試，分別對空白溶液和一定濃度的標(biāo)樣平行測定了6次，計(jì)算其標(biāo)準(zhǔn)偏差，以4倍的標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算檢出限。以零濃度的空白溶液測得檢出限為0.02μg/L，測定下限為0.2μg/L；以2.00mg/L的標(biāo)準(zhǔn)樣品測得檢出限為0.12μg/L，測定下限為0.6μg/L。因《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）中I類水對揮發(fā)酚的限值為2.0μg/L，過低的檢出限和測定下限沒有實(shí)際使用價(jià)值，同時(shí)為了管理的需要，故將其測定下限規(guī)定為1.0μg/L。

四、結(jié)論

連續(xù)流動分光光度法與4-氨基安替比林萃取分光光度法兩種方法所測數(shù)據(jù)結(jié)果基本一致，無顯著性差異；精密度、準(zhǔn)確度和檢出限均滿足實(shí)際監(jiān)測工作需要。

本文通過對比兩種方法對天然地表水樣及廢水樣品的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)從節(jié)水、節(jié)電、安全，提高分析效率的角度考慮，實(shí)際做樣時(shí)可用連續(xù)流動分光光度法代替4-氨基安替比林萃取分光光度法，這樣可節(jié)約大量的水電、試劑、人力，產(chǎn)生的廢液對空氣和水體污染小，連續(xù)流動分光光度法測定水體中揮發(fā)酚可投入到實(shí)際水質(zhì)監(jiān)測應(yīng)用中■