Determination ofthe content oftotaliron in drinking water by prussian blue spectrophotometry

普魯士藍(lán)分光光度法測(cè)定飲用水中總鐵的含量*

Determination ofthe content oftotaliron in drinking water by prussian blue spectrophotometry*

*基本項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（51105130）。

**劉榮森，男，1964年出生，1983年畢業(yè)于河南師范大學(xué)化學(xué)專業(yè)，碩士，副教授。

鐵是人體必需的一種金屬元素，人體內(nèi)缺鐵會(huì)造成缺鐵性貧血等疾病,影響身體健康。但飲用水中鐵及其化合物含量超標(biāo)對(duì)健康也會(huì)造成危害，人體鐵的濃度超過血紅蛋白的結(jié)合能力時(shí)，就會(huì)形成沉淀，致使肌體發(fā)生代謝性酸中毒，引起肝臟腫大，肝功能損害和誘發(fā)糖尿病。我國(guó)《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定生活飲用水鐵離子含量≤0.3 mg/L。

我國(guó)城市飲用水的水源包括地下水和地上水，輸送主要用的是鑄鐵管道，造成自來水中含有一定量的鐵離子及其氧化物。若飲用水中鐵含量大于0.3 mg/L時(shí)水將會(huì)變渾濁，超過1.0 mg/L時(shí)，水會(huì)帶有鐵腥味。因此，檢測(cè)飲用水中總鐵的含量具有重要的意義。

文獻(xiàn)已報(bào)道的飲用水的測(cè)定方法有：分光光度法、分子熒光法、原子吸收光譜法、電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法、電感耦合等離子體質(zhì)譜法和原子吸收分光光度法。利用生成普魯士藍(lán)的反應(yīng)來間接測(cè)定飲用水中總鐵含量的方法還未見報(bào)道。

一般飲用水中鐵含量較低，本研究首先在樣品中加入適量鹽酸，加熱濃縮，使鐵都以離子形式存在，然后加入鹽酸羥胺，使Fe3+還原為Fe2+，加入鐵氰化鉀，F(xiàn)e2+與鐵氰化鉀反應(yīng)生成可溶性普魯士藍(lán)。測(cè)定其在702 nm處的吸光度，間接測(cè)定水中總鐵的含量。與其他方法相比，本法具有所用儀器簡(jiǎn)單且普及率高、靈敏度較高、試劑無毒、不污染環(huán)境、測(cè)定成本低、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。

1　材料與方法

1.1儀器與試劑

PHS- 3C型精密酸度計(jì)，上海大普儀器有限公司；電子天平，上海奧豪斯儀器有限公司；TU- 1900雙光束紫外可見分光光度計(jì)，北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；722型分光光度計(jì)，上海精密科學(xué)儀器有限公司。

鹽酸羥胺，AR，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司，配制成質(zhì)量濃度10%的溶液；鐵氰化鉀，AR，天津市德恩化學(xué)試劑有限公司，配制成1.50×10-3mol/L的溶液；十二水硫酸鐵銨，AR，天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所，配制成含鐵10 μg/mL的標(biāo)準(zhǔn)溶液；試驗(yàn)用水為超純水。

1.2試驗(yàn)方法

1.2.1樣品處理

取自來水200.0 mL，加入20 mL 2.00 mol/L的鹽酸，加熱蒸發(fā)至約25 mL，用2.00 mol/L的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH值為1.0，轉(zhuǎn)移至50 mL容量瓶中，加入蒸餾水稀釋至刻度。

1.2.2測(cè)定方法

取5.00 mL濃縮過的水樣，加入到12.5 mL比色管中，加入質(zhì)量濃度10%鹽酸羥胺2.00 mL，1.80 mL 1.50×10-3mol/L鐵氰化鉀，用蒸餾水稀釋至12.5 mL，室溫放置20 min，測(cè)定702 nm處的吸光度。

2　結(jié)果和討論

2.1最大吸收波長(zhǎng)

按照1.2的試驗(yàn)方法，以試劑空白為參比，用TU- 1900雙光束紫外可見分光光度計(jì)在500 nm～900 nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)對(duì)生成的可溶性普魯士藍(lán)的吸收光譜進(jìn)行掃描（以試劑空白為參比），生成的可溶性普魯士藍(lán)的吸收光譜見圖1，最大吸收波長(zhǎng)為702 nm。

圖1　吸收光譜

2.2鹽酸羥胺用量的確定

鹽酸羥胺具有強(qiáng)還原性，在常溫下能把Fe3+還原為Fe2+，為使Fe3+還原完全，鹽酸羥胺需過量，考察鹽酸羥胺用量對(duì)吸光度的影響。按照1.2的試驗(yàn)方法，分別加入鹽酸羥胺0.20 mL、0.40 mL、0.60 mL、0.80 mL、1.20 mL、1.60 mL、2.00 mL、2.40 mL、2.80 mL、3.20 mL，測(cè)定702 nm處的吸光度。當(dāng)鹽酸羥胺加入量為2.00 mL時(shí)，吸光度最大，繼續(xù)增加鹽酸羥胺的量，溶液的吸光度幾乎保持不變。說明鹽酸羥胺已把Fe3+還原完全，故選擇鹽酸羥胺用量為2.00 mL。

2.3鐵氰化鉀用量的確定

按照1.2的試驗(yàn)方法，分別加入鐵氰化鉀0.40 mL、0.60 mL、0.80 mL、1.00 mL、1.20 mL、1.40 mL、1.60 mL、1.80 mL、2.00 mL、2.40 mL，考察鐵氰化鉀用量對(duì)溶液吸光度的影響。當(dāng)鐵氰化鉀用量為1.80 mL時(shí)，溶液吸光度達(dá)到最大，繼續(xù)增加鐵氰化鉀的用量，溶液吸光度幾乎保持不變。因此，本試驗(yàn)選擇1.50×10-3mol/L鐵氰化鉀的用量為1.80 mL。

2.4 pH值的確定

由于Fe3+易水解，考察了溶液的酸度對(duì)吸光度的影響。分別調(diào)節(jié)溶液的pH值為0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0，按照1.2的試驗(yàn)方法，測(cè)定溶液的吸光度，當(dāng)pH值為1.0時(shí)，吸光度達(dá)到最大。因此，本試驗(yàn)選擇溶液pH為1.0。

2.5顯色時(shí)間的確定

當(dāng)加入鐵氰化鉀后，考察了放置時(shí)間分別從1 min到40 min，測(cè)定了溶液吸光度的變化，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，溶液吸光度逐漸增大，當(dāng)放置時(shí)間為20 min時(shí)，溶液的吸光度達(dá)到最大。繼續(xù)放置一段時(shí)間，溶液的吸光度幾乎保持不變。因此，本試驗(yàn)選擇顯色時(shí)間為20 min。

2.6干擾物質(zhì)對(duì)吸光度的影響

飲用水中含有較多離子，考察了共存離子對(duì)測(cè)定的干擾。試驗(yàn)表明，100倍的Ca2+、Mg2+、Mn2+、Zn2+、Al3+、Na+、K+、SiO32-、SO42-對(duì)測(cè)定無干擾，30倍的Cu2+、Cd2+、Pb2+、Hg2+對(duì)測(cè)定無干擾。因此，飲用水可以直接采用本方法進(jìn)行總鐵含量的測(cè)定，不需對(duì)其他離子進(jìn)行掩蔽。

2.7工作曲線

配制一系列質(zhì)量濃度的Fe3+標(biāo)準(zhǔn)溶液，按照1.2的試驗(yàn)方法測(cè)定溶液的吸光度。試驗(yàn)結(jié)果表明，F(xiàn)e3+含量在0.03 μg/mL～8.0 0μg/mL具有良好線性關(guān)系，線性回歸方程Y=0.184 6X+0.030 1，相關(guān)系數(shù)R2=0.988，摩爾吸光系數(shù)ε=1.87×104L/mol·cm。

2.8標(biāo)準(zhǔn)偏差與檢出限

對(duì)11份空白溶液進(jìn)行了平行試驗(yàn)，標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.09×10-3，檢測(cè)限為0.018 μg/mL。

2.9樣品測(cè)定及回收率試驗(yàn)

分別測(cè)定了河南4個(gè)不同地區(qū)的城市自來水中總鐵的含量。樣品按照1.2的試驗(yàn)方法進(jìn)行處理和測(cè)定，同時(shí)進(jìn)行了回收率試驗(yàn)，結(jié)果見表1。由表

表1　樣品測(cè)定結(jié)果及回收率試驗(yàn)（n=6）

1可知，回收率在98.6%～101.1%之間，結(jié)果令人滿意。

3　結(jié)　論

利用Fe2+與鐵氰化鉀生成普魯士藍(lán)的反應(yīng)間接測(cè)定飲用水中總鐵的含量，此方法具有靈敏度高、儀器簡(jiǎn)單、試劑便宜、對(duì)環(huán)境無污染等優(yōu)點(diǎn)，樣品平均加標(biāo)回收率為99.4%。試驗(yàn)結(jié)果表明，該方法可用于飲用水中總鐵的測(cè)定。

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劉榮森1**張長(zhǎng)水2
（1河南林業(yè)職業(yè)學(xué)院，河南洛陽471002）（2河南科技大學(xué)化工與制藥學(xué)院，河南洛陽471003）

LIURongsen1**ZHANGChangshui2
（1Henan forestryvocational college，Henan Luoyang 471002，China）
（2College ofchemical engineeringand pharmaceutics，Henan universityofscience and technology，Henan Luoyang 471003，China）

摘要利用Fe2+與鐵氰化鉀反應(yīng)生成可溶性普魯士藍(lán)，通過測(cè)定普魯士藍(lán)在702 nm處的吸光度，測(cè)定飲用水中總鐵的含量。試驗(yàn)結(jié)果表明，鐵含量在0.03 μg/mL~8.00 μg/mL具有良好線性關(guān)系，線性回歸方程Y=0.184 6 X+0.030 1，相關(guān)系數(shù)R2=0.988，摩爾吸光系數(shù)ε=1.87×104L/mol·cm。用該方法測(cè)定了4種飲用水樣品中總鐵的含量，加標(biāo)回收率在98.6%～101.1%之間，結(jié)果滿意，可用于飲用水中總鐵含量的測(cè)定。關(guān)鍵詞飲用水；鐵；普魯士藍(lán)；分光光度法

AbstractTakingadvantage ofthe fact Fe2+and K3［Fe(CN)6］generate soluble prussian blue, a newmethod for determination of the content of total iron in drinking water was established by measuring the generated prussian blue absorbance at 702 nm. The content of iron shows a good linear relationship with absorbance in the range of 0.03 μg/mL~ 8.00 μg/mL. The regression equation of calibration is Y = 0.184 6X + 0.030 1, the correlation coefficient is R2=0.988 and apparent molar coefficient is ε=1.87×104L/mol·cm. Total iron content in 4 drinkingwater samples was determinated bythe method and the recoveryofthe standard was in 98.6%～101.1%. The results are satisfactory, and it can be used for the determination oftotal iron in drinkingwater.

Keywordsdrinkingwater；iron；prussian blue；spectrophotometry

收稿日期：2015- 03- 11

DOI：10.3969/j.issn.1673- 6044.2015.02.014

文章編號(hào)：1673- 6044（2015）02- 0045- 03

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TS207.5+1