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?zé)崴需F含量的測(cè)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(guò)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(duì)測(cè)鐵吸光度的影響，確定分光光度法測(cè)定地?zé)崴需F的含量的測(cè)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(cè)得黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院地?zé)崴需F含量為0.16mg／L，RSD為1.78%，平均回收率97.1%。

黃河水院；地?zé)崴?；分光光度法；鐵含量測(cè)定；RSD；實(shí)驗(yàn)回收率

0 引言

地?zé)豳Y源作為一種清潔環(huán)保的新能源，自古以來(lái)被人們開發(fā)利用。地?zé)崴V化度高，離子含量復(fù)雜，當(dāng)某種離子含量較高時(shí)，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(huì)對(duì)人體產(chǎn)生毒性，造成潛在危害。因而，地?zé)崴需F含量的測(cè)定具有重要意義［4］。

鐵含量測(cè)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(diǎn)。本實(shí)驗(yàn)采用鄰菲啰啉分光光度法測(cè)定地?zé)崴需F的含量，通過(guò)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(duì)吸光度的影響，確定其最佳測(cè)試條件。

1 實(shí)驗(yàn)設(shè)施和原理

1.1 試劑與儀器

實(shí)驗(yàn)所用地?zé)崴疄辄S河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院地?zé)崴治鲇盟疄槎握麴s水。

實(shí)驗(yàn)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(biāo)準(zhǔn)貯備液、濃度為10mg／L的鐵標(biāo)準(zhǔn)使用液。鐵標(biāo)準(zhǔn)貯備液的配制方法為：準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)使用液的配制方法為：用25mL的移液管準(zhǔn)確移取鐵標(biāo)準(zhǔn)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(shí)驗(yàn)所用儀器包括：TU-1810型紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì) （北京普析通用儀器有限責(zé)任公司生產(chǎn)）；哈納pH211C型酸度計(jì)（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(chéng)分析儀器制造有限公司生產(chǎn)）；電子萬(wàn)用爐（北京市永光明醫(yī)療儀器廠生產(chǎn)）。

1.2 實(shí)驗(yàn)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(dāng)鐵以Fe3+形式存在于溶液中時(shí)，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(cè)定鐵的含量。測(cè)量波長(zhǎng)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(duì)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(jìn)入吸引區(qū)（可線性化區(qū)域）為目標(biāo)，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(biāo)準(zhǔn)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(cè)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(duì)吸光度影響較大。當(dāng)pH值小于3時(shí)，鄰菲啰啉顯色非常慢，吸光度也較??；當(dāng)pH值為3～6時(shí)，鄰菲啰啉鐵絡(luò)合物的吸光度最大，且較穩(wěn)定；當(dāng)pH值大于6時(shí)，隨著pH值的增大，吸光度減小。這是因?yàn)?，?dāng)pH值大于7時(shí)，鹽酸羥胺的還原性增強(qiáng)，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(cè)試條件。

2.2 鹽酸羥胺用量對(duì)吸光度的影響

取10份5.00mL的鐵標(biāo)準(zhǔn)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(cè)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(dāng)體積在1.00mL時(shí)，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(duì)吸光度的影響

取10份5.00mL鐵標(biāo)準(zhǔn)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(cè)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(duì)吸光度的影響

取10支50mL的比色管，先各加入5.00mL的鐵標(biāo)準(zhǔn)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(cè)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(dāng)鄰菲啰啉的加入量為1.50～4.50mL時(shí)，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(biāo)準(zhǔn)曲線繪制

分別移取鐵的標(biāo)準(zhǔn)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(cè)定其吸光度。以吸光度值為縱坐標(biāo)，以標(biāo)準(zhǔn)樣品質(zhì)量為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.5 Ferric standard curve

2.6 地?zé)崴畼悠返臏y(cè)定

吸取地?zé)崴?0mL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(cè)定3次，以試劑空白作參比溶液，通過(guò)校準(zhǔn)曲線求出樣品中鐵的含量。連續(xù)測(cè)定10 d，結(jié)果如表1所示。

表1 黃河水院地?zé)崴需F含量測(cè)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?zé)崴畼悠分需F含量為0.16mg／L。

2.7 精密度

用移液管移取2.50mL的鐵標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)系相同條件下測(cè)定其吸光度，平行做 6份。測(cè)得吸光度分別為：0.099、0.099、0.101、0.097、0.098、0.096。計(jì)算其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD＝1.78%。

2.8 回收率試驗(yàn)

吸取6份20mL的地?zé)崴畼悠酚?0mL的比色管中，均加入鐵標(biāo)準(zhǔn)使用液2.50mL進(jìn)行加標(biāo)回收試驗(yàn)，測(cè)定結(jié)果如表2所示。

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

3 結(jié)語(yǔ)

用鄰菲啰啉分光光度法測(cè)定地?zé)崴需F的含量具有簡(jiǎn)便，快速，切實(shí)可行等優(yōu)點(diǎn)。采用此法測(cè)地?zé)崴需F含量時(shí)，較適宜的測(cè)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(shí)驗(yàn)測(cè)得樣品中鐵含量為0.16mg／L，低于國(guó)家規(guī)定的生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)0.3mg／L［9］。

［1］趙金平，王心義，韓鵬飛，等.河南省東部平原地?zé)崴Y(jié)垢與腐蝕評(píng)價(jià)及防護(hù)技術(shù)的研究［J］.福州大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2004，32（1）：118-122.

［2］張國(guó)俊，馬靜，黃國(guó)振.開封市區(qū)深層地下水可持續(xù)利用現(xiàn)狀與對(duì)策［J］.河南水利，2005（5）：6-7.

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

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［8］李國(guó)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(biāo)準(zhǔn)［S］.

[責(zé)任編輯 楊明慶]

X832

B

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(xiàng)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(xiàng)目：高鐵酸鹽對(duì)校區(qū)污水凈化的擴(kuò)大試驗(yàn)研究（2013KXJS010）；河南省教育廳科學(xué)技術(shù)研究重點(diǎn)項(xiàng)目：污泥陶粒的制備及凈化研究（13B150132）。

魏家紅（1967-），女，河南信陽(yáng)人，講師，主要從事環(huán)境監(jiān)測(cè)水質(zhì)分析教學(xué)、實(shí)驗(yàn)與研究工作。