分光光度法快速測(cè)定水中氰尿酸

黃報(bào)亮 ,鄧金花,2? ,秦 惠 ,林昆侖

(1.廣東環(huán)凱微生物科技有限公司,廣州 510663; 2.廣東省微生物研究所,廣州 510070)

氰尿酸又名三聚氰酸,是20世紀(jì)80年代開發(fā)的一種重要的精細(xì)化工中間體,被廣泛用于合成三氯異氰尿酸、氰尿酸-甲醛樹脂、環(huán)氧樹脂、抗氧劑、涂料、油漆、黏合劑、農(nóng)藥除草劑、金屬氰化緩蝕劑、高分子材料改性劑等,也可用作游泳池氯穩(wěn)定劑,還可直接用于尼龍、賽克、燃劑及化妝品的添加劑等。三氯異氰尿酸常被使用在游泳池的循環(huán)水系統(tǒng)中,其在水中水解生成次氯酸和氰尿酸,次氯酸起殺菌作用,氰尿酸則起穩(wěn)定次氯酸從而增強(qiáng)三氯異氰尿酸殺菌效果的作用。然而,隨著三氯異氰尿酸不斷地加入循環(huán)水中,系統(tǒng)內(nèi)的氰尿酸含量逐漸增大。氰尿酸在循環(huán)水中的積累會(huì)對(duì)三氯異氰尿酸的殺菌效果產(chǎn)生一定影響,同時(shí)氰尿酸含量過(guò)高對(duì)人體也會(huì)產(chǎn)生一定的危害。因此,對(duì)循環(huán)水中氰尿酸的含量進(jìn)行監(jiān)測(cè)具有重要的意義。

目前氰尿酸的測(cè)定方法主要有酸堿滴定法、電位滴定法和重量分析法等[1],微量氰尿酸的測(cè)定用的是纖維素薄層色譜法[2]或者高效液相色譜法[3],這些方法要么操作繁瑣,要么需要用到大型的分析儀器,無(wú)法滿足快速測(cè)定的要求。

文獻(xiàn)[4]提到了三聚氰胺能與氰尿酸反應(yīng)后生成懸浮物,其濁度與氰尿酸的含量成正比。但是該方法的試驗(yàn)結(jié)果測(cè)定誤差大、線性差,反應(yīng)時(shí)間需要10 min,無(wú)法滿足現(xiàn)場(chǎng)快速測(cè)定的要求。

本工作采用分光光度法快速測(cè)定水中氰尿酸的含量,通過(guò)加入分散劑亞硫酸氫鈉使反應(yīng)產(chǎn)物轉(zhuǎn)換成更穩(wěn)定的三聚氰胺氰尿酸亞硫酸鹽,再加入穩(wěn)定劑聚乙烯吡咯烷酮,使生成的沉淀物能夠均勻分布。本方法測(cè)定結(jié)果穩(wěn)定,反應(yīng)時(shí)間只需3 min,而且將所有試劑混合均勻制成單獨(dú)粉劑包裝,可滿足現(xiàn)場(chǎng)快速測(cè)定的要求,大大提高了分析效率。

1 試驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

UV-1800 型紫外-可見分光光度計(jì);Master-S型超純水機(jī)。

氰尿酸標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液:1 000 mg·L－1,稱取1.020 4 g氰尿酸(純度為98%),用適量熱水溶解后,冷卻至室溫,再用水定容至1 L容量瓶中。

氰尿酸標(biāo)準(zhǔn)溶液:50.00 mg·L－1,移取適量的1 000 mg·L－1氰尿酸標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液,用水稀釋而成。

氰尿酸快速測(cè)定試劑:將三聚氰胺、亞硫酸氫鈉、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、酒石酸、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鉀均置于105 ℃真空干燥至恒重后,過(guò)0.425 mm(40 目)篩,按三聚氰胺、亞硫酸氫鈉、聚乙烯吡咯烷酮、酒石酸、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鉀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)依次為5.0%,5.0%,3.0%,1.0%,58%,28%稱取適量并混合均勻后,用自動(dòng)包裝機(jī)分裝成每包0.20 g(鋁箔包裝)的試劑包。

所用試劑均為分析純,試驗(yàn)用水為純水。

1.2 試驗(yàn)方法

移取適量的氰尿酸標(biāo)準(zhǔn)溶液或水樣于10 mL比色管中,加入1包氰尿酸快速測(cè)定試劑,緩慢搖勻并放置3 min,以水為參比,于波長(zhǎng)480 nm 處測(cè)量吸光度。

2 結(jié)果與討論

2.1 反應(yīng)體系酸度的選擇

試驗(yàn)中移取適量的50.00 mg·L－1氰尿酸標(biāo)準(zhǔn)溶液,向其中加入氰尿酸快速測(cè)定試劑,通過(guò)改變氰尿酸快速測(cè)定試劑中磷酸氫二鈉和磷酸二氫鉀的質(zhì)量分?jǐn)?shù),考察了酸度對(duì)反應(yīng)體系吸光度的影響,結(jié)果見圖1。

圖1 酸度對(duì)反應(yīng)體系吸光度的影響Fig.1 Effect of acidity on absorbance of the reaction system

由圖1可知:pH 為4.0時(shí),反應(yīng)體系的吸光度最高;繼續(xù)增大p H,反應(yīng)體系的吸光度下降;pH 為6.0～8.0時(shí),反應(yīng)體系的吸光度較穩(wěn)定。試驗(yàn)選擇氰尿酸快速測(cè)定試劑中磷酸氫二鈉和磷酸二氫鉀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)依次為58%,28%,此時(shí)實(shí)際反應(yīng)體系的pH 為7.0～7.3。

2.2 聚乙烯吡咯烷酮用量的選擇

試驗(yàn)中移取適量的50.00 mg·L－1氰尿酸標(biāo)準(zhǔn)溶液,向其中加入氰尿酸快速測(cè)定試劑,通過(guò)改變氰尿酸快速測(cè)定試劑中聚乙烯吡咯烷酮的質(zhì)量分?jǐn)?shù),考察了聚乙烯吡咯烷酮用量對(duì)反應(yīng)體系吸光度的影響,結(jié)果見表1。

表1 聚乙烯吡咯烷酮用量對(duì)反應(yīng)體系吸光度的影響Tab.1 Effect of amount of polyvinylpyrrolidone on absorbance of the reaction system

由表1可知:隨著聚乙烯吡咯烷酮質(zhì)量分?jǐn)?shù)的升高,反應(yīng)體系吸光度的平行性越好;聚乙烯吡咯烷酮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.0%～3.5%時(shí),反應(yīng)體系吸光度的平行性最好;繼續(xù)升高聚乙烯吡咯烷酮的質(zhì)量分?jǐn)?shù),反應(yīng)體系吸光度的平行性下降。聚乙烯吡咯烷酮質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高時(shí),反應(yīng)體系的黏度較高,這導(dǎo)致其他試劑的溶解,從而引起反應(yīng)不夠充分,反應(yīng)體系吸光度的平行性下降。試驗(yàn)選擇氰尿酸快速測(cè)定試劑中聚乙烯吡咯烷酮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.0%。

2.3 亞硫酸氫鈉用量的選擇

試驗(yàn)中移取適量的50.00 mg·L－1氰尿酸標(biāo)準(zhǔn)溶液,向其中加入氰尿酸快速測(cè)定試劑,通過(guò)改變氰尿酸快速測(cè)定試劑中亞硫酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù),考察了亞硫酸氫鈉用量對(duì)反應(yīng)體系吸光度的影響,結(jié)果見表2。

表2 亞硫酸氫鈉用量對(duì)反應(yīng)體系吸光度的影響Tab.2 Effect of amount of sodium bisulfite on absorbance of the reaction system

由表2可知:隨著亞硫酸氫鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)的升高,反應(yīng)體系吸光度的平行性越好;亞硫酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.0%～6.0%時(shí),反應(yīng)體系吸光度的平行性最好;亞硫酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于6.0%時(shí),反應(yīng)體系吸光度的平行性下降。當(dāng)亞硫酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高時(shí),反應(yīng)體系的pH 降低,引起反應(yīng)不穩(wěn)定,導(dǎo)致反應(yīng)體系吸光度的平行性下降。試驗(yàn)選擇氰尿酸快速測(cè)定試劑中亞硫酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5.0%。

2.4 三聚氰胺用量的選擇

試驗(yàn)中分別移取適量的5.00,20.00,50.00 mg·L－1的氰尿酸標(biāo)準(zhǔn)溶液,向其中加入氰尿酸快速測(cè)定試劑,通過(guò)改變氰尿酸快速測(cè)定試劑中三聚氰胺的質(zhì)量分?jǐn)?shù),考察了三聚氰胺用量對(duì)反應(yīng)體系吸光度的影響,結(jié)果見圖2。

由圖2可知:隨著三聚氰胺質(zhì)量分?jǐn)?shù)的升高,反應(yīng)體系的吸光度逐漸增大:三聚氰胺的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%～6%時(shí),反應(yīng)體系的吸光度較穩(wěn)定;繼續(xù)增大三聚氰胺的質(zhì)量分?jǐn)?shù),由于三聚氰胺較難溶解,反應(yīng)體系的吸光度上升。試驗(yàn)選擇氰尿酸快速測(cè)定試劑中三聚氰胺的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5.0%。

圖2 三聚氰胺用量對(duì)反應(yīng)體系吸光度的影響Fig.2 Effect of amount of melamine on absorbance of the reaction system

2.5 反應(yīng)時(shí)間的選擇

按試驗(yàn)方法對(duì)50.00 mg·L－1氰尿酸標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行測(cè)定,在加入氰尿酸快速測(cè)定試劑后每隔1 min測(cè)量一次吸光度。結(jié)果表明:隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng),反應(yīng)體系的吸光度逐漸增大;反應(yīng)時(shí)間為3 min時(shí),反應(yīng)體系的吸光度最大:繼續(xù)延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間,反應(yīng)體系的吸光度較穩(wěn)定。試驗(yàn)選擇反應(yīng)時(shí)間為3 min。

2.6 干擾試驗(yàn)

氰尿酸快速測(cè)定試劑中含有大量磷酸鹽,所以氰尿酸快速測(cè)定試劑中還加入了質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%的酒石酸,用來(lái)掩蔽1 000 mg·L－1鈣、鎂對(duì)氰尿酸測(cè)定的干擾。

2.7 標(biāo)準(zhǔn)曲線和檢出限

按試驗(yàn)方法對(duì)1.00,2.00,3.00,5.00,10.00,15.00,20.00,25.00,30.00,40.00,50.00,70.00,100.00 mg·L－1的氰尿酸標(biāo)準(zhǔn)溶液系列進(jìn)行測(cè)定,并繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。結(jié)果表明:氰尿酸的質(zhì)量濃度在5.00～50.00 mg·L－1內(nèi)與其對(duì)應(yīng)的吸光度呈線性關(guān)系,線性回歸方程為y＝1.380×10－2x＋2.530×10－2,相關(guān)系數(shù)為0.999 6。

以3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差除以標(biāo)準(zhǔn)曲線斜率計(jì)算方法的檢出限(3s/k),結(jié)果為50μg。

2.8 回收試驗(yàn)

按試驗(yàn)方法對(duì)4個(gè)游泳池水樣進(jìn)行分析,并進(jìn)行加標(biāo)回收試驗(yàn),計(jì)算回收率和測(cè)定值的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD),結(jié)果見表3。

表3 回收試驗(yàn)結(jié)果(n＝6)Tab.3 Results of test for recovery(n＝6)

由表3可知:回收率為98.1%～102%,RSD 為1.8%～2.3%。該快速測(cè)定試劑用于實(shí)際水樣的分析時(shí),方法的準(zhǔn)確度和精密度均較好。

本工作建立了分光光度法快速測(cè)定水中氰尿酸的分析方法,本方法準(zhǔn)確度高、精密度好,如果配套置有內(nèi)置曲線的檢測(cè)儀,可應(yīng)用于泳池水、循環(huán)水、廢水等中氰尿酸的現(xiàn)場(chǎng)快速測(cè)定。