微乳液增敏罗丹明B氧化褪色光度法测定微量亚硝酸根

张莹琪，郭秤德，田丹丹，李 晓

（太原工业学院 化学与化工系，山西 太原 030008）

亚硝酸根广泛存在于环境、水体和食品中，人体摄入过多时会使正常血红蛋白被氧化成高铁血红蛋白，从而失去携氧功能， 导致组织缺氧。另外，它能与仲胺及酰胺类化合物反应生成具有致癌性的亚硝胺。因此，测定亚硝酸根是水质、环境、食品检测和监测的重要项目［1］。常见的亚硝酸根测定方法有电化学法［2］、色谱法［3］和光度法。其中，光度法可分为普通分光光度法、流动注射光度法、荧光光度法和动力学光度法［4-6］。采用催化动力学光度法测定亚硝酸根的研究较多［7-8］，但在微乳液介质中亚硝酸根催化溴酸钾氧化罗丹明B褪色反应的研究未见报道。微乳液因具有很强的增溶、增稳和增敏作用，已成为光度分析法的热点之一［9-11］。

本工作基于在稀磷酸中微乳液对亚硝酸根催化溴酸钾氧化罗丹明B褪色反应具有增敏作用的原理，建立了新的测定痕量亚硝酸根的催化动力学光度法，对微量亚硝酸根的测定结果令人满意。

1 实验部分

1.1 试剂和仪器

罗丹明B、磷酸、溴酸钾、亚硝酸钠、正戊醇、正庚烷、十六烷基三甲基溴化铵（CTMAB）：分析纯。

CTMAB微乳液：CTMAB、正戊醇、正庚烷、水的质量比为1∶0.9∶0.1∶98。

722 型分光光度计：上海精密科学仪器有限公司。

1.2 反应机理

在稀磷酸存在下，溴酸钾与罗丹明B的反应很慢；加入亚硝酸根后对反应起到了催化作用，亚硝酸根还原溴酸钾加速反应进行。亚硝酸根与反应生成Br-，很快Br-转化为Br2，Br2的生成促进了罗丹明B的氧化，导致罗丹明B的醌式结构被破坏，迅速褪色［12-13］。主要反应方程式见式（1）～（3）。

CTMAB微乳液对亚硝酸根催化溴酸钾氧化罗丹明B褪色反应起到良好的增敏作用，主要原因为：微乳液的存在改变了各物质所处的微环境，罗丹明B中的N和O原子具有高电子特性，可与CTMAB阳离子作用，有利于罗丹明B增溶富集于微乳液滴中；并且微乳液滴表面的CTMAB正电荷与存在库仑引力，有利于反应在微乳介质中进行。

1.3 实验方法

取两只25 mL容量瓶，分别依次加入1×10-4mol/L的罗丹明B溶液、1 mol/L的稀磷酸、0.1 mol/mL的溴酸钾溶液和0.50 mL CTMAB微乳液，其中一只加入适量的亚硝酸钠溶液，以蒸馏水定容，放置15 min。在20 ℃时，以蒸馏水为参比，在波长560 nm分别测定催化体系的吸光度（A）和非催化体系的吸光度（A0），计算lg（A0/A）。

2 结果与讨论

2.1 不同褪色体系的吸收光谱

不同褪色体系的吸收光谱图见图1。由图1可见：各曲线的形状和峰位相对一致，说明在本实验条件下各体系中没有新的络合物生成；由吸收峰强弱可见，亚硝酸根对溴酸钾氧化罗丹明B褪色反应有强烈的催化作用，且微乳液对该反应具有增敏作用。

图1 不同褪色体系的吸收光谱图

2.2 稀磷酸加入量的选择

在罗丹明B溶液加入量为0.50 mL、溴酸钾溶液加入量为0.60 mL、反应温度为20 ℃、反应时间为15 min的条件下，稀磷酸加入量对lg（A0/A）的影响见图2。由图2可见，当稀磷酸的加入量为1.50 mL左右时，lg（A0/A）最大且较为稳定。因此，选择稀磷酸加入量为1.50 mL较适宜。

图2 稀磷酸加入量对lg（A0/A）的影响

2.3 罗丹明B溶液加入量的选择

稀磷酸加入量为1.50 mL、溴酸钾溶液加入量为0.60 mL、反应温度为20 ℃、反应时间为15 min的条件下，罗丹明B溶液加入量对lg（A0/A）的影响见图3。由图3可见，当罗丹明B溶液的加入量为0.60 mL左右时，lg（A0/A）最大且较为稳定。因此，选择罗丹明B加入量为0.60 mL较适宜。

图3 罗丹明B溶液加入量对lg（A0/A）的影响

2.4 溴酸钾溶液加入量的选择

稀磷酸加入量为1.50 mL、罗丹明B溶液加入量为0.60 mL、反应温度为20 ℃、反应时间为15 min的条件下，溴酸钾溶液加入量对lg（A0/A）的影响见图4。由图4可见，当溴酸钾溶液的加入量为0.50 mL左右时，反应速率平稳。因此，选择溴酸钾加入量为0.50 mL较适宜。

图4 溴酸钾溶液加入量对lg（A0/A）的影响

2.5 反应温度的选择

稀磷酸加入量为1.50 mL、罗丹明B溶液加入量为0.60 mL、溴酸钾溶液加入量为0.50 mL、反应时间为15 min的条件下，反应温度对lg（A0/A）的影响见图5。

图5 反应温度对lg（A0/A）的影响

由图5可见：当反应温度为5～25 ℃时，随反应温度的升高，lg（A0/A）逐渐增大；当反应温度超过25 ℃后，继续升高反应温度，非催化反应速率加快，共存离子干扰程度增大，lg（A0/A）逐渐减小。为了操作方便，同时保证该方法具有良好的灵敏性和选择性，选择反应温度为20 ℃。

2.6 工作曲线、检出限、灵敏度

在最佳实验条件下，以lg（A0/A）为纵坐标，以ρ为横坐标，绘制工作曲线（见图6）。由图6可见，在ρ= 0.048～0.800 μg/mL的范围内，lg（A0/A）与ρ之间存在线性关系，线性回归方程为lg（A0/A） = 0.728ρ+ 0.002，r=0.995 0，计算得出本方法的检出限为0.003 0 μg/mL，拟合直线的斜率为0.728。同法测定不加微乳液时，lg（A0/A）～ρ工作曲线的线性回归方程为lg（A0/A） = 0.180ρ）+ 0.030，r= 0.994 4，拟合直线的斜率为0.180。由此可见，加入微乳液后催化反应的灵敏度增大了3倍。

图6 工作曲线

2.7 共存离子的影响

在最佳实验条件下，对ρ=0.10 μg/mL的褪色体系进行常见离子的干扰实验。实验结果表明，共存离子对ρ的测定结果无干扰的含量上限为：1 000倍的K+，Na+，800倍的Ca2+，Ba2+，I-；500倍的Fe2+，Pb2+；100倍的Al3+，Zn2+，Mg2+，Cr（Ⅲ），Hg2+；50倍的Cu2+，Co2+，Ni2+，F-；20倍的2.5倍的Mn2+。

2.8 水样的测定结果

对水样进行了加标回收测定（n=5），测定结果见表1。由表1可见，回收率为98.5%～101.2%，相对标准偏差小于3.18%。

表1 水样的测定结果

3 结论

a）基于微乳液对亚硝酸根催化溴酸钾氧化罗丹明B褪色反应具有增敏作用的原理，建立了新的测定痕量亚硝酸根的催化动力学光度法。

b）该方法的最佳反应条件为：1×10-4mol/L的罗丹明B溶液加入量0.60 mL，1 mol/L的稀磷酸加入量1.50 mL，0.1 mol/mL的溴酸钾溶液0.50 mL，反应温度20 ℃，反应时间15 min。

c）对亚硝酸根测定的线性范围为ρ（NO2-）=0.048～0.800 μg/mL， 检出限为0.003 0 μg/mL。加入微乳液后催化反应的灵敏度增大了3倍。

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