用紫外吸收光谱法测定水中的总酚X
侍霞
( 盐城生物工程高等职业技术学校, 江苏盐城224051)
摘要: 采用紫外吸收光谱法测定水中的总酚, 是以同一个水样酸化后作参比液, 碱化后作测定液,
在选定的波长处进行测定。对对硝基酚、邻硝基酚、2, 4- 二硝基酚和苯酚进行了研究, 并与国家标准方
法4- 氨基安替比林法进行比较。该方法测定结果的准确度、精密度、回收率都较高, 能满足分析的要求,
且快速、简便、成本低、易于实现自动化分析, 可用于测定含酚量较高的水样。
关键词: 紫外吸收光谱法; 4- 氨基安替比林法; 硝基酚; 苯酚
引言
工业废水中含有酚类。水体遭受酚污染后, 低浓
度时会影响鱼类的回流繁殖, 浓度为0. 1～0. 2mg / L
时, 鱼肉有酚味, 浓度更高会引起鱼大量死亡。人长
期饮用被酚污染的水会引起头晕、贫血及各种神经
系统病症, 许多酚及衍生物对人有显著的致突变作
用。硝基酚对人体和哺乳动物都有毒性, 在生物体内
易被酶转化为亚硝基和羟胺基衍生物, 这些衍生物
可生成亚铁血红蛋白或亚硝基胺, 前者能与氧结合,
后者是致癌物〔2〕。一些硝基酚毒性大且难以生物降
解, 会在环境中产生积累, 如2- 硝基酚、4- 硝基酚
和2, 4- 二硝基酚毒性较大, 被美国环保局列入“优
先控制污染物名单”,
美国环保局建议自然水体中这
3 种物质的浓度控制在0. 1mg / L 以下。美国环保局
还制定了硝基酚排放的预处理标准, 用于限制合成
纤维、热塑树脂、热固树脂等日用有机化学品和特殊
有机化合物生产过程中硝基酚的排放。因此, 急需找
到一种简便快速准确地监测水中酚含量的分析方
法。
目前, 酚类的检测方法较多, 有4- 氨基氨替比
林- 直接分光光度法、4- 氨基氨替比林- 氯仿萃取
分光光度法、溴酸钾法等〔1〕。
一般化验室对水中酚的测定是采用4- 氨基氨
替比林- 直接分光光度法。此法的分析原理是在
pH10±2 的介质中, 在氧化剂铁氰化钾的存在下,
与4- 氨基氨替比林反应, 生成橙红色的吲哚酚氨替
比林染料, 在最大吸收波长处进行测定。这种方法的
缺点是所采用的试剂不稳定, 当羟基对位或邻位有
取代基时, 有些取代基阻止显色反应〔3〕〔10〕。
本文采用紫外吸收光谱法测定水中的总酚, 以
同一个水样酸化后作参比液, 碱化后作测定液, 在选
定的波长处, 对样品进行测定。并对这种方法测定的
准确度和精密度等进行了讨论, 并与4- 氨基氨替比
林光度法进行对照〔5〕。
1 实验部分
1. 1 仪器与试剂
1. 1. 1 仪器
紫外可见分光光度计( U V/ VIS916, 澳大利亚
GBC 公司) ; 1cm 石英比色皿电子天平( FAL004N,
上海民桥精密科学仪器有限公司) 。
1. 1. 2 试剂
1邻硝基酚、对硝基酚、2, 4- 二硝基酚、苯酚
( 均为分析纯) 。
o邻硝基酚标准液: 准确称取邻硝基酚0. 1000
～0. 1500g 于100mL 小烧杯中, 加水溶解后移入
100ml 容量瓶中, 用水稀释至标线, 得邻硝基酚的贮
备液, 再从该溶液中移取10. 00mL 溶液定容至
100ml 容量瓶中。( C= 1. 0245mmol / L )
?对硝基酚标准液: 配制方法同( 2) 。( C = 1.
0302mmol / L )
?2, 4- 二硝基酚标准液: 配制方法同( 2) 。( C
= 0. 2196mmol / L )
?苯酚标准液: 配制方法同( 2) 。( C = 1.
105mmol/ L )
?盐酸溶液( C= 0. 1mol/ L )
?氢氧化钠溶液( C= 0. 1mol / L )
à实验用水均为二次蒸馏水。
á缓冲溶液: 称取10g 氯化铵溶于50mL 氨水
中, 得pH = 10±2 的缓冲溶液〔4〕。
○10 铁氰化钾溶液: 称取4g 铁氰化钾溶于50mL
2008 年第19 期内蒙古石油化工 11
X 收稿日期: 2008- 05- 12
作者简介: 侍霞( 1973- ) , 女, 江苏盐城人, 盐城生物工程高等学校讲师, 在读硕士研究生, 主要从事化工产品对环境的
影响研究。
水中, 得80g/ L 铁氰化钾溶液〔4〕。
○11 4- 氨基氨替比林溶液: 称取1g 4- 氨基氨替
比林溶于50mL 水中; 得20g / L 4- 氨基氨替比林溶
液, 使用后应放入冰箱中保存〔4〕。
1. 2 测定方法
1. 2. 1 测定波长的确定
移取对硝基酚、邻硝基酚、2 , 4- 二硝基酚、苯酚
标准使用液各0. 80mL , 分别置于10. 0mL 比色管
中, 加水稀释至刻度, 摇匀。以水为空白, 用紫外可见
分光光度计, 在波长200nm～500nm 范围内扫描, 绘
制吸收曲线, 确定几种硝基酚的最大吸收波长。
移取对硝基酚、邻硝基酚、2 , 4- 二硝基酚、苯酚
标准使用液各0. 80ml , 分别置于10. 0ml 比色管中,
加入几滴N aOH ( pH = 10) , 此时硝基酚已成为硝
基酚钠, 加水稀释至刻度, 以水为空白, 用紫外可见
分光光度计, 在波长200nm～500nm 范围内扫描, 绘
制吸收曲线, 确定几种硝基酚钠的最大吸收波长〔6〕。
1. 2. 2 标准曲线的绘制
( 1) 对硝基酚钠标准曲线的绘制
分别移取0. 00ml、0. 10ml、0 . 20ml、0. 30ml、0.
40ml、0. 50ml、0. 60ml 对硝基酚标准溶液各两份,
分别放入10. 0ml 比色管中, 向第一份中加入几滴0.
1mol/ L 盐酸, 向第二份中加入几滴1mol/ L 氢氧化
钠溶液加水稀释至标线, 混Ks4XDTA5MT匀。以酸性标样作参比, 以碱性标样作测定样, 用1cm 石英比色皿, 在波长
400nm 处, 测定各自的吸光度〔6〕〔8〕〔11〕。以浓度为横坐标, 吸光度为纵坐标, 绘制标准曲线, 得浓度校正方
程( 1) 。
( 2) 邻硝基酚钠标准曲线的绘制
分别移取0. 00ml、0. 50ml、1 . 00ml、1. 50ml、2.
00ml、2. 50ml、3. 00ml 邻硝基酚标准溶液各两份,
分别放入10. 0ml 比色管中, 向第一份中加入几滴0.
1mol/ L 的盐酸, 向第二份中加入几滴1mol / L 的氢
氧化钠溶液加水稀释至标线, 密塞、混匀。以酸性标
样作参比, 以碱性标样作测定样, 在波长414nm 处用
1cm 石英比色皿测定各自的吸光度〔6〕〔12〕。以浓度为
横坐标, 吸光度为纵坐标绘制标准曲线, 得浓度校正
方程( 2) 。
( 3) 2, 4- 二硝基酚钠标准曲线的绘制
分别移取0. 00ml、0. 40ml、0 . 80ml、1. 20ml、1.
60ml、2. 00ml、2. 50ml 对硝基酚标准溶液各两份,
分别放入10. 0ml 比色管中, 向第一份中加入几滴0.
1mol/ L 的盐酸, 向第二份中加入几滴1mol / L 的氢
氧化钠溶液加水稀释至标线, 密塞、混匀。以酸性标
样作参比, 以碱性标样作测定样, 在波长378nm 处用
1cm 石英比色皿测定各自的吸光度〔6〕〔9〕。以浓度为
横坐标, 吸光度为纵坐标绘制标准曲线, 得浓度校正
方程( 3) 。
( 4) 苯酚钠标准曲线的绘制
分别移取0. 00ml、0. 10ml、0. 20ml、0 . 30ml、0.
40ml、0 . 50ml、0 . 60ml 苯酚标准溶液各两份, 分别
放入10. 0ml 比色管中, 向第一份中加入几滴0.
1mol / L 的盐酸, 向第二份中加入几滴1mol / L 的氢
氧化钠溶液加水稀释至标线, 密塞、混匀。以酸性标
样作参比, 以碱性标样作测定样, 在波长233nm 处用
1cm 石英比色皿测定各自的吸光度〔5〕。以浓度为横
坐标, 吸光度为纵坐标绘制标准曲线, 得浓度校正方
程( 4) 。
1. 2. 3 含酚试样的测定
1. 2. 3. 1 紫外吸收光谱法( UV 法)
取含酚试样两份, 一份酸化作为参比, 另一份碱
化作测定样, 在选定的波长处测定吸光度, 根据浓度
校正方程( 4) 计算水样中总酚含量( mol / L ) 。
1. 2. 3. 2 4- 氨基氨替比林( 4- A A P 法)
4- 氨基氨替比林分光光度法测定水中挥发酚
含量是国家标准方法。它是根据酚类化合物在pH
= 10. 0±0. 2 的介质中, 在铁氰化钾的存在下, 与4
- 氨基氨替比林反应, 生成橙红色的吲哚酚氨替比
林染料, 在510nm 处有最大吸收峰〔3〕〔10〕。
显色反应受酚环上取代基的种类、位置、数目等
影响, 邻硝基酚、对硝基酚、2, 4- 二硝基酚与4- 氨
基氨替比林不产生显色反应。这主要是因为硝基阻
止了酚类氧化成醌型结构。因此本文主要讨论, 用4
- 氨基氨替比林分光光度法测定苯酚的含
量〔2〕〔3〕〔10〕。
( 1) 标准曲线
分别移取0. 00ml、0. 10ml、0. 20ml、0. 30ml、0.
40ml、0. 50ml 苯酚标准使用液各一份, 分别放入10.
0ml 比色管中, 加2- 3 滴缓冲溶液, 摇匀; 加3- 4 滴4-
氨基氨替比林溶液, 摇匀; 再加3- 4 滴铁氰化钾溶液, 再
加水至标线, 摇匀, 放置10min 立即于510nm 波长处, 以
水为参比测定其吸光度。以浓度为横坐标, 吸光度为纵坐标, 绘制标准曲线〔4〕。得到浓度校正方程( 5) : A = 11. 664C- 0. 0017, R 2= 0. 9998。
( 2) 对照试验
分别移取0. 15ml、0. 25ml、0. 45ml、0. 55ml 苯
酚标准溶液( C = 1. 105mmol / L ) 各两份, 分别置于
10. 0ml 比色管中, 向第一份中加入几滴0. 1mol / L
盐酸, 向第二份中加入几滴1mol / L 氢氧化钠溶液,
加水稀释至标线, 混匀。以酸性标样作参比, 以碱性
标样作测定样, 在波长233nm 处, 用1cm 比色皿, 分
别测定吸光度。根据浓度校正方程( 4) 计算相应的浓
12 内蒙古石油化工2008 年第19 期度。
分别移取0. 15ml、0. 25ml、0. 45ml、0. 55ml 苯
酚标准使用液( C = 1. 105mmol / L ) 各一份, 分别放
入10. 0mL 比色管中, 加2- 3 滴缓冲溶液, 摇匀; 加3
- 4 滴4- 氨基氨替比林溶液, 摇匀; 加3- 4 滴铁氰
化钾溶液, 加水至10ml 标线, 摇匀, 放置10min。立即
于510nm 波长处, 以水为参比测定其吸光度〔4〕。根据
浓度校正方程( 5) 计算相应的浓度。
2 结果与讨论
2. 1 测定波长的确定
4 种硝基酚在水溶液和碱性介质中的最大吸收
波长见表1。
表1 4 种硝基酚及其钠盐的最大吸收波长( nm)
对硝基酚邻硝基酚2, 4- 二硝基酚苯酚
硝基酚314 278 261 211
钠盐400 414 378 233
从表1 可以看出, 在碱性介质中, 4 种硝基酚已
成为硝基酚钠, 其最大吸收峰发生了红移, 且吸收峰
强度增加, 特征性强、灵敏度高。
2. 2 标准曲线及线性范围
4 种硝基酚钠的标准曲线及线性范围, 见图1～
图4。
从图1～图4 可以看出, 对硝基酚钠的线性范围
在0. 051～0. 51mmol / L , 邻硝基酚钠线性范围0～0.
2561mmol / L , 2, 4- 二硝基酚钠线性范围在0～0.
0549mmol / L , 苯酚钠线性范围在0～0. 0663mmol/
L 。
2. 3 准确度与精密度
2. 3. 1 对硝基酚钠的准确度和精密度
表2 不同浓度的对硝基酚钠测定结果
吸光度0. 206 0. 197 0. 204 0. 204 0. 208 0. 197
浓度
( mol/ L )
0. 01045 0. 00999 0. 01035 0. 01035 0. 01056 0. 01004
吸光度0. 616 0. 599 0. 593 0. 623 0. 597 0. 623
浓度
( mol/ L )
0. 03184 0. 03095 0. 03064 0. 0322 0. 03085 0. 0322
分别移取0. 10ml、0. 30ml 对硝基酚( C = 1.
0302mmol / L ) 各6 份, 稀j?猍j?skj?释至10. 0ml, 浓度分别为0. 01030mmol / L 、0. 03091mmol / L 分别测定其吸光
度, 根据浓度校正方程( 1) 计算相应的浓度, 结果见
表2。
不同浓度的对硝基酚钠水样, 6 次平行测定结
果见表3。
表3 对硝基酚的准确度及精密度
配制浓度
( mol / L )
测得浓度
均值( mol/ L )
相对误差
( %)
标准偏差
S
相对标准
偏( %)
t 值
0. 01030 0. 01029 - 0. 1 0. 00023 2. 2 0. 13
0. 03091 0. 03145 0. 8 0. 00072 2. 3 1. 85
P = 0. 95, f = 5 时t= 2. 57。用t 检验法检查发
现, 对硝基酚的样本平均值与标准值之间无显著性
差异。结果表明, 本法具有较好的准确度和精密
度〔13〕。
2008 年第19 期侍霞用紫外吸收光谱法测定水中的总酚 13 2. 3. 2 邻硝基酚钠准确度和精密度
分别移取0. 50ml、1 . 50ml、2 . 50ml 邻硝基酚钠
( C= 1. 0245mmol/ L ) 各6 份, 稀释至10. 0ml , 浓度分
别为0. 05122mmol / L 、0. 1537mmol / L 、0.
2561mmol / L 分别测定其吸光度, 根据浓度校正方
程( 2) 计算相应的浓度, 结果见表4。
表4 不同浓度的邻硝基酚测定结果
吸光度0. 09 0. 091 0. 089 0. 089 0. 089 0. 092
浓度(mol / L ) 0. 0504 0. 0510 0. 0498 0. 0498 0. 0498 0. 0516 吸光度0. 264 0. 257 0. 268 0. 268 0. 257 0. 264
浓度(mol / L ) 0. 1520 0. 1479 0. 1543 0. 1543 0. 1479 0. 1520 吸光度0. 436 0. 441 0. 435 0. 422 0. 434 0. 424
浓度(mol / L ) 0. 2524 0. 2553 0. 2518 0. 2442 0. 2512 0. 2454 不同浓度的邻硝基酚钠水样, 6 次平行测定结
果见表5。
表5 邻硝基酚的准确度及精密度
配制浓度
( mol/ L )
测得浓度
均值( mol/ L )
相对误差
( %)
标准偏差
S
相对标准
偏差( %)
t 值
0. 051 23 0. 05042 - 1. 7 0. 00085 1. 7 2. 29
0. 1537 0. 1514 - 1. 4 0. 0033 2. 1 1. 71
0. 2561 0. 2500 - 1. 7 0. 0059 2. 4 2. 52
P= 0. 95, f = 5 时t= 2. 57。〔13〕用t 检验法检查
发现, 邻硝基酚的样本平均值与标准值之间无显著
性差异。结果表明, 本法具有较好的准确度和精密
度。
2. 3. 3 2, 4- 二硝基酚钠准确度和精密度
分别移取0. 20ml、1. 50ml、2. 50ml 2, 4- 二硝
基酚钠( C = 0. 2196mmol / L ) 各6 份, 稀释至10.
0ml , 浓度分别为0. 004392mmol/ L 、0. 03294mmol/
L 、0. 0549mmol / L 分别测定其吸光度, 根据浓度校
正方程( 3) 计算相应的浓度, 结果见表6。
表6 不同浓度的2, 4- 二硝基酚测定结果
吸光度0. 060 0. 061 0. 062 0. 063 0. 061 0. 062
浓度(mol / L ) 0. 00422 0. 00430 0. 00439 0. 00447 0. 00430 0. 00439 吸光度0. 398 0. 414 0. 413 0. 400 0. 410 0. 412
浓度(mol / L ) 0. 0323 0. 0336 0. 0335 0. 0335 0. 0333 0. 0335
吸光度0. 665 0. 655 0. 665 0. 674 0. 633 0. 666
浓度(mol / L ) 0. 0545 0. 0536 0. 0545 0. 0552 0. 0518 0. 0545 不同浓度的2, 4- 二硝基酚水样, 6 次平行测定
结果见表7。
表7 2, 4- 二硝基酚的准确度及精密度
配制浓度
( mol/ L )
测得浓度
均值( mol/ L )
相对误差
( %)
标准偏差
S
相对标准
偏差( %)
t 值
0. 004 39 0. 00434 - 1. 1 0. 000087 2. 0 1. 38
0. 0329 0. 0331 0. 5 0. 00058 1. 8 0. 67
0. 0549 0. 0540 - 0. 5 0. 00137 2. 5 1. 58
P= 0. 95, f = 5 时t= 2. 57。〔13〕用t 检验法检查
发现, 2, 4- 二硝基酚的样本平均值与标准值之间无
显著性差异。结果表明, 本法具有较好的准确度和精
密度。
2. 3. 4 苯酚准确度和精密度
分别移取0. 10ml、0. 30ml、0. 50ml 邻硝基酚钠
( C= 1. 105mmol / L ) 各6 份, 稀释至10. 0ml , 浓度分
别为0. 01105mmol/ L 、0. 05525mmol / L 、0.
05525mmol / L 分别测定其吸光度, 根据浓度校正方
程( 4) 计算相应的浓度, 结果见表8。