曾劍強(qiáng),趙元元,袁志輝,黃沛良

(廣東省東莞生態(tài)環(huán)境監(jiān)測站,廣東 東莞 523000)

揮發(fā)酚是地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)基本項(xiàng)目之一,是地下水質(zhì)量常規(guī)指標(biāo)之一,也是生活飲用水?dāng)U展指標(biāo)之一,是水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測的重要項(xiàng)目。目前測定揮發(fā)酚的方法主要有溴化滴定法、4-氨基安替比林分光光度法、流動(dòng)注射-4-氨基安替比林分光光度法、氣相色譜法和氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法?？紤]到地表水、地下水和生活飲用水評價(jià)限值均為0.002 mg/L,在實(shí)際工作中一般采用萃取分光光度法測定揮發(fā)酚。本文以《水質(zhì) 揮發(fā)酚的測定 4-氨基安替比林分光光度法》(HJ 503—2009)[1]中萃取分光光度法為例,從保存時(shí)間、實(shí)驗(yàn)用水選擇[2]、4-氨基安替比林試劑選擇[3]、萃取參數(shù)(振幅、振蕩時(shí)長)和顯色條件[4](顯色時(shí)長、pH值)等方面開展研究,探討不同因素對揮發(fā)酚測定結(jié)果的影響。

1 實(shí)驗(yàn)方法

1.1 方法原理

用蒸餾法使揮發(fā)性酚類化合物蒸餾出,并與干擾物質(zhì)和固定劑分離。被蒸餾出的酚類化合物,于pH值10.0±0.2介質(zhì)中,在鐵氰化鉀存在下,與4-氨基安替比林反應(yīng)生成橙紅色安替比林染料,用三氯甲烷萃取后,在460 nm波長下測定吸光度。

1.2 儀器設(shè)備

紫外可見分光光度計(jì),T6新世紀(jì)型,北京普析通用儀器有限責(zé)任公司;分液漏斗振蕩器,ZQ-2型,菁工儀器(上海)有限公司。

1.3 試劑材料

無酚水(自制)、4-氨基安替比林、鐵氰化鉀、氯化銨、氨水、三氯甲烷。

1.4 實(shí)驗(yàn)步驟

用控制變量法開展分組實(shí)驗(yàn),對揮發(fā)酚測定影響因素進(jìn)行探究。

1.4.1 實(shí)驗(yàn)用水影響研究

分別使用普通純水、屈臣氏蒸餾水(市售)、無酚水(自制)于500 mL分液漏斗中,按《水質(zhì) 揮發(fā)酚的測定 4-氨基安替比林分光光度法》(HJ 503—2009)[1]萃取分光光度法步驟開展實(shí)驗(yàn)室空白研究,測定空白吸光度。

1.4.2 4-氨基安替比林試劑影響研究

按分析方法標(biāo)準(zhǔn)[1]萃取分光光度法步驟開展實(shí)驗(yàn)室空白和0.04 mg/L苯酚標(biāo)準(zhǔn)溶液(曲線最高點(diǎn))測定,顯色劑分別使用4-氨基安替比林未提純、三氯甲烷提純、硅鎂吸附劑提純,其他條件不變,測定吸光度。

1.4.3 振蕩條件影響研究

按分析方法標(biāo)準(zhǔn)[1]萃取分光光度法測定0.008 mg/L苯酚標(biāo)準(zhǔn)溶液,設(shè)定振蕩頻率分別為120,160,200,240,280和320 r/min,其他條件不變,測定標(biāo)準(zhǔn)溶液吸光度。按標(biāo)準(zhǔn)分析方法[1]萃取分光光度法測定0.008 mg/L苯酚標(biāo)準(zhǔn)溶液,設(shè)定振蕩頻率為240 r/min,振蕩時(shí)間分別為1,2和4 min,其他條件不變,測定標(biāo)準(zhǔn)溶液吸光度。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 實(shí)驗(yàn)用水的影響

實(shí)驗(yàn)用水影響結(jié)果見表1。通過測定發(fā)現(xiàn),在萃取條件、顯色條件和試劑一致的情況下,以普通純水為空白測定,其吸光度值超過0.10,不滿足實(shí)驗(yàn)需要;以屈臣氏蒸餾水(市售)為空白測定,其吸光度值為0.06～0.08,滿足實(shí)驗(yàn)需要;以無酚水(自制)為空白測定,其吸光度值為0.04～0.06滿足實(shí)驗(yàn)需要。因此不同實(shí)驗(yàn)用水對結(jié)果的影響較大,應(yīng)按方法要求選擇無酚水配制試劑,并進(jìn)行空白測定,以減少實(shí)驗(yàn)用水帶來的誤差。

表1 實(shí)驗(yàn)用水影響研究

2.2 4 -氨基安替比林試劑的影響

2.2.1 不同純度試劑的影響

本次實(shí)驗(yàn)使用了3 個(gè)不同純度的4-氨基安替比林進(jìn)行空白實(shí)驗(yàn),分別為A牌(國產(chǎn))分析純、B牌Reagent grade、B牌Spectrophotometric grade。在試劑性狀上,分析純試劑為黃棕色粉末,配制成20 g/L后顏色很深,用10 mL三氯甲烷提純2次,空白吸光度可低于0.08;Reagent grade純度試劑為深黃色粉末,配制成20 g/L后顏色較深,用硅鎂吸附劑過濾提純2次,空白吸光度可穩(wěn)定在0.08以下;Spectrophotometric grade純度試劑為淡黃色粉末,配制成20 g/L后顏色較淺,用硅鎂吸附劑過濾提純1 次,空白吸光度可穩(wěn)定在0.07以下。

2.2.2 不同提純方法的影響

分別用Spectrophotometric grade 4-氨基安替比林經(jīng)未提純、三氯甲烷提純[5-6]和硅鎂吸附劑提純測定空白和0.04 mg/L苯酚標(biāo)準(zhǔn)溶液,結(jié)果見表2。通過測定發(fā)現(xiàn),使用未提純4-氨基安替比林試劑測定空白,其吸光度超過0.080;使用硅鎂吸附劑提純后,空白吸光度下降約21%;使用三氯甲烷提純[7]后,空白吸光度下降約38%,因此4-氨基安替比林溶液使用時(shí)應(yīng)進(jìn)行提純。測定0.04 mg/L苯酚標(biāo)準(zhǔn)溶液發(fā)現(xiàn),使用三氯甲烷提純后,曲線最高點(diǎn)吸光度為0.4～0.5,其曲線相關(guān)系數(shù)為0.998 5,見圖1;使用硅鎂吸附劑提純后,曲線最高點(diǎn)吸光度為0.7～0.8,其曲線相關(guān)系數(shù)為0.999 6,見圖2。為保證曲線線性,建議使用硅鎂吸附劑提純。

圖1 三氯甲烷提純曲線

圖2 硅鎂吸附劑提純曲線

表2 4 -氨基安替比林試劑影響研究

2.2.3 不同保存時(shí)間的影響

另外,在日常工作中發(fā)現(xiàn),4-氨基安替比林試劑的存放時(shí)間對揮發(fā)酚分析結(jié)果的影響也很大,一般剛配制的試劑為淡黃色,放置2 d后,試劑顏色由淺變深,空白分析結(jié)果也變高;放置7 d后,試劑顏色變?yōu)樯钭厣?空白吸光度不滿足要求。

2.3 振蕩條件的影響

振蕩條件與萃取效率息息相關(guān),本研究分別對分液漏斗大小、振蕩頻率和振蕩時(shí)間進(jìn)行了研究。在分液漏斗選擇上,使用250 mL分液漏斗,雖然能盛裝餾出液,但因剩余空間較少,無法達(dá)到劇烈振蕩的效果,萃取結(jié)果很不理想;使用500 mL和1 000 mL分液漏斗進(jìn)行萃取時(shí),能達(dá)到劇烈振蕩的效果,使揮發(fā)酚被充分萃取,建議使用此兩種分液漏斗。在振蕩時(shí)間選擇上,當(dāng)振蕩時(shí)間小于1 min時(shí),測定結(jié)果隨振蕩時(shí)間延長而變大;當(dāng)振蕩時(shí)間超過1 min后,延長振蕩時(shí)間,測定結(jié)果總體變化不明顯。在振蕩頻率選擇上,不同振蕩頻率對結(jié)果影響見圖3。通過測定發(fā)現(xiàn),振蕩頻率對萃取效果影響顯著,在其他條件一致的情況下,揮發(fā)酚測定值隨振蕩頻率增大而增大。因此,采用自動(dòng)振蕩方式萃取時(shí),一般應(yīng)將振蕩頻率調(diào)至240 r/min以上,振蕩時(shí)間不少于1 min,才可達(dá)到充分萃取的效果。

圖3 振蕩頻率影響研究

2.4 其他影響

2.4.1 顯色pH值的影響

通過測定發(fā)現(xiàn),在酸性條件下,揮發(fā)酚與顯色劑不發(fā)生反應(yīng),實(shí)驗(yàn)失敗;在中性條件下,4-氨基安替比林與鐵氰化鉀反應(yīng)生成安替比林紅,實(shí)驗(yàn)失敗;在pH值10.0±0.2的堿性條件下,4-氨基安替比林與揮發(fā)酚反應(yīng)生成吲哚酚安替比林染料[8],實(shí)驗(yàn)成功。因此揮發(fā)酚測定過程中要注意試劑的加入順序,先加入緩沖溶液,再加入4-氨基安替比林溶液,最后加入鐵氰化鉀溶液。

2.4.2 顯色時(shí)間的影響

通過測定發(fā)現(xiàn),當(dāng)顯色時(shí)間小于5 min時(shí),測定結(jié)果明顯降低,并隨時(shí)間延長而變大;當(dāng)顯色時(shí)間大于5 min后,隨顯色時(shí)間延長,測定結(jié)果總體變化不明顯。因此顯色時(shí)間應(yīng)大于5 min。

3 結(jié)論

1)實(shí)驗(yàn)用水對揮發(fā)酚的測定影響較大,測定時(shí)應(yīng)選擇無酚水,也可選擇市售屈臣氏蒸餾水,可有效降低空白吸光度,減少實(shí)驗(yàn)用水對測定結(jié)果的干擾。

2)試劑對揮發(fā)酚的測定影響較大,特別是三氯甲烷[9]和4-氨基安替比林對結(jié)果影響顯著,為有效降低空白吸光度同時(shí)確保曲線線性較好,應(yīng)選擇Spectrophotometric grade純度4-氨基安替比林,推薦使用硅鎂吸附劑吸附法提純后使用。

3)萃取效率是決定揮發(fā)酚分析結(jié)果的重要因素,在測定過程中,應(yīng)對揮發(fā)酚進(jìn)行充分振蕩,選擇合適的分液漏斗和振蕩頻率、振蕩時(shí)間,以確保萃取效果最佳。

4)在顯色過程中,應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注顯色時(shí)間、pH值和試劑加入順序,嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)要求的順序加入各類試劑,并顯色超過5 min,否則可能導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗。

5)另外在實(shí)際工作中,還應(yīng)對水樣固定和保存、預(yù)蒸餾、試劑有效期、三氯甲烷加入量[10]等環(huán)節(jié)多加注意,確保實(shí)驗(yàn)過程順利實(shí)施并保證結(jié)果精密度和正確度。