双硫腙分光光度法测定水中微量锌方法的改进

俞静,李文秀,王雪枫,黄雪莉

（石油天然气精细化工教育部和自治区重点实验室、新疆大学化学化工学院,新疆乌鲁木齐 830046）

工厂排放的废水中，含有大量锌化合物，对环境水体带来严重的污染，危害人体健康。锌是人体内必需的微量元素之一，体内锌的缺乏或过量常会引起某些疾病。因此测定锌的含量在临床上、工业污水处理和生活饮用水等方面有重要的价值。测定水中锌含量方法主要有双硫腙水相分光光度法、火焰原子吸收光谱法和双硫腙四氯化碳分光光度法[1]。双硫腙水相法重复性较差，原子吸收法简便快速[2],但所需设备价格昂贵，还无法在基层单位普遍使用。GB/T 575016-2006《生活饮用水标准检验方法》（简称图标）中提供的测试方法双硫腙分光光度法选择性好,灵敏度较高，仪器廉价，方法易于普及[3]。

但是双硫腙分光光度法中所用的药品和试剂萃取、提纯过程繁琐、费时[4]，工作曲线线性相关性差[5]，影响因素多，通过改进，建立了一种稳定准确测定水中锌的方法,对于小型水处理厂和基层实验研究更具有适用性。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

1.1.1 仪器

754紫外-可见分光光度计（上海菁华科技仪器有限公司）；电子分析天平（北京赛多利斯天平有限公司）；磁力搅拌器（金坛市医疗仪器厂）；60mL分液漏斗；25mL玻璃磨口比色管。

实验所用的玻璃仪器洗净后均需用硝酸（1+1）避光浸泡数小时，再用蒸馏水冲洗干净，阴干备用。

1.1.2 试剂

硫酸锌(天津市河东区红岩试剂厂)，硅酸钠（天津市风船化学试剂科技有限公司），其余试剂均同GB/T 12151-2005和GB/T 5750.6-2006，试验所用药品均为分析纯，水为蒸馏水。

1.2 实际水样的制取

根据GB/T 12151-2005配制100FTU福马肼浊度标准液。取一定体积的福马肼标准液，加入适量的聚硅酸锌絮凝剂[6，7]。经快搅、慢搅和沉降步骤后，得到聚硅酸锌絮凝剂处理液，用吸管收集液面下2cm左右处的上清液得到含锌水样，作为测试水样使用。

1.3 方法改进

在国标的基础上，分别进行了如下的改进：(1)在改进法中，用比色管替换分液漏斗。

(2)按照国标法5.3.5中绘制标准曲线和测定多个试样时，是将锌标准液一次加入到多个分液漏斗中，一批次加入缓冲溶液、硫代硫酸钠溶液等，再加入双硫腙四氯化碳溶液，经振荡、静置分层后，进行测试。但由于双硫腙易被空气氧化，造成测试误差。在该改进实验中，只配制单个混合标准液或试样进行测试。完毕后，再配制下一个样液，这样可以防止双硫腙的氧化，造成实验的误差。

(3)国标中是在临用前，吸取适量双硫腙四氯化碳储备溶液（见国标5.3.3.1），用四氯化碳稀释约30倍，至吸光度为0.4。在该改进试验中，比色管中加入双硫腙四氯化碳显色剂之前，先确定显色剂的准确吸光度值，然后立即将显色剂加入到比色管中，并进行测试。

1.4 操作步骤

改进的具体实验步骤如下：

1.4.1 吸取被测水样（水样锌含量不超过5μg）于25.0mL比色管中，用蒸馏水稀释至10.0 mL。

1.4.2 向比色管中加入5.0mL缓冲溶液，振荡，再加1.0mL硫代硫酸钠溶液，混匀。

1.4.3 将双硫腙四氯化碳溶液的吸光度值调到0.400±0.005（以四氯化碳为参比，波长 535nm，1cm比色皿），然后移取10mL加入到1.4.2中的比色管中，塞上涂有凡士林的磨口塞子，来回倒转4min，静置2min，吸出水层，最后吸取有机相的中间层液体，于535nm波长，用1cm比色皿，以四氯化碳为参比，测量其吸光度值。

1.4.4 工作曲线中标准系列的测定，分别移取锌标准使用溶液 (ρ（Zn）=1μg/mL)0 mL、0.50 mL、1.00 mL、2.00 mL、3.00 mL、4.00 mL、5.00 mL，各加蒸馏水至10.0 mL，并依次重复1.4.1～1.4.3步骤，测量7支比色管中有机相的吸光度值。

1.4.5 对被测实样吸光度的测定，重复1.4.1～1.4.3步骤，测量比色管中有机相的吸光度值。

1.4.6 绘制工作曲线，并查出样品中锌的质量，计算出所需结果。

2 结果与讨论

2.1 双硫腙四氯化碳溶液吸光度值的调整

将双硫腙四氯化碳溶液吸光度值依次调整到0.400±0.005、0.406～0.410、0.410～0.416 范围，对含量为3.0 mg/L的锌标准溶液进行测定。萃取相吸光度值和所测锌离子浓度见下表1。

表1 显色剂的吸光度值对测定结果的影响

由表1数据可见，将显色剂吸光度值调整到0.400±0.005时，所测出的锌离子浓度为3.010mg/L，其相对标准偏差为0.24%，与其它数据相比较精度最高。

在pH为4.0～5.5的醋酸盐缓冲介质中，锌离子与双硫腙形成红色螯合物，该螯合物不溶于水，须被四氯化碳萃取后以混色法测定其浓度[8]，而双硫腙四氯化碳溶液作为显色剂本身呈绿色，并且浓度越高绿色越深，与红色螯合物的混色就越深，从表1中可以看出，其吸光度值就越高。因此在加入显色剂前，将显色剂的吸光度值调节到0.400±0.005范围内，可以提高测试精度。

2.2 储备液稳定性测试

在国标5.3.3.1中规定，一次配制好储备液后放置在冰箱中备用，在较低温度下可减缓双硫腙的氧化。但实验中发现，即使在较低温度下也不能减小氧气对双硫腙的氧化，结果见表2。

表2 不同时间锌标准系列吸光度值

将储备液稀释后得到表中的显色剂。由表2的数据可知，在第一天空白样的吸光度平均值为0.485，第三天平均吸光度为0.503，相差3.7%。说明低温并不能保证双硫腙不被空气氧化，只能减缓。另外两天所得到的工作曲线数值也可看出，标准曲线的斜率不同，必然会影响测试数据的准确性。

所以，在测定水样前，先测定空白样吸光度值，若吸光度值升高，则需要重新绘制工作曲线，再进行测定。

2.3 工作曲线

分别用国标法和改进法测定锌标准系列，测定结果见表3。

表3 两法测定锌标准系列结果

由表3可知，空白样国标法和改进法的吸光度分别为0.612和0.503，改进法空白样的吸光度值明显低于国标法，二者相差17.8%。而改进法空白样的吸光度接近显色剂的吸光度值，空白样品的吸光度值降低，说明采用分别配制的方法可以减弱双硫腙氧化程度对测试的影响，和将双硫腙四氯化碳溶液的吸光度值调到0.400±0.005，能够提高实验精度，且线性相关性提高0.9990以上。

通过重复测定绘制工作曲线，都能够保持线性相关系数达到0.9990以上，说明实验重复性好。

2.4 精密度试验

用改进法对低、中、高浓度合成的已知锌浓度水样重复测定6次，结果见表4。

表4 改进法精密度试验

该方法测定低、中、高浓度合成水样的相对标准偏差RSD均小于5%，表明该法精密度较好。

2.5 准确度试验

取水样做8次加标回收试验，结果见表5。

表5 加标回收试验结果

加标回收实验是化学分析常用的实验方法，是方法验证的主要内容之一，也是重要的质控手段，回收率是判定分析结果准确度的量化指标。由表5可知回收率在94.2%～104.6%，加标回收率范围一般在95.0%～105.0%，实验结果表明该法的准确度达到实验要求。

2.6 试样测定

用改进法测定聚硅酸锌絮凝剂处理后的水样，测试残留锌含量，并与火焰原子吸收光谱法进行对比实验。结果见表6。

表6 水样测定结果

两种测试方法经配对t检验，结果无显著性差异（t=-1.481＜t0.05（9）=2.62）[9]，P＞0.05。

2.7 实验仪器的改换

在国标法中配制混合液的过程中使用分液漏斗，发现分液漏斗有容易破碎、难于清洗、易漏液等问题存在。尤其是在清洗过程，分液漏斗的斗体不规则、流液管和活塞很难清洗彻底，此外浸泡时需要消耗较多的硝酸，会增加酸消耗量和更苛刻的操作要求。为避免这些不利因素，将60mL的分液漏斗替换为25mL的玻璃磨口比色管。比色管价格便宜，不易破损[10]，且体积小可降低酸消耗，易于清洗彻底，不易漏液，可明显减少清洗工作量和测试成本。另外将比色管来回倒转4min时，由于体积小能更好的振荡，使有机相和水相完全混合，而且动作的均一性能够保证对锌的萃取率达到一致，使试验更加简易和精确。

2.8 实验仪器的处理

锌广泛存在于橡胶、涂料、油漆中。玻璃仪器外面有时用白色漆标明刻度等信息，其中的锌会对测试产生影响。所以，实验选用的比色管及移液管在初次使用之前，需在稀硝酸（1+1）中浸泡1 h，再将管壁外的油漆刮洗掉。实验中不能使用橡胶塞，避免造成严重的锌污染[11]。

造成实验空白值高及实验测定精度低的原因，关键是实验仪器的清洗。本改进实验对比色管及玻璃滴管，使用之前用双硫腙四氯化碳使用液和无水乙醇冲洗一遍[12]，用洗衣粉水泡洗洗去管壁上的有机物，经自来水冲洗干净后用蒸馏水润洗，用硝酸避光浸泡至少6 h，最后用蒸馏水冲洗干净，阴干备用。实验发现，在用硝酸浸泡之前，按以上步骤将玻璃仪器清洗干净，只需浸泡6 h左右即可，不需要按照国标要求浸泡过夜，并不影响实验的精度。这样可节约将近一半试验时间。

2.9 实验药品提纯的精简

国标中规定，如果药品不纯，则需要进行一系列相关的萃取提纯过程。在实验过程中发现，萃取提纯过程繁琐，难以操作，并且会浪费大量的有机物。经过实验表明只要药品采用分析纯，都可以满足实验要求，无需萃取提纯，这样减少很大一部分的工作量。

3 结论

（1）用比色管替代分液漏斗，能够更充分、均一的振荡,提高试验结果的稳定性和重复性,同时降低试验成本和工作量。

（2）将试样逐个配制测定，可以减少双硫腙氧化带来的误差，使试验重复性得到提高。

（3）加入相同范围吸光度值的显色剂，提高实验结果重复性。

［1］吕会静.水相双硫腙分光光度法测定水中锌方法探讨 [J].科技致富向导，2011，30：251.

［2］董仁杰.火焰原子吸收光谱法测定污泥中铜锌铅镉镍[J].理化检验-化学分册，2002,38（10）：500-501.

［3］王丽敏，李英华，魏香红.大米中锌含量的测定[J].理化检验-化学分册，2003,39（9）：545-546.

［4］张鸾.束胶分光光度法测定食品中的锌 [J].中国医药指南，2008，6（4）：115.

［5］祁成华，郑新秀，严香文.双硫腙比色法测定锌实验条件的改进[J].干旱环境监测，1996，51（4）：246-247.

［6］Zeng Yubin,Junboum Park.Characterization and coagulation performance of a novel inorganic polymer coagulant-Polyzincsilicate-sulfate[J].Colloids and Surfaces A:Phyrsicochemical and Engineering Aspects,2009,334（1-3）:147-154.

［7］韩清芬，王雪枫，马凤云，等.聚硅酸锌絮凝剂的研制和性能[J].新疆大学学报（自然科学报），2012 ，29（3）：328-332.

［8］王鲁民，林连兵，胡亮，等.双硫腙水相法测水体中锌离子浓度的改进[J].云南冶金，2006，35（3）：62-63.

［9］武汉大学.分析化学[M].北京市:高等教育出版社，2006：249-250.

［10］石帮辉.双硫腙分光光度法测定水中微量锌[J].华南预防医学.2004，30（5）：56-57.

［11］周明聪.双硫腙分光光度法在水质分析中的应用 [J].地方病通报，2007，22（2）：92-93.

［12］付宇红.双硫腙分光光度法测锌的补充 [J].云南环境科学，1996，15（1）：64.