KBrO3-MR-HQ體系吸收光譜研究及其分析應(yīng)用

楊 卓，朱薛軻，武林娜，李文秀

(洛陽師范學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，河南 洛陽 471934)

對(duì)苯二酚(Hydroquinone，簡(jiǎn)稱HQ)，氫醌，是制備穩(wěn)定劑、抗氧劑、抑制劑、橡膠防老劑等的原材料，屬于劇毒物、致癌物、難降解物，對(duì)環(huán)境和人體的毒害非常大。已報(bào)道的測(cè)定環(huán)境中對(duì)苯二酚的方法主要有色譜法[1-2]、電化學(xué)分析法[3-5]、化學(xué)發(fā)光法[6-7]、熒光法[11-12]和分光光度法[13-15]等。色譜法定量分析的靈敏度低且儀器昂貴，電化學(xué)分析法因制備和表征化學(xué)電極較為繁瑣且費(fèi)用較高，化學(xué)發(fā)光法需嚴(yán)格控制反應(yīng)條件，熒光法比分光光度法靈敏度高，但應(yīng)用范圍和精密度略遜。分光光度法因儀器價(jià)廉、操作簡(jiǎn)便快速、準(zhǔn)確度高、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)而應(yīng)用廣泛，但已報(bào)道的阻抑動(dòng)力學(xué)光度法測(cè)定對(duì)苯二酚含量的文獻(xiàn)[16-17]較少，本實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)：鹽酸介質(zhì)中，HQ對(duì)溴酸鉀氧化甲基紅(Methyl Red，MR)褪色有明顯的抑制作用，在最佳的實(shí)驗(yàn)條件下，在測(cè)定波長517 nm處，HQ在0.04～1.2 μg·mL-1濃度范圍內(nèi)遵守比爾定律，方法具有較高的靈敏度和精密度，標(biāo)準(zhǔn)曲線為ΔA=-0.0012+0.6139c，相關(guān)系數(shù)為0.9994，ε為6.76×104L·mol-1·cm-1；方法的選擇性好，對(duì)常見共存離子具有較大的允許倍量。用于實(shí)際樣品的測(cè)定，回收率為97.5%～103.7%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為1.2%和1.3%，結(jié)果可信。據(jù)此，建立了一種測(cè)定HQ的新方法。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 主要儀器及試劑

UH5300型紫外可見分光光度計(jì)，日立；電熱恒溫水浴鍋，天津同化儀器廠。

0.2 mg·mL-1對(duì)苯二酚母液；1.0×10-3mol·L-1甲基紅溶液；1.0 g·L-1溴酸鉀溶液；4 mol·L-1HCl溶液；所用試劑均為分析純，分析用水為蒸餾水。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

依次準(zhǔn)確移取2 mL 4 mol·L-1HCl溶液、2.5 mL 1.0×10-3mol·L-1MR溶液、1 mL 10 μg·mL-1溴酸鉀溶液及適量HQ溶液于25 mL容量瓶中，用蒸餾水稀釋至刻度，搖勻，置于60 ℃恒溫水浴鍋4 min后于光度計(jì)上分別以蒸餾水和試劑空白為參比溶液掃描其吸收光譜圖；在測(cè)量波長517 nm處，以蒸餾水為參比溶液，分別測(cè)定KBrO3-MR-HQ體系的吸光度A和KBrO3-MR體系的吸光度A0，計(jì)算ΔA=A-A0。

2 結(jié)果與討論

2.1 吸收光譜

圖1和圖2是KBrO3-MR-HQ體系的吸收光譜圖，研究發(fā)現(xiàn)：測(cè)定條件下，MR自身在517 nm處有一強(qiáng)吸收；當(dāng)溴酸鉀與MR共存時(shí)，溶液的顏色從紅色迅速變?yōu)闊o色，517 nm處的吸收顯著減弱，表明：溴酸鉀氧化MR褪色；若在KBrO3-MR體系中加入HQ，溶液的顏色從無色迅速變?yōu)榧t色，表明：具有還原性和抗氧性的HQ對(duì)溴酸鉀氧化MR的褪色反應(yīng)有顯著的阻抑作用，且在517 nm處，HQ在一定濃度范圍內(nèi)對(duì)體系的吸光度ΔA具有良好的線性關(guān)系，所以，本實(shí)驗(yàn)選擇517 nm作為測(cè)定波長。

圖1 吸收光譜圖(溶劑空白為參比溶液)

圖2 吸收光譜圖(試劑空白為參比溶液)

2.2 溶液酸度的影響

用4 mol·L-1鹽酸溶液為酸度介質(zhì)研究溶液酸度對(duì)體系吸收情況的影響，發(fā)現(xiàn)：隨著溶液酸度的增大，HQ對(duì)溴酸鉀氧化MR褪色的阻抑作用呈先增大后略減小的趨勢(shì)。當(dāng)加入鹽酸體積為1.7～3.0 mL時(shí)體系的阻抑作用最強(qiáng)。因此，選擇2 mL 4 mol·L-1鹽酸溶液作為本實(shí)驗(yàn)的緩沖介質(zhì)。

2.3 MR用量的影響

研究了MR用量對(duì)體系的影響，發(fā)現(xiàn)：隨著MR用量的增加，HQ的阻抑作用呈先增大后減小的趨勢(shì)，當(dāng)加入2～2.8 mL 1.0×10-3mol·L-1MR時(shí)阻抑作用最顯著，故本實(shí)驗(yàn)選用2.5 mL 1.0×10-3mol·L-1的MR為最佳用量。

2.4 溴酸鉀用量的影響

研究了10 μg·mL-1溴酸鉀用量對(duì)體系的影響，發(fā)現(xiàn)：隨著溴酸鉀用量的增加，HQ的阻抑作用呈先增大后迅速減小的趨勢(shì)，當(dāng)加入0.5～1.2 mL 10 μg·mL-1溴酸鉀溶液時(shí)，HQ有較明顯的阻抑作用，故本實(shí)驗(yàn)選用1 mL 10 μg·mL-1的溴酸鉀為最佳用量。

2.5 離子強(qiáng)度的影響

用1.0 mol·L-1NaCl溶液研究了離子強(qiáng)度對(duì)體系的影響。隨著溶液中離子強(qiáng)度的增大，體系的吸光度變化較小，說明離子強(qiáng)度的變化對(duì)體系的影響較小，因此在測(cè)定時(shí)可忽略體系離子強(qiáng)度的變化。

2.6 體系的溫度及穩(wěn)定性

研究了20～80 ℃反應(yīng)溫度對(duì)體系吸收情況的影響及最佳反應(yīng)溫度下體系的穩(wěn)定性，發(fā)現(xiàn)：隨著溫度的升高，KBrO3-MR體系的吸光度逐漸增大，說明溴酸鉀氧化MR的能力隨溫度升高反而減??；KBrO3-MR-HQ體系的吸光度隨溫度升高呈先增大后略有減小的趨勢(shì)，說明HQ的阻抑能力隨溫度升高先增大后減小，當(dāng)溫度為60 ℃時(shí)阻抑作用最為明顯，此溫度下，KBrO3-MR-HQ三者共存4分鐘左右體系的吸收才趨于穩(wěn)定，且在1小時(shí)內(nèi)基本保持不變。故，本實(shí)驗(yàn)選擇在60 ℃時(shí)反應(yīng)4分鐘后進(jìn)行研究測(cè)定。

2.7 方法的靈敏度

在最佳的的實(shí)驗(yàn)條件和測(cè)定波長處測(cè)定ΔA，用ΔA對(duì)相應(yīng)的HQ濃度作圖繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，相關(guān)參數(shù)見表1。由表1可知：該方法具有較高的靈敏度，ε高達(dá)6.76×104L·mol-1·cm-1，比已報(bào)道的測(cè)定HQ含量的阻抑動(dòng)力學(xué)光度法16-17]靈敏度高、線性關(guān)系好、檢出限低。

表1 標(biāo)準(zhǔn)曲線及相關(guān)參數(shù)

2.8 方法的選擇性

2.9 分析應(yīng)用

準(zhǔn)確稱取強(qiáng)效美白祛斑霜(標(biāo)示氫醌含量為3%)0.500 g于100 mL燒杯中，加入50 mL 60 ℃熱水溶解，并充分?jǐn)嚢?，過濾，濾液定容至500 mL(1#樣液)。分別從月明湖的5個(gè)不同位置各取湖水50 mL混合后，過濾，濾液定容至250 mL(2#樣液)。分別取6次1#樣液0.50 mL、2#樣液10.00 mL于12個(gè)25 mL容量瓶中，按實(shí)驗(yàn)方法于光度計(jì)上測(cè)定水中HQ含量，結(jié)果如表2所示。加標(biāo)回收率為97.5%～103.7%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為1.3%和1.2%，由此可見，該方法用于HQ含量測(cè)定，結(jié)果可信。

表2 樣品分析結(jié)果(n=6)

3 結(jié) 論

鹽酸介質(zhì)中，還原劑HQ對(duì)溴酸鉀氧化MR的褪色反應(yīng)有顯著的阻抑作用，在最佳的實(shí)驗(yàn)條件下，在517 nm處，HQ在0.04～1.2 μg·mL-1濃度范圍內(nèi)遵守比爾定律，ε為6.76×104L·mol-1·cm-1，比已報(bào)道的測(cè)定HQ的阻抑動(dòng)力學(xué)光度法靈敏度高，且具有較好的選擇性，用于實(shí)際樣品的測(cè)定，回收率為97.5%～103.7%，結(jié)果可信。據(jù)此，建立了一種測(cè)定HQ的新方法。