反應(yīng)的亞硫酸根離子的分光測(cè)定方法及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及亞硫酸根離子的測(cè)定，具體涉及一種基于0PA-NH4+-S0 32反應(yīng)的亞硫酸 根離子的分光測(cè)定方法及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前檢測(cè)水樣中亞硫酸根離子的方法主要有鹽酸副玫瑰苯胺分光光度法和鄰菲 啰啉-Fe3+分光光度法。鹽酸副玫瑰苯胺法測(cè)定過程使用較多的汞鹽，對(duì)人和環(huán)境都有一定 的潛在危害，不適于廣泛使用；鄰菲啰啉-Fe 3+法最低檢出濃度為0. 052mg/L，檢測(cè)限相對(duì)較 高，對(duì)于亞硫酸根離子含量較低的樣品無能為力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種基于0PA-NH4+-S0 32反應(yīng)的亞硫酸根離子的分光測(cè)定方 法。該方法無需使用有毒試劑，且檢測(cè)限較低，靈敏度較高，快速。
[0004] 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案：
[0005] 本發(fā)明根據(jù)，在pH大于11的情況下，水樣中的亞硫酸根離子可與鄰苯二甲醛 (OPA)和氨氮反應(yīng)生成紫紅色物質(zhì)，該紫紅色物質(zhì)的吸光度在一定條件下與亞硫酸根離子 的濃度成正比，基于此，建立了亞硫酸根離子的分光測(cè)定方法。
[0006] -種基于OPA-MV-SO32反應(yīng)的亞硫酸根離子的分光測(cè)定方法，包括如下步驟：
[0007] (1)在25mL 0· 00-8. 00mg/L范圍內(nèi)的亞硫酸根離子標(biāo)準(zhǔn)溶液中，依次加入1.0 mL 10. 6g/L鄰苯二甲醛溶液，EDTA濃度為52. Og/L及NaOH濃度為12. Og/L的EDTA-NaOH緩 沖液5. 0mL，3. OmL 5. Ommol/L氨氮溶液，即，OPA用量為0. 42g/L，氨氮用量為0. 60mmol/L， pH為11. 50 ;搖勻；置于一定的溫度下反應(yīng)至平衡；取出冷卻至室溫后，設(shè)置分光光度計(jì)測(cè) 定波長(zhǎng)為550nm，測(cè)定溶液的吸光度A ;以亞硫酸根離子濃度為橫坐標(biāo)，吸光度A為縱坐標(biāo)繪 制工作曲線；
[0008] (2)在25mL樣品溶液中，依次加入1.0 mL 10. 6g/L鄰苯二甲醛溶液，EDTA濃度為 52. 0g/L 及 NaOH 濃度為 12. 0g/L 的 EDTA-NaOH 緩沖液 5. OmL，3. OmL 5. Ommol/L 氨氮溶液， 艮P，OPA用量為0. 42g/L，氨氮用量為0. 60mmol/L，pH為11. 50 ;搖勻；置于一定的溫度下反 應(yīng)至平衡；取出冷卻至室溫后，設(shè)置分光光度計(jì)測(cè)定波長(zhǎng)為550nm，測(cè)定樣品溶液的吸光度 A s;
[0009] (3)根據(jù)上述工作曲線和樣品溶液的吸光度As，定量樣品溶液中的亞硫酸根離子 含量。
[0010] 申請(qǐng)人基于OPA-MV-SO32反應(yīng)利用分光測(cè)定法做了測(cè)定亞硫酸根離子濃度的具 體實(shí)驗(yàn)，并從這些實(shí)驗(yàn)中獲得了本發(fā)明所述方法的最佳反應(yīng)條件。
[0011] -、儀器和試劑
[0012] 主要儀器為BT124D分析天平（北京賽多力斯儀器系統(tǒng)有限公司），電熱式恒溫水 浴鍋（上海賀德實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司），UV-2550紫外-可見分光光度計(jì)（日本島津公司）。
[0013] 本研究所用試劑如無特別說明均為分析純?cè)噭?，所用純水為反滲透水。主要試劑 溶液有：
[0014] (l)10.6g/L鄰苯二甲醛溶液：稱取2. 12g鄰苯二甲醛固體，溶于70mL甲醇溶 液（色譜純）中，待其溶解后，再加入125mL超純水，搖勻密封外包錫箱紙冷藏保存，即得 10. 6g/L的鄰苯二甲醛溶液。
[0015] (2) Na2SO3標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液：稱取0· 50g無水Na 2S03固體，溶于500mL超純水中，搖勻冷 藏保存。用碘-硫代硫酸鈉滴定法標(biāo)定其準(zhǔn)確濃度。
[0016] (3) 0. 050g/L Na2SOjg準(zhǔn)使用液：由Na 2S03標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液稀釋獲得。使用當(dāng)天配制。
[0017] ⑷20mmol/L氨氮儲(chǔ)備液：準(zhǔn)確稱取0· 33g經(jīng)（NH4) 2S04,少量水溶解并定容至 150mL，4°C冷藏保存。
[0018] (5) 5. Ommol/L氨氮溶液液：由氨氮儲(chǔ)備液稀釋獲得。
[0019] (6) EDTA-NaOH緩沖液：稱取26. Og EDTA固體和6. Og NaOH固體，然后加入500mL 超純水使其溶解完全。
[0020] (7) 0· 10mol/L NaOH溶液：稱取1.0 g NaOH固體，溶于250mL超純水。二、實(shí)驗(yàn)方 法
[0021] 分別移取25mL 0· 00-8. 00mg/L范圍內(nèi)的亞硫酸根離子標(biāo)準(zhǔn)溶液（由0· 050g/L Na2SO3標(biāo)準(zhǔn)使用液稀釋配置而成）或樣品溶液至50mL比色管中，依次加入1.0 mL 10. 6g/L 鄰苯二甲醛溶液、5. OmL EDTA-NaOH緩沖液、3. OmL 5. 0mmol/L氨氮溶液，即OPA用量（本研 究所述用量是指單位水樣或者標(biāo)準(zhǔn)溶液加入的試劑的量）為〇. 42g/L (以加入試劑OPA的 質(zhì)量除以25mL計(jì)算而得）、氨氮用量為0. 60mmol/L，pH為11. 50,搖勻后置于一定的溫度下 反應(yīng)至平衡（平衡時(shí)間與反應(yīng)溫度有關(guān)），取出，冷卻至室溫后，設(shè)置分光光度計(jì)測(cè)定波長(zhǎng) 為550nm，測(cè)定溶液的吸光度A。
[0022] 三、從實(shí)驗(yàn)中獲得的最佳反應(yīng)條件
[0023] 1、吸光光譜曲線
[0024] 移取3. 0mg/L的亞硫酸根離子標(biāo)準(zhǔn)溶液25mL，按上述實(shí)驗(yàn)方法加入試劑，待反應(yīng) 平衡后，用紫外-可見分光光度計(jì)測(cè)定該反應(yīng)液在可見光區(qū)的吸收光譜，結(jié)果如圖1所示。 圖1表明，反應(yīng)溶液在540-560nm范圍有最大吸收平臺(tái)，因此，以下實(shí)驗(yàn)選擇550nm為測(cè)定 波長(zhǎng)。
[0025] 2、試劑用量的確定
[0026] 基于OPA-MV-SO32反應(yīng)測(cè)定亞硫酸根離子所用的主要試劑為OPA和氨氮溶液，其 中，OPA和氨氮溶液的濃度會(huì)影響該反應(yīng)的完全程度，進(jìn)而影響反應(yīng)液的吸光度。為此，以 25mL6. 0mg/L的亞硫酸根離子標(biāo)準(zhǔn)溶液為考察對(duì)象，以單因素法，考察OPA和氨氮的用量對(duì) 反應(yīng)液吸光度的影響。
[0027] OPA用量的確定
[0028] 固定其他試劑用量如實(shí)驗(yàn)方法所述，在0-0. 42g/L的范圍內(nèi)考察OPA用量對(duì)反應(yīng) 液吸光度的影響，結(jié)果如圖2所示。圖2表明，隨著OPA濃度的增加，反應(yīng)液吸光度呈現(xiàn)先快 速增加，然后逐漸趨于穩(wěn)定的趨勢(shì)。具體，當(dāng)OPA用量從0增加至0. 085g/L時(shí)，反應(yīng)液吸光 度呈現(xiàn)快速增加趨勢(shì)；從0. 085增加至0. 21g/L時(shí)，吸光度增加趨勢(shì)趨緩；在0. 21-0. 42g/ L范圍內(nèi)，吸光度趨于恒值。說明，當(dāng)OPA用量在0. 21-0. 42g/L時(shí)，OPA的量足夠滿足反應(yīng) 的需求，且不影響反應(yīng)的進(jìn)程?？梢?，OPA的較佳使用范圍為0.21-0. 42g/L。以下實(shí)驗(yàn)控制 OPA用量為0· 42g/L，即25mL待測(cè)液中加入10. 6g/L OPA溶液lmL。
[0029] 氨氮用量的確定
[0030] 固定其他試劑用量如實(shí)驗(yàn)方法所述，采用單因素法在0-0. 80mmoL/L范圍內(nèi)考察 氨氮用量對(duì)反應(yīng)液吸光度的影響，結(jié)果如圖3所示。圖3表明，隨著氨氮用量的增加，吸光 度呈現(xiàn)先增加后趨于穩(wěn)定的趨勢(shì)，當(dāng)氨氮用量在0. 60-0. 80mm〇L/L范圍內(nèi)變化時(shí)，吸光度 趨于恒值，即，此范圍內(nèi)，氨氮用量可充分滿足反應(yīng)的需求，且不影響反應(yīng)的進(jìn)程。說明，氨 氮的較佳使用范圍為〇. 60-0. 80mmoL/L，以下實(shí)驗(yàn)控制氨氮用量為0. 60mmoL/L，即25mL待 測(cè)液中加入5. Ommol/L氨氮溶液3. OmL。
[0031] 3、pH 的影響
[0032] 實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，0PA-NH4+-S03 2體系的反應(yīng)產(chǎn)物顏色與反應(yīng)液pH有關(guān)，為此，以6. Omg/ L的亞硫酸根標(biāo)準(zhǔn)溶液為考察對(duì)象，按實(shí)驗(yàn)方法所述加入OPA用量和氨氮用量，通過改 變0. lmol/L NaOH溶液用量調(diào)節(jié)反應(yīng)液的pH。當(dāng)反應(yīng)液pH在9. 15-13.07范圍變化時(shí)， 0PA-NH4+-S03 2體系的反應(yīng)產(chǎn)物的顏色列于表1。表1表明，當(dāng)pH在9. 15-10. 85范圍內(nèi)時(shí)， 反應(yīng)產(chǎn)物為黃色；當(dāng)pH在11. 20-12. 85范圍內(nèi)變化時(shí)，反應(yīng)產(chǎn)物為紫紅色絡(luò)合物。本方法 基于反應(yīng)生成紫紅色絡(luò)合物建立，因此，進(jìn)一步考察pH在11. 20-12. 85范圍內(nèi)，吸光度與 pH的關(guān)系，結(jié)果如圖4所示。由圖4可知，在考察的pH范圍內(nèi)，隨pH增加，吸光度呈現(xiàn)緩 慢增加趨勢(shì)，可見PH是影響反應(yīng)液吸光度的重要因素之一。一般可通過加入緩沖溶液使 溶液pH穩(wěn)定在一定范圍，綜合考慮吸光度和溶液pH的控制，以下實(shí)驗(yàn)控制反應(yīng)液的pH為 11. 50。通過反復(fù)實(shí)驗(yàn)，在25mL亞硫酸根標(biāo)準(zhǔn)溶液或河水、地下水等實(shí)際水樣中加入所配制 的EDTA-NaOH緩沖液為5. OmL時(shí)，可穩(wěn)定反應(yīng)液的pH在11. 50左右。
[0033] 表1不同pH條件下反應(yīng)產(chǎn)物的顏色
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[0036] 4、反應(yīng)平衡時(shí)間的確定
[0037] 通常，反應(yīng)溫度會(huì)影響反應(yīng)速率。為了確定不同反應(yīng)溫度下的平衡時(shí)間，以6. Omg/ L的亞硫酸根離子標(biāo)準(zhǔn)溶液為對(duì)象，按實(shí)驗(yàn)方法所述，加入試劑，在不同的溫度條件下，考察 吸光度隨著反應(yīng)時(shí)間的變化趨勢(shì)，從而確定反應(yīng)平衡時(shí)間。分別考察了 15°C、23°C、26°C、 30 °C、35 °C、40 °C和45 °C 7個(gè)溫度下吸光度隨著反應(yīng)時(shí)間的變化趨勢(shì)，結(jié)果見圖5-圖11。結(jié) 果表明，不管在什么溫度下，反應(yīng)液吸光度隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，呈現(xiàn)先增加后趨于恒值的 趨勢(shì)。圖5表明，當(dāng)反應(yīng)溫度為15°C，反應(yīng)時(shí)間超過150min后，吸光度趨于穩(wěn)定，反應(yīng)基本達(dá) 到平衡狀態(tài)；圖6表明，當(dāng)反應(yīng)溫度為23°C，反應(yīng)時(shí)間超過SOmin時(shí)，吸光度趨于恒值，反應(yīng) 達(dá)到平衡狀態(tài)，可至少穩(wěn)定至第150min ;圖7表明，在26°C下，當(dāng)反應(yīng)時(shí)間超過60min時(shí)，反 應(yīng)達(dá)到平衡，但當(dāng)反應(yīng)時(shí)間超過IOOmin后，吸光度呈現(xiàn)緩慢下降趨勢(shì)，說明反應(yīng)在第60min 至第IOOmin間保持穩(wěn)定狀態(tài)，可穩(wěn)定40min ;圖8表明，在30°C下，反應(yīng)平衡時(shí)間為50min， 反應(yīng)在第50min至第90min范圍內(nèi)保持平衡狀態(tài)，即平衡狀態(tài)可持續(xù)40min ;圖9表明，在 35°C下，反應(yīng)的平衡時(shí)間為30min，可穩(wěn)定至第60min，平衡狀態(tài)可持續(xù)30min ;圖10表明， 在40°C下，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)間為25min，可持續(xù)至第50min，平衡狀態(tài)可保持25min ;圖11表 明，在45°C下，反應(yīng)的平衡時(shí)間為15min，可穩(wěn)定至第30min，可保持15min。可見，隨著反應(yīng) 溫度的增加，反應(yīng)達(dá)到平衡所需時(shí)間逐漸縮短，同時(shí)，平衡保持時(shí)間亦有縮短趨勢(shì)。各溫度 下達(dá)到平衡所需時(shí)間及平衡持續(xù)時(shí)間列于表2。
[0038] 表2不同反應(yīng)溫度下反應(yīng)開始時(shí)間及結(jié)束時(shí)間
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