魏家紅，王哲嶸，崔 鵬

（黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院 環(huán)境與化學(xué)工程系，河南 開封 475001）

黃河水院地熱水中鐵含量的測定

魏家紅，王哲嶸，崔 鵬

（黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院 環(huán)境與化學(xué)工程系，河南 開封 475001）

通過分析pH、鹽酸羥胺、乙酸-乙酸鈉緩沖溶液和鄰菲啰啉的用量對測鐵吸光度的影響，確定分光光度法測定地熱水中鐵的含量的測試條件為：pH等于5、鹽酸羥胺用量為1.00mL、乙酸-乙酸鈉緩沖溶液用量為5.00mL、鄰菲啰啉溶液用量為2.00 L。以此條件測得黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院地熱水中鐵含量為0.16mg／L，RSD為1.78%，平均回收率97.1%。

黃河水院；地熱水；分光光度法；鐵含量測定；RSD；實驗回收率

0 引言

地熱資源作為一種清潔環(huán)保的新能源，自古以來被人們開發(fā)利用。地熱水礦化度高，離子含量復(fù)雜，當某種離子含量較高時，不宜直接利用［1～3］。鐵是自然界重要的金屬元素，也是生命體不可缺少的一種重要微量元素。但是，超量攝入會對人體產(chǎn)生毒性，造成潛在危害。因而，地熱水中鐵含量的測定具有重要意義［4］。

鐵含量測定方法主要有EDTA滴定法、原子吸收分光光度法及鄰菲啰啉分光光度法等［5］。其中，鄰菲啰啉分光光度法具有高靈敏度、高選擇性、穩(wěn)定性好、干擾易消除等優(yōu)點。本實驗采用鄰菲啰啉分光光度法測定地熱水中鐵的含量，通過分析pH、鹽酸羥胺、乙酸-乙酸鈉緩沖溶液和鄰菲啰啉的用量對吸光度的影響，確定其最佳測試條件。

1 實驗設(shè)施和原理

1.1 試劑與儀器

實驗所用地熱水為黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院地熱水，分析用水為二次蒸餾水。

實驗所用試劑包括：濃度為10%的鹽酸羥胺溶液、乙酸-乙酸鈉緩沖溶液（pH＝4.6）、濃度為0.5%的鄰菲啰啉溶液、硫酸亞鐵銨（分析純）、（1+1）H2SO4、濃度為100mg／L的鐵標準貯備液、濃度為10mg／L的鐵標準使用液。鐵標準貯備液的配制方法為：準確稱取0.7020 g分析純硫酸亞鐵銨于200 mL燒杯中，再加入50mL的（1+1）H2SO4，完全溶解后，移入1 000mL容量瓶中，加蒸餾水稀釋至刻度，搖勻。鐵標準使用液的配制方法為：用25mL的移液管準確移取鐵標準貯備液25.00mL，置于250mL的容量瓶中，加蒸餾水稀釋至刻度，搖勻。

實驗所用儀器包括：TU-1810型紫外-可見分光光度計 （北京普析通用儀器有限責任公司生產(chǎn)）；哈納pH211C型酸度計（HANNA／哈納生產(chǎn)）；梅特勒AB204-L型電子天平 （瑞士梅特勒-托利多公司生產(chǎn)）；ZRD-8210電熱風(fēng)干燥箱 （上海智誠分析儀器制造有限公司生產(chǎn)）；電子萬用爐（北京市永光明醫(yī)療儀器廠生產(chǎn)）。

1.2 實驗原理

亞鐵離子與鄰菲啰啉在一定的條件下生成穩(wěn)定的紅色配合物。當鐵以Fe3+形式存在于溶液中時，可用還原劑鹽酸羥胺將Fe3+還原為Fe2+［6］。根據(jù)此反應(yīng)，可用比色法測定鐵的含量。測量波長為510 nm，其摩爾吸光系數(shù)為1.1×104L／（mol·cm）［7］。

2 結(jié)果與討論

2.1 pH值對吸光度的影響

確定控制律的關(guān)鍵是求解正則方程（10），以系統(tǒng)進入吸引區(qū)（可線性化區(qū)域）為目標，求解微分方程（10）的初值條件λ（0），其算法流程圖如圖2所示。

取14份5.00mL鐵標準使用液分別置于14支50mL的比色管中，用NaOH溶液或HCl溶液調(diào)節(jié)各比色管中溶液的pH值，使其分別為1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14，然后，各加入1.00mL的鹽酸羥胺和2.00mL的鄰菲啰啉溶液。以試劑空白作參比溶液，于510 nm處測各管的吸光度，其結(jié)果如圖1所示。

圖1 pH值與吸光度的關(guān)系圖Fig.1 Relations of pH and absorbancy

從圖1可以看出，溶液的pH值對吸光度影響較大。當pH值小于3時，鄰菲啰啉顯色非常慢，吸光度也較??；當pH值為3～6時，鄰菲啰啉鐵絡(luò)合物的吸光度最大，且較穩(wěn)定；當pH值大于6時，隨著pH值的增大，吸光度減小。這是因為，當pH值大于7時，鹽酸羥胺的還原性增強，將部分Fe2+還原為鐵單質(zhì)［8］。因此，pH值約等于5為較適宜的測試條件。

2.2 鹽酸羥胺用量對吸光度的影響

取10份5.00mL的鐵標準使用液分別置于10支50mL的比色管中，再分別加入0.20mL、0.40mL、0.60mL、0.80mL、1.00mL、1.20mL、1.40mL、1.60mL、1.80mL、2.00mL的鹽酸羥胺，并加蒸餾水稀釋至刻度，然后，各加入5.00mL乙酸-乙酸鈉緩沖溶液和2.00mL鄰菲啰啉溶液，搖勻，顯色15min，于510 nm處測其吸光度，結(jié)果如圖2所示。

從圖2可以看出，溶液吸光度先隨著鹽酸羥胺溶液用量的增加而增大，當體積在1.00mL時，樣品的吸光度最大，且比較穩(wěn)定。所以，較適宜的鹽酸羥胺溶液用量為1.00mL。

2.3 乙酸-乙酸鈉緩沖溶液用量對吸光度的影響

取10份5.00mL鐵標準使用液分別置于10支50mL的比色管中，先在各比色管中加入1.00mL鹽酸羥胺，再分別加入1.00mL、2.00mL、3.00mL、4.00mL、5.00mL、6.00mL、7.00mL、8.00mL、9.00mL、10.00mL的乙酸-乙酸鈉緩沖溶液，最后，各加入2.00mL的鄰菲啰啉溶液，搖勻，顯色15min，于510 nm處測其吸光度，結(jié)果如圖3所示。

圖2 鹽酸羥胺體積與吸光度的關(guān)系圖Fig.2 Relations of hydroxylam ine hydrochloride volume and absorbancy

圖3 緩沖溶液量與吸光度的關(guān)系圖Fig.3 Relations of buffered solution volume and absorbancy

2.4 鄰菲啰啉用量對吸光度的影響

取10支50mL的比色管，先各加入5.00mL的鐵標準使用液、1.00 mL的鹽酸羥胺和5.00 mL的乙酸-乙酸鈉緩沖溶液，再分別加入鄰菲啰啉溶液0.50mL、1.00mL、1.50mL、2.00mL、2.50mL、3.00mL、3.50mL、4.00mL、4.50mL、5.00mL，用蒸餾水稀釋至刻度。以0.00mL鄰菲啰啉比色管的溶液作參比，于510 nm處測其吸光度，結(jié)果如圖4所示。

圖4 鄰匪啰啉用量與吸光度的關(guān)系圖Fig.4 Relations of phenanthroline and absorbancy

由圖4可知，吸光度值先隨著鄰菲啰啉用量的增加而增大，當鄰菲啰啉的加入量為1.50～4.50mL時，溶液的吸光度保持不變，之后，隨著鄰菲啰啉加入量的增加而減少。所以，2.00mL的鄰菲啰啉加入量較為適宜。

2.5 鐵的標準曲線繪制

分別移取鐵的標準溶液0.00mL、0.50mL、1.00mL、1.50m L、2.00mL、2.50mL、3.00mL、3.50mL、4.00mL、4.50mL、5.00mL于11支50mL的比色管中，用蒸餾水稀釋至刻度，搖勻，再各加入1.00mL的鹽酸羥胺、5.00mL的乙酸-乙酸鈉緩沖溶液、2.00mL的鄰菲啰啉溶液，搖勻，放置15min，在510 nm處測定其吸光度。以吸光度值為縱坐標，以標準樣品質(zhì)量為橫坐標，繪制標準曲線（如圖5所示）。求得線性回歸方程y＝0.0041x-0.0013，R2＝0.9997，相關(guān)系數(shù)r＝0.9998（n＝11）。

圖5 鐵標準曲線Fig.5 Ferric standard curve

2.6 地熱水樣品的測定

吸取地熱水20mL置于50mL比色管中，依次加入1mL的鹽酸羥胺、5mL的乙酸-乙酸鈉緩沖溶液、2mL的鄰菲啰啉，每加一種試劑后搖勻，靜置15min。平行測定3次，以試劑空白作參比溶液，通過校準曲線求出樣品中鐵的含量。連續(xù)測定10 d，結(jié)果如表1所示。

表1 黃河水院地熱水中鐵含量測定結(jié)果Table 1 Geothermal water ferric content determ ination results of Yellow River Conservancy Technical Institute

由表1可知，地熱水樣品中鐵含量為0.16mg／L。

2.7 精密度

用移液管移取2.50mL的鐵標準使用液于100mL的比色管中，加蒸餾水稀釋至50mL，再加入1.00mL的鹽酸羥胺、5.00mL的乙酸-乙酸鈉緩沖溶液、2.00mL的鄰菲羅啉溶液，與標系相同條件下測定其吸光度，平行做 6份。測得吸光度分別為：0.099、0.099、0.101、0.097、0.098、0.096。計算其相對標準偏差RSD＝1.78%。

2.8 回收率試驗

吸取6份20mL的地熱水樣品于50mL的比色管中，均加入鐵標準使用液2.50mL進行加標回收試驗，測定結(jié)果如表2所示。

表2 回收率試驗結(jié)果Table 2 Recovery test results

3 結(jié)語

用鄰菲啰啉分光光度法測定地熱水中鐵的含量具有簡便，快速，切實可行等優(yōu)點。采用此法測地熱水中鐵含量時，較適宜的測試條件為：pH＝5、鹽酸羥胺用量為1.00mL、乙酸-乙酸鈉緩沖溶液的用量為5.00mL、鄰菲啰啉用量為2.00mL。本實驗測得樣品中鐵含量為0.16mg／L，低于國家規(guī)定的生活飲用水衛(wèi)生標準0.3mg／L［9］。

［1］趙金平，王心義，韓鵬飛，等.河南省東部平原地熱水結(jié)垢與腐蝕評價及防護技術(shù)的研究［J］.福州大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2004，32（1）：118-122.

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［3］齊玉峰.河南省開封凹陷區(qū)地熱田地熱資源分析［J］.西南科技大學(xué)學(xué)報，2009，24（3）：75-78.

［4］宣亞文，武文.分光光度法測定工業(yè)廢水中的鐵［J］.光譜實驗室，2011，28（3）：1560-1562.

［5］楚紅英，曹靜，魏家紅，等.用鄰菲啰啉法測定苦菜含鐵量探討［J］.黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2013，25（2）：52-54.

［6］李穗芳.水質(zhì)檢驗技術(shù)［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2005：191.

［7］HJ／T 345-2007，水質(zhì) 鐵的測定鄰菲啰啉分光光度法（試行）［S］.

［8］李國祥，劉芳.鐵的分光光度分析法綜述［J］.內(nèi)蒙古石油化工，2007（3）：47-49.

［9］GB 5749-2006，生活飲用水衛(wèi)生標準［S］.

[責任編輯 楊明慶]

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1008-486X（2015）01-0050-04

2014-02-25

黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院科研基金項目：多孔陶瓷濾材的制備及去除水中重金屬離子效果研究（2014KXJS017）；黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院科研基金項目：高鐵酸鹽對校區(qū)污水凈化的擴大試驗研究（2013KXJS010）；河南省教育廳科學(xué)技術(shù)研究重點項目：污泥陶粒的制備及凈化研究（13B150132）。

魏家紅（1967-），女，河南信陽人，講師，主要從事環(huán)境監(jiān)測水質(zhì)分析教學(xué)、實驗與研究工作。