分光光度法快速檢測(cè)水中六價(jià)鉻

祁翰林，周世舟，楊 碩，聞 超，劉佳雪，高金玲

（黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)，黑龍江大慶 163319）

鉻元素的基態(tài)電子外層電子構(gòu)型為3d54s1，容易失去3個(gè)電子或是6個(gè)電子形成Cr（III）或是Cr（VI）。在酸性的環(huán)境水體中，鉻元素的主要存在形式有，在堿性的環(huán)境水體中，其主要存在形式有和，Cr（III）和Cr（VI）因氧化數(shù)不同，其性質(zhì)也相差甚遠(yuǎn)，Cr（III）是生物體所必需的微量元素，適量的Cr（III） 可以保證體內(nèi)糖類和脂類物質(zhì)的正常代謝[1]。

較Cr（III）而言，Cr（VI）不易形成沉淀，遷移性能較高，可以擴(kuò)散到細(xì)胞內(nèi)，更容易被生物所利用，從而影響生物體的正常新陳代謝，甚至?xí)股矬w基因發(fā)生突變[2]。

在工業(yè)化生產(chǎn)中，我國(guó)每年排出大量的含Cr（VI）工業(yè)廢水，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)造成了極大的危害。世界衛(wèi)生組織對(duì)飲用水中Cr（VI）濃度都有著嚴(yán)格的限制。多數(shù)國(guó)家均規(guī)定飲用水中Cr（VI）質(zhì)量濃度不高于0.05 mg/L[3]。

為了監(jiān)測(cè)水中Cr（VI）的含量，已經(jīng)建立了多種檢測(cè)方法，其中有紫外分光光度法[4]、液相色譜及其聯(lián)用法、離子色譜及其聯(lián)用法[5]、原子吸收分光光度法[6]，試驗(yàn)采用紫外分光光度法快速檢測(cè)水中鉻（Ⅵ）。

1 試驗(yàn)原理

鉻（Ⅵ） 含量測(cè)試原理見圖1。

圖1 鉻（Ⅵ）含量測(cè)試原理

鉻（Ⅵ） 具有氧化性，二苯碳酰二肼具有還原性。二者反應(yīng)的產(chǎn)物二苯縮二胺基脲與鉻（III）進(jìn)一步形成紫紅色的配位化合物，根據(jù)朗伯比爾定律考查其在水樣中的含量。

2 材料與方法

2.1 儀器和試劑

（1）儀器。UV－1650F型紫外可見分光光度計(jì)。

（2）試劑。重鉻酸鉀（K2Cr2O7）、二苯碳酰二肼（DPCI）、硫酸、無水乙醇、十二烷基磺酸鈉，均為分析純。

（3）鉻標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液。準(zhǔn)確稱取0.147 1 g重鉻酸鉀（K2Cr2O7）于50 mL燒杯中，用水溶解后轉(zhuǎn)入1 000 mL容量瓶中，定容，溶液濃度為1×10-3mol/L。

（4） 鉻標(biāo)準(zhǔn)溶液。吸取1 mL鉻標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液于100 mL容量瓶中，定容，得到溶液濃度為1×10-5mol/L。

（5） DPCI溶液。準(zhǔn)確稱取 0.121 1 g DPCI于50 mL燒杯，加入1 mg十二烷基磺酸鈉，溶解后轉(zhuǎn)入100 mL容量瓶中，定容，溶液濃度為5×10-3mol/L。

2.2 方法

2.2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

在6支50 mL容量瓶中，分別用吸量管加入0，2.00，4.00，6.00，8.00，10.00 mL鉻標(biāo)準(zhǔn)溶液，然后分別加入3 mL H2SO4（3 mol/L），搖勻；再加入2.0 mL DPCI溶液，立即混勻；靜置10 min，在所確定的最佳吸收波長(zhǎng)下，用1 cm吸收池，以試劑空白為參比溶液，依次測(cè)量各溶液的吸光度；以鉻的濃度為橫坐標(biāo)、吸光度為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)工作曲線。

2.2.2 試樣中鉻含量的測(cè)定

用吸量管吸取適量待測(cè)液于50 mL容量瓶中，按標(biāo)準(zhǔn)曲線同步驟顯色，測(cè)定吸光度。

3 結(jié)果與分析

3.1 測(cè)量波長(zhǎng)的選擇

取2支50 mL潔凈的容量瓶依次編號(hào)為1，2號(hào)，用10 mL吸量管依次加入0 mL和6.0 mL濃度分別為1×10-5mol/L的鉻標(biāo)準(zhǔn)溶液；分別用吸量管依次加入2.0 mL H2SO4（3 mol/L），搖勻；再加入2.0 mL DPC溶液，立即混勻，靜置10 min；以1號(hào)試劑空白作參照，依次測(cè)定2號(hào)溶液于波長(zhǎng)510～580 nm處的吸光度；將所獲得的數(shù)據(jù)以波長(zhǎng)為橫坐標(biāo)、吸光度為縱坐標(biāo)，繪制吸收曲線；選擇吸收曲線的峰值波長(zhǎng)為鉻的測(cè)量波長(zhǎng)。

不同波長(zhǎng)對(duì)吸光度的影響見圖2。

由圖2可看出，于波長(zhǎng)540 nm處，體系的吸光度最大，故最佳吸收波長(zhǎng)為540 nm。

3.2 溶液酸度的選擇

由各種常見強(qiáng)酸、弱酸介質(zhì)對(duì)溶液吸光度的影響結(jié)果發(fā)現(xiàn)，以硫酸提供酸性介質(zhì)吸光度最大。不同體積的濃度為3 mol/L硫酸進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，加入量在1.0～5.0 mL時(shí)吸光度趨于穩(wěn)定。

硫酸體積對(duì)吸光度的影響見圖3。

圖2 不同波長(zhǎng)對(duì)吸光度的影響

圖3 硫酸體積對(duì)吸光度的影響

由圖3可以看出，當(dāng)加入濃度為3.0 mol/L硫酸溶液2.0 mL時(shí)，體系的吸光度最大。

3.3 顯色劑濃度的影響

取5只50 mL潔凈的容量瓶，加入濃度為1×10-5mol/L的鉻標(biāo)準(zhǔn)溶液6.0 mL；然后加入2.0 mL H2SO4（3 mol/L），搖勻；最后依次加入2 mL不同濃度的顯色劑DPC溶液，立即混勻，靜置10 min。以試劑空白作參比，依次測(cè)定各溶液于波長(zhǎng)540 nm處的吸光度。

顯色劑濃度對(duì)吸光度的影響見圖4。

圖4 顯色劑濃度對(duì)吸光度的影響

由圖4可知，當(dāng)顯色劑濃度為5 mmol/L時(shí)，體系吸光度最大。

3.4 標(biāo)準(zhǔn)工作曲線

按方法2.2.1中所描述，在最佳試驗(yàn)條件下，測(cè)溶液的吸光度。測(cè)得數(shù)據(jù)的線性回歸方程為A=0.011 49C+0.178 74，R2=0.999 25，有良好的線性關(guān)系。

標(biāo)準(zhǔn)工作曲線見圖5。

3.5 試樣分析

使用該法對(duì)黎明湖水、化工廠區(qū)水和校區(qū)水樣進(jìn)行測(cè)定，通過標(biāo)準(zhǔn)工作曲線確定其含鉻量。在同一條件下，進(jìn)行加標(biāo)回收試驗(yàn)。

樣品分析結(jié)果及回收率見表1。

圖5 標(biāo)準(zhǔn)工作曲線

4 結(jié)論

試驗(yàn)方法回收率較高，有較高的準(zhǔn)確度；通過加入增溶劑十二烷基磺酸鈉，增強(qiáng)了顯色劑的水溶性；通過試樣分析，可看出其適用于多種環(huán)境水體中六價(jià)鉻含量的測(cè)定。

表1 樣品分析結(jié)果及回收率