陳利粉,宋 盈,馬建茹,張 亮
(河南省安陽生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心,河南 安陽 455000)
酚類化合物是指苯及其稠環(huán)的羥基衍生物,根據(jù)其是否能與水蒸氣一同蒸出,分為揮發(fā)酚與不揮發(fā)酚,通常認為沸點在230 ℃以下的為揮發(fā)酚,其通常屬于一元酚[1]。水體中酚類化合物主要來源于煉油、焦化、煤氣洗滌、合成氨、造紙、木材防腐和石油化工等行業(yè)排放的廢水,有特殊臭味,為原生質毒物,屬高毒物質。水體受酚類化合物污染會產(chǎn)生惡臭和異味。人體攝入一定量的含酚廢水,可引起各種神經(jīng)系統(tǒng)癥狀;水中含有酚類,會影響魚類產(chǎn)卵和洄游,甚至會造成魚類中毒死亡;若用于農(nóng)田灌溉,會使作物枯死或減產(chǎn)。因此,準確測定水中揮發(fā)酚的含量具有重要的現(xiàn)實意義。
水中揮發(fā)酚的分析方法較多,主要有氣相色譜法[2]、4-氨基安替比林分光光度法[3]和流動注射-4-氨基安替比林分光光度法[4]。目前環(huán)境監(jiān)測中,4-氨基安替比林分光光度法最為經(jīng)典,檢出限低,靈敏度高,最為常用。但是,該方法操作步驟較為煩瑣,試劑純度、試劑加入順序、萃取過程等均可能引入系統(tǒng)誤差。因此,本文對該方法測定過程中引起誤差的影響因素進行了分析。
主要儀器有HQ電子控溫電熱器(菏澤市華強儀器儀表有限公司)、HVS-6自動液液萃取裝置垂直振蕩器(天津市恒奧科技發(fā)展有限公司)、T6新悅可見分光光度計(北京普析通用儀器有限公司)和500 mL全玻璃蒸餾瓶。從試劑來看,試驗用硫酸銅、磷酸、氯化銨、氨水、4-氨基安替比林、鐵氰化鉀、三氯甲烷均為優(yōu)級純。試驗用水為無酚水。
酚類化合物在pH 10.0±0.2的介質中,在鐵氰化鉀存在的條件下,與4-氨基安替比林反應生成橙紅色安替比林染料,該染料可以被三氯甲烷萃取,并在460 nm處具有最大吸收[1-3]。
測定揮發(fā)酚時用到的重要試劑有4-氨基安替比林及鐵氰化鉀,這兩種試劑的純度直接影響空白試驗的吸光度和測定結果的精密度。
2.1.1 4-氨基安替比林提純對測定結果的影響
固體4-氨基安替比林易潮解,氧化變質后顏色變紅,使空白試驗吸光度明顯增高,因此在使用之前應對其做提純處理。常用的提純方法有苯萃取法[1]、硅鎂型吸附劑(弗羅里硅土,60~100目)吸附法[3]、三氯甲烷萃取法[5]。這里選用三氯甲烷萃取法,稱取2 g 4-氨基安替比林,用蒸餾水溶解定容至100 mL,移入250 mL分液漏斗中,加入10 mL三氯甲烷,振蕩萃取5 min,可見三氯甲烷層呈紅色,靜置分層,棄去三氯甲烷層,再補加少量三氯甲烷,振蕩萃取至三氯甲烷層呈淡黃色(小米湯狀),棄去三氯甲烷層即可。本研究試驗了不同三氯甲烷加入量對空白試驗吸光度的影響,結果如表1所示。
表1 三氯甲烷加入量對空白吸光度的影響
試驗結果表明,三氯甲烷加入量越大,則空白吸光度越低。根據(jù)國家地表水環(huán)境質量監(jiān)測網(wǎng)監(jiān)測任務作業(yè)指導書的要求,揮發(fā)酚空白吸光度要求在0.080以下。經(jīng)過三氯甲烷萃取后,各個空白吸光度均滿足要求。如果空白吸光度太低,則可能是由于在萃取的過程中部分4-氨基安替比林損失,這會導致整個標準曲線中所有濃度點所對應的吸光度降低,進而引起斜率的降低。斜率降低會使檢測分析的靈敏度降低,從而影響樣品的準確度,因此,每100 mL的4-氨基安替比林溶液加入14 mL的三氯甲烷,這時萃取效果較好,實際工作選擇此萃取比例。
2.1.2 鐵氰化鉀提純對測定結果的影響
固體鐵氰化鉀中可能存在部分雜質,這會影響空白溶液的吸光度,使其偏高。試驗用雙層濾紙過濾新配制的鐵氰化鉀溶液,并比較過濾前后空白樣品的吸光度,結果如表2所示。
表2 雙層濾紙過濾鐵氰化鉀對空白吸光度的影響
試驗結果表明,雙層濾紙過濾后,空白吸光度明顯降低。因此,在配制好鐵氰化鉀溶液后,使用雙層濾紙過濾,將其置于棕色試劑瓶中冷藏保存。由于鐵氰化鉀溶液受光及堿作用易分解,因此相關標準規(guī)定該溶液僅可使用一周。而經(jīng)過雙層濾紙過濾后的鐵氰化鉀溶液在棕色試劑瓶中冷藏放置一周后,空白吸光度沒有明顯增加,故這種方法可更好地提高試劑的穩(wěn)定性,進而提高檢測結果的準確性。
使用4-氨基安替比林分光光度法來測定水中的揮發(fā)酚時,根據(jù)相關標準的要求,蒸餾后的樣品需要先加入2 mL緩沖溶液調節(jié)pH,使其保持在10.0±0.2,然后加1.5 mL 4-氨基安替比林溶液混勻,最后加1.5 mL鐵氰化鉀溶液混勻。若將4-氨基安替比林溶液與鐵氰化鉀溶液加入順序互換,測定同一樣品,則發(fā)現(xiàn)吸光度偏低,這與潘楓燕等[6]的研究結果一致。因此,在測定揮發(fā)酚時,應嚴格按照相關標準要求加入相應的試劑進行試驗,以確保結果的穩(wěn)定性、準確性。
在用三氯甲烷萃取前面所生成的橙紅色安替比林染料的過程中,相關標準要求劇烈振搖2 min,靜置分層后比色。這里比較了手工振搖與使用自動液液萃取裝置垂直振蕩器振搖的區(qū)別。將垂直振蕩器的頻率設置為273 r/min,時間為2~5 min,同時利用手動萃取做比較。結果表明,垂直振蕩器頻率定為273 r/min,時間為4 min時,萃取效果較好,測定結果較為穩(wěn)定,時間的繼續(xù)延長并不會使測定結果升高,且與手工振搖相同時間比較,結果沒有明顯的差異。另外,儀器方法可同時萃取6個,且振搖頻率一致,而手工方法一次只能萃取一個,振搖頻率不一致,大大降低了工作效率,且有可能造成試驗結果的不穩(wěn)定。因此,本研究選擇垂直振蕩器代替?zhèn)鹘y(tǒng)手搖萃取的方法來進行試驗,以提高工作效率,同時提高測定結果的穩(wěn)定性。
4-氨基安替比林分光光度法測定揮發(fā)酚的結果表明,4-氨基安替比林與鐵氰化鉀的純度對測定過程影響較大,可以用三氯甲烷萃取4-氨基安替比林,較好的萃取比為100 mL(4-氨基安替比林)∶14 mL(三氯甲烷),同時應用雙層濾紙過濾鐵氰化鉀溶液,降低空白試驗吸光度,提高靈敏度。蒸餾后,萃取過程的試劑加入順序對結果影響較大,每一步均需要混合均勻,不能調整加入順序,否則會使測定結果偏低。用三氯甲烷萃取時,可以使用垂直振蕩器,以提高工作效率,并提高測定結果的穩(wěn)定性。