邢書才，田衎

（環(huán)境保護部標準樣品研究所，國家環(huán)境保護污染物計量和標準樣品研究重點實驗室，北京100029）

分析與監(jiān)測

還原-偶氮光度法測定水中硝基苯優(yōu)化測定條件研究

邢書才，田衎

（環(huán)境保護部標準樣品研究所，國家環(huán)境保護污染物計量和標準樣品研究重點實驗室，北京100029）

對還原-偶氮分光光度法測定水中硝基苯類實驗裝置進行改革，研究并建立了分析測定的優(yōu)化實驗條件。在此實驗條件的基礎(chǔ)上，對測定方法中的顯色酸度、樣品空白等測定條件進行了優(yōu)化和補充；增加了苯胺類樣品空白實驗，解決了苯胺類樣品及空白樣品與體系酸度調(diào)節(jié)條件不一致的問題；同時拓寬了校準曲線的測定范圍。硝基苯質(zhì)量濃度在0～1.6 mg/L范圍內(nèi)線性關(guān)系良好，方法檢出限為0.004 mg/L。用優(yōu)化改進后的測定方法對水質(zhì)硝基苯標準樣品和實際廢水樣品進行分析測定，樣品測定精密度（n=6）小于3%；加標實驗回收率達到96.4%～101.8%。

硝基苯；偶氮還原光度法；優(yōu)化；測定條件

硝基苯主要用于制藥、染料、化工及有機合成等方面，是重要的工業(yè)原料和中間體。硝基苯類具有較強的毒性，進入人體后，可引起神經(jīng)系統(tǒng)癥狀，造成貧血和肝臟腎臟等方面的病變。

在硝基苯的分析方法中，分光光度法測定水中硝基苯〔1〕，作為有機污染物監(jiān)測中一個重要分析檢測方法，具有普及性強、儀器簡單、靈敏度高等特點。方法自制定以來已經(jīng)實施使用了近30年。在運用該方法進行實際分析檢測時，顯示出該方法在樣品氧化還原前處理過程中，操作比較繁瑣，且易造成樣品損失；同時缺少苯胺類空白實驗，以及存在樣品顯色體系酸度不一致等問題。針對方法中的問題，筆者對樣品前處理步驟進行了改良，省去了樣品前處理裝置，將樣品前處理的氧化還原過程及定容一步完成，操作得到了簡化，使實驗效率和樣品測定的準確性得到了很大提高。同時完善和改進〔2-3〕了原分析方法中缺少苯胺類空白試驗及測定體系顯色酸度不一致的問題。經(jīng)過對硝基苯標準物質(zhì)和工業(yè)廢水實際樣品的檢測，表明改革優(yōu)化后的測定方法合理可靠，快捷簡便，測定準確，精密度符合方法學(xué)要求。

1　實驗部分

1.1主要儀器和試劑

硝基苯標準溶液，100 mg/L。稱取硝基苯（99.8%，Acros公司）0.100 0 g于已加無水乙醇（優(yōu)級純，國藥集團）10 mL的25 mL容量瓶中，移至1 L容量瓶中，用（1+99）硫酸（MOS級，北京化學(xué)試劑研究所）溶液稀釋至刻度，搖勻，使用時稀釋至4.00 mg/L。鹽酸（MOS級，北京化學(xué)試劑研究所），ρ=1.18 g/mL；高純鋅粉（99.99%，國藥集團）；硫酸銅溶液，100mg/L、氫氧化鈉溶液，100 mg/L、硫酸氫鉀溶液，200 mg/L、亞硝酸鈉溶液，50 mg/L、氨基磺酸銨溶液，25 mg/L（優(yōu)級純，國藥集團）；萘乙二胺鹽酸鹽（分析純，F(xiàn)luka公司）溶液，20mg/L；水質(zhì)硝基苯標準樣品（環(huán)保部標準樣品研究所，國標號GSBZ50035—1995批號204111、204112）。

紫外可見分光光度計（U3410型，日立公司）；電子天平（Mettler-AE-2240型，瑞士Mettler-Toledo公司）。

1.2實驗方法

（1）（硝基苯類+苯胺類）總量的測定：取適量水樣于100 mL容量瓶中，加水至40 mL，加濃鹽酸4.00mL，鋅粉1g，硫酸銅溶液4滴，搖勻，放置15min。以純水定容至標線，混勻；過濾出約15mL樣品備用。

吸取過濾出的樣品10.00 mL于25 mL比色管中，加入氫氧化鈉溶液至出現(xiàn)白色沉淀，加水至標線搖勻。加硫酸氫鉀溶液1.00 mL混勻，待白色沉淀消失。加亞硝酸鈉溶液1滴，搖勻。放置3 min，加氨基磺酸銨溶液0.50 mL后搖勻；放置3 min待氣泡除盡后，加入的萘乙二胺鹽酸鹽溶液1.00mL，搖勻。30min后，用10 mm比色皿于545 nm波長處，以水為參比，測定吸光度。

（2）（硝基苯+苯胺）總量空白實驗：取40 mL純水于100 mL容量瓶中，加濃鹽酸4.00 mL、鋅粉1 g、硫酸銅溶液4滴，搖勻，放置15 min。以純水定容至標線，混勻；過濾出約15 mL樣品備用。吸取過濾出的樣品10.00 mL于25 mL比色管中，以下操作同樣品（1）的測定。

（3）苯胺類的測定：取與步驟（1）相同量的水樣于100mL容量瓶中，加水至40mL，加濃鹽酸4.00mL，純水定容至標線，混勻。取出10.00mL樣品于25mL比色管中，加入0.50mL硝基苯類空白實驗液（含有Zn2+離子），按照步驟（1）中樣品相同的測定步驟進行測定。

（4）苯胺類空白實驗：取40 mL純水于100 mL容量瓶中，以下操作同苯胺類的測定。

（1）和（3）兩份水樣所測得的吸光值減去各自對應(yīng)的空白吸光值后的差值，為水樣中硝基苯類的吸光值。

式中：C硝基苯類——硝基苯類的質(zhì)量濃度，mg/L；

m——（硝基苯類+苯胺類）總量與苯胺類吸光值減去各自對應(yīng)的空白吸光值后的差值，再在校準曲線上查得的硝基苯含量，μg；V——初始取樣體積，mL。

2　結(jié)果與討論

2.1樣品還原裝置的改進

硝基苯轉(zhuǎn)化為苯胺的還原過程，原方法是在錐形瓶中進行，反應(yīng)完成后將樣品過濾、洗滌至容量瓶中定容后備用?；诖诉€原反應(yīng)平緩且不放熱，將錐形瓶還原裝置取消，改為在容量瓶中直接進行。由于取消了樣品還原裝置，使樣品還原及定容一步到位；省去了還原后樣品的洗滌、轉(zhuǎn)移過程，樣品從先前的全部過濾變?yōu)橄榷ㄈ菰俑鶕?jù)樣品實際用量進行過濾。1份樣品的處理時間由改進前的20min縮短到改進后的不到1 min。大大提高了實驗效率，同時也使樣品回收率得到了提高

用改進前后的方法進行加標回收率的對比實驗，方法是取204111批號硝基苯標準樣品（認定值1.06 mg/L）10.00 mL做本底值（10.6 μg），加標5.00 μg，分別進行6次平行測定，結(jié)果如表1所示。

表1　改進前后回收率測定結(jié)果

由表1可見，改進后的實驗裝置，避免了還原后樣品在洗滌、過濾、轉(zhuǎn)移過程中造成的樣品損失，加標回收率有較大提高，使分析方法的測定準確度得到了提高。

2.2苯胺類空白試驗及樣品pH的一致性

當樣品中含有苯胺類時，需取兩份樣品，一份測定（硝基苯+苯胺）總量；另一份不經(jīng)還原測定苯胺含量；測得的吸光值減去各自對應(yīng)空白吸光值后的差值，為水樣中硝基苯類的吸光值。但在原測定方法中只有（硝基苯+苯胺）總量的空白實驗，沒有苯胺類空白實驗；兩個空白實驗有著本質(zhì)上的不同，不可相互替代；否則會導(dǎo)致測定結(jié)果的偏差。筆者在原測定方法中增加了苯胺測定的空白實驗，使測定方法更加趨于合理。

分光光度法測定中，顯色基團的顏色一般受到測定體系的pH影響很大。在實際測定中，測定體系整體pH的一致性是測定準確性保證的重要因素。原測定方法pH調(diào)整方式，是在校準系列、被測樣品經(jīng)過氧化還原處理后，利用自身溶液中含有的鋅離子為代指示劑，調(diào)節(jié)測定體系的pH。但是在苯胺類測定中，由于苯胺類樣品沒有經(jīng)過氧化還原前處理過程，不含有鋅離子，以此調(diào)節(jié)pH沒有可操作性。筆者的對策是在苯胺類樣品及其空白實驗中加入0.50 mL硝基苯類空白實驗液，引入鋅離子，從而使實驗體系在pH調(diào)節(jié)條件上達到一致性。最終使測定準確性得到保證。

2.3校準曲線和檢出限

移取100 mg/L的硝基苯標準溶液4.00 mL于100mL容量瓶中，加水至約40mL，加濃鹽酸4.00mL，鋅粉1 g，硫酸銅溶液4滴，搖勻，放置15 min。以純水定容至標線，混勻；過濾出約30 mL溶液備用。相當硝基苯的質(zhì)量濃度為4.00 mg/L。

分別吸取上述溶液0、0.25、0.50、1.00、2.00、4.00、8.00、10.00 mL分別置于25 mL比色管中，不足10 mL的加水至約10 mL；滴加NaOH溶液至出現(xiàn)白色絮凝狀沉淀（pH為5左右），加水至標線，搖勻。加KHSO4溶液1.00 mL混勻；待白色沉淀消失后，加亞硝酸鈉溶液1滴，搖勻。放置3min，加氨基磺酸銨溶液0.50 mL，充分搖勻，放置3 min，待氣泡除盡后，加入萘乙二胺鹽酸鹽1.00 mL搖勻。靜置30 min后，在545nm處，用1cm比色皿，水為參比，測量吸光值?？鄢噭┛瞻缀?，繪制校準曲線〔4〕。測量結(jié)果表明，當質(zhì)量濃度范圍在0～1.60 mg/L時，線性良好，回歸方程為y=1.333×10-2x+9.816×10-3，校準曲線回歸系數(shù)r=0.9998；經(jīng)計算方法檢出限為0.0040mg/L。

2.4方法的精密度測定

參照分析方法標準制修訂技術(shù)導(dǎo)則〔4〕和精密度的測定要求〔5〕，在校準曲線的上限與下限范圍內(nèi)，采用高、中、低3種不同含量水平1.00、0.600、0.100 mg/L的標準試樣液，分別重復(fù)測定6次。測定結(jié)果表明，各濃度標準溶液測定結(jié)果經(jīng)檢驗與配制濃度具有一致性，相對標準偏差（RSD）小于4%。滿足方法學(xué)的要求。

2.5方法的準確度測定

采用對標準樣品進行分析測定確認準確度的方法〔6〕。以改進后的分析方法對硝基苯標準物質(zhì)（批號204112）進行測定，用以驗證改進后測定方法的準確度〔7〕，結(jié)果如表2所示。

表2　準確度測定結(jié)果mg/L

由表2可見，硝基苯的測定值與標準值一致性良好，說明改進后的測定方法測定準確度較高。

2.6實際廢水樣品及加標回收的測定

為進一步驗證改進后分析方法的準確性和實用性，對工業(yè)實際廢水樣品進行了測定，并用改進前原測定方法進行對比實驗，結(jié)果如表3所示。

表3　制藥廢水中硝基苯的測定mg/L

在進行對比實驗的同時進行加標回收實驗，結(jié)果如表4所示。

表4　加標回收實驗結(jié)果

t檢驗法對不同方法的測定均值進行一致性檢驗，檢驗公式為：

式中：X1、X2——改進后、改進前的測定均值；

S1、S2——改進后、改進前測定值的標準偏差；

n1、n2——改進后、改進前樣品的測定次數(shù)。

當t實驗小于tα（n1+n2-2）時，可認為兩種分析方法的測定值沒有顯著性差異，否則認為有顯著性差異。將表4中的統(tǒng)計數(shù)據(jù)帶入公式（2）進行檢驗計算。對實際廢水樣品中硝基苯類的測定，改進法與原方法比較，t實驗=2.56；小于查表值2.78。說明改進法與原方法對硝基苯類的測定結(jié)果無顯著性差異，具有一致性。

取廢水樣品10.00 mL，做加標回收實驗（n=6）；硝基苯本底值為6.81 μg，加標量為8.00 μg。結(jié)果表明，RSD為2.1%，回收率為96.4%～101.8%。

3　結(jié)論

對還原-偶氮光度法檢測水中硝基苯類的分析方法進行了改進，采用在容量瓶中直接將硝基苯類還原成苯胺的方法，使樣品的前處理過程、樣品的洗滌、轉(zhuǎn)移和定容一步完成。避免了由于樣品的轉(zhuǎn)移而造成的樣品損失因素，從而提高了回收率。優(yōu)化和完善了樣品的測定條件，同時拓寬了校準曲線的測定范圍。按照標準分析方法的相關(guān)要求對改進后的分析方法進行驗證，結(jié)果表明準確度良好，精密度符合方法學(xué)要求。同時對實際工業(yè)廢水樣品進行檢測，并與原測定方法進行比對，測定結(jié)果一致性良好。證明經(jīng)改進后的測定方法，測定思路清晰，操作簡單快捷，準確可靠；可用于水和廢水中硝基苯類的測定。

［1］國家環(huán)?？偩?水和廢水監(jiān)測分析方法［M］.4版.北京：中國環(huán)境出版社，2002：467-470.

［2］袁衛(wèi)忠，黃桂榮，徐波.還原-偶氮光度法測定水中硝基苯類的改進［J］.干旱環(huán)境監(jiān)測，2014，28（1）：45-48.

［3］蟻煥鈿，張圓，何瀚濤.還原-偶氮光度法測定水中硝基苯類方法改進［J］.福建分析測試，2013，22（5）：42-44.

［4］HJ 168—2010環(huán)境監(jiān)測分析方法標準制修訂技術(shù)導(dǎo)則［S］.

［5］中國環(huán)境監(jiān)測總站.環(huán)境水質(zhì)監(jiān)測質(zhì)量保證手冊［M］.北京：化工出版社，1984：230-231.

Study on the reduction-azo photometric method for the optimization of determination conditions of nitrobenzene in water

Xing Shucai，Tian Kan
（Key Laboratory of State Environmental Pollutant Measurement and Standard Sample Study，Ministry of Environmental Protection，Institute of Standard Simples，Beijing 100029，China）

The experimental apparatus for the determination of nitrobenzene in water has been improved by reduction-azo photometric method，and the optimization conditions for analysis and determination have been studied and established.Based on this，the determination conditions，such as color acidity，sample blank，etc.in the determination methods are optimized and supplemented.In addition，the blank tests of aniline samples are added，and，as a result，the problem of inconsistency in acidity adjustment conditions between aniline samples and blank samples is solved.Meanwhile，the determination range of calibration curve is expanded.The linear relationship is good，when the nitrobenzene concentration is in the range of 0-1.6 mg/L，and the detection limit of this method is 0.004 mg/L. The optimized determination method is used for the analysis and determination of water quality of nitrobenzene standard samples and real wastewater samples.The precision of the method（n=6）is less than 3.0%.The recovery rate of standard tests reaches 96.4%-101.8%.

nitrobenzene；reducing-azo photometric method；optimization；determination conditions

X703.1

A

1005-829X（2016）05-0090-04

國家標準化管理委員會2013國家標準制修訂項目（S2012043）

邢書才（1958—），教授級高工。E-mail：854559360@qq. com。

2016-02-23（修改稿）