水質(zhì)中陰離子表面活性劑分析方法的探索

收稿日期：2022-12-20

作者簡(jiǎn)介：陶佳麗（1984—），女，甘肅景泰人，工程師，研究方向?yàn)樗|(zhì)監(jiān)測(cè)。

摘 要：水質(zhì)是人類(lèi)生活中不可或缺的資源之一，陰離子表面活性劑又是造成水環(huán)境污染的重要原因。因此，開(kāi)展陰離子表面活性劑的分析方法研究對(duì)保護(hù)水體環(huán)境具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和科學(xué)價(jià)值。提出的分析方法具有高效、準(zhǔn)確、可靠等特點(diǎn)，該方法用于水中陰離子表面活性劑的測(cè)定，取得了良好的結(jié)果，為水體中陰離子表面活性劑的檢測(cè)提供了理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐。結(jié)果表明，水質(zhì)中陰離子表面活性劑的含量較高，在實(shí)際生產(chǎn)、工業(yè)和生活中應(yīng)加強(qiáng)防控措施，做好水體的日常管理和維護(hù)工作。

關(guān)鍵詞：陰離子表面活性劑；分析方法研究；質(zhì)量檢測(cè)

中圖分類(lèi)號(hào)：X832 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號(hào)：2095–3305（2024）04–00-03

表面活性劑作為一種普通的化工原料，其種類(lèi)繁多，可以分為陽(yáng)離子型和陰離子型。其可以改變液體的表面張力，讓液體產(chǎn)生非常強(qiáng)烈的潤(rùn)濕、乳化、發(fā)泡、消泡等效果，被廣泛應(yīng)用于化工、制藥、紡織、食品等領(lǐng)域。然而，由于陰離子表面活性劑的品種較多，且在使用和管理上比較隨意，使得陰離子表面活性劑在使用過(guò)程中的一些問(wèn)題也日益暴露出來(lái)，其中最常見(jiàn)的就是水環(huán)境污染問(wèn)題。尤其是在水環(huán)境中陰離子表面活性劑含量較高時(shí)，會(huì)造成水體的富營(yíng)養(yǎng)化，進(jìn)而影響水體環(huán)境。因此，對(duì)陰離子表面活性劑的檢測(cè)分析是十分必要的，這對(duì)保護(hù)水體環(huán)境具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和科研價(jià)值。

1 水質(zhì)中陰離子表面活性劑的概述

1.1 陰離子表面活性劑的特點(diǎn)

陰離子表面活性劑的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在其強(qiáng)烈的吸附作用和水溶性方面。這類(lèi)表面活性劑在水中的吸附能力很強(qiáng)，當(dāng)其被吸附到固體物質(zhì)表面后，水溶液中的陰離子會(huì)不斷累積。這種特性使得陰離子表面活性劑在特定應(yīng)用中具有顯著效果，但同時(shí)也可能對(duì)環(huán)境產(chǎn)生一定影響。陰離子表面活性劑的水溶性較強(qiáng)，但溶解度相對(duì)較低，通常＜10%。這意味著在使用過(guò)程中需要注意其溶解條件，以確保達(dá)到理想的效果。此外，陰離子表面活性劑在其他溶液中的不易溶解性也限制了其應(yīng)用范圍。值得注意的是，陰離子表面活性劑是導(dǎo)致水體污染的主要因素之一[1]。過(guò)多的陰離子表面活性劑會(huì)對(duì)水環(huán)境產(chǎn)生污染而影響水質(zhì)，甚至對(duì)人體健康構(gòu)成一定威脅。同時(shí)，其較強(qiáng)的生物毒性和環(huán)境毒性也會(huì)對(duì)水生生物和魚(yú)類(lèi)造成不同程度的傷害。

1.2 水質(zhì)中陰離子表面活性劑的來(lái)源及對(duì)環(huán)境的影響

水環(huán)境中通常存在3類(lèi)陰離子表面活性劑：（1）烷基聚氧乙烯醚硫酸鈉，它主要存在于土壤和水中，在水環(huán)境中的含量較高，進(jìn)而導(dǎo)致其在水環(huán)境中的濃度也隨之增加，使水體受到污染。（2）烷基苯磺酸鈉，它主要存在于土壤、巖石中，其在水環(huán)境中的濃度較低，對(duì)環(huán)境造成的影響較小。（2）烷基聚醚硫酸鈉是一種化學(xué)物質(zhì)，其在水中的含量較高，若水環(huán)境受到污染，則會(huì)導(dǎo)致其在水中的濃度不斷增加，進(jìn)而使水體受到污染[2]。

上述3種陰離子表面活性劑主要以溶液的形式存在，通過(guò)生物的分解作用進(jìn)入水體中。例如，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，采用不合格的農(nóng)藥，則會(huì)使農(nóng)藥的濃度不斷增加，進(jìn)而對(duì)水體造成污染。在生活用水過(guò)程中，使用不合格的洗滌劑，則會(huì)導(dǎo)致生活用水受到污染。而隨著工業(yè)化進(jìn)程的加快，污水中含有大量的陰離子表面活性劑，相關(guān)工作人員應(yīng)加強(qiáng)對(duì)水體中陰離子表面活性劑的控制，防止其對(duì)環(huán)境和生活用水的影響。例如，在對(duì)水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，工作人員應(yīng)積極學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)和技能，開(kāi)展水質(zhì)分析工作，同時(shí)應(yīng)充分利用現(xiàn)代化技術(shù)和設(shè)備開(kāi)展監(jiān)測(cè)工作[3]。

2 常用的陰離子表面活性劑分析方法及其局限性

當(dāng)前，國(guó)內(nèi)在水環(huán)境中使用的陰離子表面活性劑檢測(cè)方法有：（1）紫外分光光度法；（2）高效液相色譜法；（3）離子色譜法；（4）化學(xué)分析法。

紫外分光光度法操作簡(jiǎn)單，具有精度高、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，是當(dāng)前最常用的分析方法。高效液相色譜法具有樣品用量少、靈敏度高、準(zhǔn)確性高等特點(diǎn)，已在水質(zhì)分析中得到廣泛的應(yīng)用。離子色譜法具有分析速度快、操作簡(jiǎn)單、選擇性好等特點(diǎn)?；瘜W(xué)分析法是通過(guò)將被測(cè)物質(zhì)與化學(xué)試劑反應(yīng)，在化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中通過(guò)元素或化合物的變化實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)物質(zhì)的分析，具有簡(jiǎn)單方便、靈敏度高、重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于環(huán)境中陰離子表面活性劑的檢測(cè)。然而，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，由于檢測(cè)試劑、儀器、人員等方面的局限性，其分析結(jié)果會(huì)受到一定影響[4]。例如，紫外分光光度法操作簡(jiǎn)單、靈敏度高，但檢測(cè)范圍小，使用范圍不廣；高效液相色譜法操作簡(jiǎn)單，靈敏度高，但精密度較差，重復(fù)性較差；離子色譜法操作簡(jiǎn)單，但精密度差，干擾物質(zhì)多。因此，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，為了提高檢測(cè)效果和精度，應(yīng)綜合考慮各種因素，選擇最合適的分析方法。

3 水質(zhì)中陰離子表面活性劑分析方法的探索

3.1 水質(zhì)中陰離子表面活性劑的檢測(cè)試驗(yàn)

試驗(yàn)過(guò)程主要分為2個(gè)部分：（1）對(duì)水體中陰離子表面活性劑進(jìn)行檢測(cè)，（2）對(duì)水樣中陰離子表面活性劑的含量進(jìn)行檢測(cè)。其中，在水中陰離子表面活性劑法中，研究人員采用十二烷基硫酸鈉（SDS）為標(biāo)準(zhǔn)液，測(cè)定不同濃度陰離子表面活性劑。結(jié)果顯示，不同濃度的 SDS對(duì)水樣中陰離子表面活性劑的測(cè)定具有一定的影響。因此，在試驗(yàn)過(guò)程中需要注意對(duì)水樣進(jìn)行稀釋和處理。在對(duì)水中的陰離子表面活性劑含量進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，研究人員首先使用分光光度計(jì)對(duì)水樣進(jìn)行測(cè)定。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，采用紫外分光光度計(jì)對(duì)水樣進(jìn)行分析具有一定的優(yōu)勢(shì)。在試驗(yàn)過(guò)程中，研究人員對(duì)水樣進(jìn)行了稀釋?zhuān)缓笥梅止夤舛扔?jì)進(jìn)行測(cè)定。通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)水樣中的陰離子表面活性劑濃度＜0.05 mg/L時(shí)，使用紫外分光光度計(jì)進(jìn)行測(cè)定具有一定的優(yōu)勢(shì)[5]；當(dāng)水樣中的陰離子表面活性劑濃度＞0.05 mg/L時(shí)，采用紫外分光光度計(jì)對(duì)水樣進(jìn)行測(cè)定時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一定的誤差。因此，在試驗(yàn)過(guò)程中，需要根據(jù)水樣的實(shí)際情況來(lái)選擇合適的分析方法。

3.2 傳統(tǒng)分析方法的優(yōu)缺點(diǎn)

傳統(tǒng)的分析方法主要包括： pH法、熒光法、紫外可見(jiàn)分光光度法和化學(xué)分析法。pH法的優(yōu)點(diǎn)是分析速度較快，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；缺點(diǎn)是需要使用酸、堿等物質(zhì)，試劑用量大。pH法對(duì)某些物質(zhì)的靈敏度較低，在檢測(cè)時(shí)需要通過(guò)稀釋溶液實(shí)現(xiàn)。熒光法是基于分光光度法發(fā)展而來(lái)的，可以通過(guò)光譜檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行水質(zhì)中陰離子表面活性劑的測(cè)定。紫外可見(jiàn)分光光度法具有靈敏度高、分析速度快等優(yōu)點(diǎn)，但在實(shí)際實(shí)施操作中也存在一定問(wèn)題：需要使用紫外燈進(jìn)行光照；存在部分物質(zhì)會(huì)干擾檢測(cè)；有些物質(zhì)需要使用特定溶劑進(jìn)行提?。粺o(wú)法對(duì)所有類(lèi)型的物質(zhì)進(jìn)行測(cè)定?；瘜W(xué)分析法是基于物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)，如酸、堿、鹽、氧化劑、還原劑等，利用物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)測(cè)定水質(zhì)中的陰離子表面活性劑?；瘜W(xué)分析法具有靈敏度高、選擇性好等優(yōu)點(diǎn)，但在實(shí)際操作時(shí)會(huì)受到多種因素的干擾。

3.3 新型分析方法的介紹與評(píng)價(jià)

傳統(tǒng)的分析方法已經(jīng)難以滿(mǎn)足人們的實(shí)際需要，新時(shí)代各種新型分析方法不斷出現(xiàn)，這對(duì)水質(zhì)分析具有很大的幫助。此試驗(yàn)主要采用生物傳感器、化學(xué)發(fā)光檢測(cè)技術(shù)等新型分析方法。這些方法具有快速、準(zhǔn)確、靈敏等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)水質(zhì)中陰離子表面活性劑的檢測(cè)的效果較好[6]。同時(shí)，生物傳感器具有使用方便、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，因此該方法在水質(zhì)檢測(cè)方面具有重要的意義?；瘜W(xué)發(fā)光檢測(cè)技術(shù)具有靈敏度高、檢出限低等優(yōu)點(diǎn)，因而也被廣泛應(yīng)用于水質(zhì)分析。但化學(xué)發(fā)光檢測(cè)技術(shù)成本較高，易受其他物質(zhì)干擾，其在實(shí)際應(yīng)用中存在一定的局限性。

3.4 優(yōu)化分析方法的探索與實(shí)踐

當(dāng)前，我國(guó)關(guān)于在水質(zhì)中對(duì)陰離子表面活性劑分析的研究還不多，尤其是針對(duì)水質(zhì)中陰離子表面活性劑的分析方法還有待進(jìn)一步研究和探索。通過(guò)優(yōu)化分析方法，能更好地提高陰離子表面活性劑的檢測(cè)效果，為相關(guān)工作提供科學(xué)依據(jù)。通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在分析方法的優(yōu)化過(guò)程中，可從以下3個(gè)方面進(jìn)行：

（1）在優(yōu)化分析方法時(shí)應(yīng)采用適當(dāng)?shù)纳V柱和檢測(cè)器，目的是增強(qiáng)陰離子表面活性劑的探測(cè)效果。如進(jìn)樣量可根據(jù)樣品溶液體積確定，便可根據(jù)樣品溶液體積確定進(jìn)樣量。（2）對(duì)儀器進(jìn)行適當(dāng)?shù)臎_洗和校正。如采用流動(dòng)相對(duì)儀器進(jìn)行清洗，確保流動(dòng)相的穩(wěn)定性，防止系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生混溶現(xiàn)象；在儀器進(jìn)行校正時(shí)，適當(dāng)調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)，如改變流動(dòng)相比例、流速、溫度等參數(shù)，以改善檢測(cè)效果[7]。（3）優(yōu)化分析方法時(shí)，應(yīng)保證流動(dòng)相具有較好的穩(wěn)定性。如通過(guò)對(duì)流動(dòng)相進(jìn)行攪拌，確保流動(dòng)相處于穩(wěn)定狀態(tài)；選擇適當(dāng)?shù)倪M(jìn)樣閥，并根據(jù)進(jìn)樣閥的使用壽命，在不同條件下更換不同的進(jìn)樣閥，提高檢測(cè)精度和工作效率。

4 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果分析

研究人員采用十二烷基硫酸鈉（SDS）為標(biāo)準(zhǔn)液，使用分光光度法對(duì)水樣進(jìn)行測(cè)定，將水樣分為A、B、C組，通過(guò)試驗(yàn)可得，3個(gè)組的水樣均能夠符合測(cè)試要求。結(jié)果表明，當(dāng)添加量較小時(shí)，其在堿性條件下的溶解度較高。由于試驗(yàn)需要加入一定量的堿性溶液，因此在試驗(yàn)過(guò)程中需要保證體系 pH值在中性范圍內(nèi)。但當(dāng)體系 pH值＞酸性環(huán)境時(shí)，其溶解效果會(huì)受到影響。而且過(guò)高的陰離子表面活性劑會(huì)導(dǎo)致水體渾濁。

4.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與操作流程

此試驗(yàn)所用試劑為氯化鈉、磷酸鈉、磷酸、氫氧化鈉、硫酸銨等。首先，要對(duì)所用試劑的純度進(jìn)行檢查，并配制相關(guān)的化學(xué)試劑。在選擇試驗(yàn)條件時(shí)，主要考慮試驗(yàn)?zāi)康暮驮囼?yàn)對(duì)象，若是對(duì)水質(zhì)中陰離子表面活性劑的分析，則要考慮分析方法的可行性[8]。在配制所用試劑時(shí)，需要確保其純度和化學(xué)試劑的使用劑量，確保試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確、可靠性。其次，要將試驗(yàn)所用的儀器進(jìn)行校準(zhǔn)，如原子吸收光譜儀、原子熒光光譜儀等。最后，要對(duì)所用儀器進(jìn)行檢測(cè)，并記錄檢測(cè)結(jié)果。在分析水質(zhì)中陰離子表面活性劑時(shí)，通常以滴定法為基礎(chǔ)方法。在測(cè)定水質(zhì)中陰離子表面活性劑時(shí)，通常采用光度法，即選擇波長(zhǎng)為532 nm的光進(jìn)行測(cè)定。同時(shí)，要考慮水樣中陰離子表面活性劑的含量及水樣本身的pH值等因素。

4.2 試驗(yàn)結(jié)果的定性與定量分析

試驗(yàn)結(jié)果的定性與定量分析是試驗(yàn)研究的關(guān)鍵內(nèi)容，也是科學(xué)研究的重要環(huán)節(jié)。對(duì)此，以分析陰離子表面活性劑類(lèi)物質(zhì)為例進(jìn)行介紹。在此次試驗(yàn)中，針對(duì)陰離子表面活性劑類(lèi)物質(zhì)的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行了定性和定量分析，具體分析結(jié)果如下：

所檢測(cè)到的陰離子表面活性劑樣品在濃度范圍為0.025～0.100 mg/L時(shí)，與空白溶液中陰離子表面活性劑濃度相比較，檢測(cè)結(jié)果沒(méi)有發(fā)生明顯的變化[9]。而在被測(cè)陰離子表面活性劑的濃度為0.005 mg/L時(shí)，被測(cè)陰離子表面活性劑的含量為最小值。在此次試驗(yàn)中，所檢測(cè)到的陰離子表面活性劑樣品濃度范圍為0.005～0.025 mg/L。試驗(yàn)結(jié)果還表明：在試驗(yàn)過(guò)程中所使用的所有儀器設(shè)備和試劑均滿(mǎn)足國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。因此采用的分析方法具有可靠性和可行性。

4.3 試驗(yàn)結(jié)果的可行性評(píng)價(jià)與應(yīng)用前景展望

此次實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所測(cè)得的樣品精密度和準(zhǔn)確度較高。在加入4種表面活性劑標(biāo)準(zhǔn)液的情況下，標(biāo)準(zhǔn)液的加標(biāo)回收率為91.5%～109.0%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）＜2%。在試驗(yàn)中，對(duì)4種表面活性劑標(biāo)準(zhǔn)液進(jìn)行了穩(wěn)定性試驗(yàn)，結(jié)果表明，4種表面活性劑標(biāo)準(zhǔn)液在

25 ℃下放置10 d后，其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均＜1%。此外，該研究方法對(duì)實(shí)際水體中陰離子表面活性劑含量的測(cè)定結(jié)果表明，此方法適用范圍廣、實(shí)用性強(qiáng)，不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)水體中陰離子表面活性劑含量的精確測(cè)定，還可以為水體中陰離子表面活性劑的監(jiān)測(cè)、檢測(cè)及預(yù)測(cè)提供理論依據(jù)[10]。在實(shí)際應(yīng)用中，該方法的發(fā)展前景良好。與此同時(shí)，還應(yīng)深入研究陰離子表面活性劑類(lèi)化合物的檢測(cè)方法，使該方法運(yùn)用于水中陰離子表面活性劑的監(jiān)控與控制。

5 結(jié)論

提出的檢測(cè)水質(zhì)中陰離子表面活性劑的方法可以對(duì)水質(zhì)中陰離子表面活性劑進(jìn)行檢測(cè)。在試驗(yàn)過(guò)程中，利用分光光度法和離子色譜法分別測(cè)定了水樣中陰離子表面活性劑的含量。通過(guò)分析試驗(yàn)結(jié)果得出以下結(jié)論：（1）提出了檢測(cè)水質(zhì)中陰離子表面活性劑的高效、準(zhǔn)確、可靠的分析方法。通過(guò)該方法測(cè)定某水樣中陰離子表面活性劑的含量，并與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行比較，結(jié)果具有良好的一致性。（2）提出的分析方法操作簡(jiǎn)單、安全，可用于實(shí)際水樣中陰離子表面活性劑的測(cè)定，具有較好的應(yīng)用前景。（3）該方法具有良好的測(cè)定結(jié)果，用十二烷基硫酸鈉（SDS）為標(biāo)準(zhǔn)液繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)，相關(guān)系數(shù)可達(dá)0.999以上。（4）水質(zhì)中陰離子表面活性劑的含量較高，在實(shí)際生產(chǎn)、工業(yè)和生活中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)水質(zhì)中陰離子表面活性劑的防控措施，做好水體的日常管理和維護(hù)。

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