曾剑强,赵元元,袁志辉,黄沛良

(广东省东莞生态环境监测站,广东 东莞 523000)

挥发酚是地表水环境质量标准基本项目之一,是地下水质量常规指标之一,也是生活饮用水扩展指标之一,是水环境质量监测的重要项目。目前测定挥发酚的方法主要有溴化滴定法、4-氨基安替比林分光光度法、流动注射-4-氨基安替比林分光光度法、气相色谱法和气相色谱-质谱联用法。考虑到地表水、地下水和生活饮用水评价限值均为0.002 mg/L,在实际工作中一般采用萃取分光光度法测定挥发酚。本文以《水质 挥发酚的测定 4-氨基安替比林分光光度法》(HJ 503—2009)[1]中萃取分光光度法为例,从保存时间、实验用水选择[2]、4-氨基安替比林试剂选择[3]、萃取参数(振幅、振荡时长)和显色条件[4](显色时长、pH值)等方面开展研究,探讨不同因素对挥发酚测定结果的影响。

1 实验方法

1.1 方法原理

用蒸馏法使挥发性酚类化合物蒸馏出,并与干扰物质和固定剂分离。被蒸馏出的酚类化合物,于pH值10.0±0.2介质中,在铁氰化钾存在下,与4-氨基安替比林反应生成橙红色安替比林染料,用三氯甲烷萃取后,在460 nm波长下测定吸光度。

1.2 仪器设备

紫外可见分光光度计,T6新世纪型,北京普析通用仪器有限责任公司;分液漏斗振荡器,ZQ-2型,菁工仪器(上海)有限公司。

1.3 试剂材料

无酚水(自制)、4-氨基安替比林、铁氰化钾、氯化铵、氨水、三氯甲烷。

1.4 实验步骤

用控制变量法开展分组实验,对挥发酚测定影响因素进行探究。

1.4.1 实验用水影响研究

分别使用普通纯水、屈臣氏蒸馏水(市售)、无酚水(自制)于500 mL分液漏斗中,按《水质 挥发酚的测定 4-氨基安替比林分光光度法》(HJ 503—2009)[1]萃取分光光度法步骤开展实验室空白研究,测定空白吸光度。

1.4.2 4-氨基安替比林试剂影响研究

按分析方法标准[1]萃取分光光度法步骤开展实验室空白和0.04 mg/L苯酚标准溶液(曲线最高点)测定,显色剂分别使用4-氨基安替比林未提纯、三氯甲烷提纯、硅镁吸附剂提纯,其他条件不变,测定吸光度。

1.4.3 振荡条件影响研究

按分析方法标准[1]萃取分光光度法测定0.008 mg/L苯酚标准溶液,设定振荡频率分别为120,160,200,240,280和320 r/min,其他条件不变,测定标准溶液吸光度。按标准分析方法[1]萃取分光光度法测定0.008 mg/L苯酚标准溶液,设定振荡频率为240 r/min,振荡时间分别为1,2和4 min,其他条件不变,测定标准溶液吸光度。

2 实验结果分析

2.1 实验用水的影响

实验用水影响结果见表1。通过测定发现,在萃取条件、显色条件和试剂一致的情况下,以普通纯水为空白测定,其吸光度值超过0.10,不满足实验需要;以屈臣氏蒸馏水(市售)为空白测定,其吸光度值为0.06～0.08,满足实验需要;以无酚水(自制)为空白测定,其吸光度值为0.04～0.06满足实验需要。因此不同实验用水对结果的影响较大,应按方法要求选择无酚水配制试剂,并进行空白测定,以减少实验用水带来的误差。

表1 实验用水影响研究

2.2 4 -氨基安替比林试剂的影响

2.2.1 不同纯度试剂的影响

本次实验使用了3 个不同纯度的4-氨基安替比林进行空白实验,分别为A牌(国产)分析纯、B牌Reagent grade、B牌Spectrophotometric grade。在试剂性状上,分析纯试剂为黄棕色粉末,配制成20 g/L后颜色很深,用10 mL三氯甲烷提纯2次,空白吸光度可低于0.08;Reagent grade纯度试剂为深黄色粉末,配制成20 g/L后颜色较深,用硅镁吸附剂过滤提纯2次,空白吸光度可稳定在0.08以下;Spectrophotometric grade纯度试剂为淡黄色粉末,配制成20 g/L后颜色较浅,用硅镁吸附剂过滤提纯1 次,空白吸光度可稳定在0.07以下。

2.2.2 不同提纯方法的影响

分别用Spectrophotometric grade 4-氨基安替比林经未提纯、三氯甲烷提纯[5-6]和硅镁吸附剂提纯测定空白和0.04 mg/L苯酚标准溶液,结果见表2。通过测定发现,使用未提纯4-氨基安替比林试剂测定空白,其吸光度超过0.080;使用硅镁吸附剂提纯后,空白吸光度下降约21%;使用三氯甲烷提纯[7]后,空白吸光度下降约38%,因此4-氨基安替比林溶液使用时应进行提纯。测定0.04 mg/L苯酚标准溶液发现,使用三氯甲烷提纯后,曲线最高点吸光度为0.4～0.5,其曲线相关系数为0.998 5,见图1;使用硅镁吸附剂提纯后,曲线最高点吸光度为0.7～0.8,其曲线相关系数为0.999 6,见图2。为保证曲线线性,建议使用硅镁吸附剂提纯。

图1 三氯甲烷提纯曲线

图2 硅镁吸附剂提纯曲线

表2 4 -氨基安替比林试剂影响研究

2.2.3 不同保存时间的影响

另外,在日常工作中发现,4-氨基安替比林试剂的存放时间对挥发酚分析结果的影响也很大,一般刚配制的试剂为淡黄色,放置2 d后,试剂颜色由浅变深,空白分析结果也变高;放置7 d后,试剂颜色变为深棕色,空白吸光度不满足要求。

2.3 振荡条件的影响

振荡条件与萃取效率息息相关,本研究分别对分液漏斗大小、振荡频率和振荡时间进行了研究。在分液漏斗选择上,使用250 mL分液漏斗,虽然能盛装馏出液,但因剩余空间较少,无法达到剧烈振荡的效果,萃取结果很不理想;使用500 mL和1 000 mL分液漏斗进行萃取时,能达到剧烈振荡的效果,使挥发酚被充分萃取,建议使用此两种分液漏斗。在振荡时间选择上,当振荡时间小于1 min时,测定结果随振荡时间延长而变大;当振荡时间超过1 min后,延长振荡时间,测定结果总体变化不明显。在振荡频率选择上,不同振荡频率对结果影响见图3。通过测定发现,振荡频率对萃取效果影响显著,在其他条件一致的情况下,挥发酚测定值随振荡频率增大而增大。因此,采用自动振荡方式萃取时,一般应将振荡频率调至240 r/min以上,振荡时间不少于1 min,才可达到充分萃取的效果。

图3 振荡频率影响研究

2.4 其他影响

2.4.1 显色pH值的影响

通过测定发现,在酸性条件下,挥发酚与显色剂不发生反应,实验失败;在中性条件下,4-氨基安替比林与铁氰化钾反应生成安替比林红,实验失败;在pH值10.0±0.2的碱性条件下,4-氨基安替比林与挥发酚反应生成吲哚酚安替比林染料[8],实验成功。因此挥发酚测定过程中要注意试剂的加入顺序,先加入缓冲溶液,再加入4-氨基安替比林溶液,最后加入铁氰化钾溶液。

2.4.2 显色时间的影响

通过测定发现,当显色时间小于5 min时,测定结果明显降低,并随时间延长而变大;当显色时间大于5 min后,随显色时间延长,测定结果总体变化不明显。因此显色时间应大于5 min。

3 结论

1)实验用水对挥发酚的测定影响较大,测定时应选择无酚水,也可选择市售屈臣氏蒸馏水,可有效降低空白吸光度,减少实验用水对测定结果的干扰。

2)试剂对挥发酚的测定影响较大,特别是三氯甲烷[9]和4-氨基安替比林对结果影响显著,为有效降低空白吸光度同时确保曲线线性较好,应选择Spectrophotometric grade纯度4-氨基安替比林,推荐使用硅镁吸附剂吸附法提纯后使用。

3)萃取效率是决定挥发酚分析结果的重要因素,在测定过程中,应对挥发酚进行充分振荡,选择合适的分液漏斗和振荡频率、振荡时间,以确保萃取效果最佳。

4)在显色过程中,应重点关注显色时间、pH值和试剂加入顺序,严格按照标准要求的顺序加入各类试剂,并显色超过5 min,否则可能导致实验失败。

5)另外在实际工作中,还应对水样固定和保存、预蒸馏、试剂有效期、三氯甲烷加入量[10]等环节多加注意,确保实验过程顺利实施并保证结果精密度和正确度。