阻抑光度法测定痕量乙醇的研究

陈 红（1.河北省环境保护开发总公司，石家庄 050000；2.河北省环境保护产业协会，石家庄 050000）

阻抑光度法测定痕量乙醇的研究

陈 红1，2
（1.河北省环境保护开发总公司，石家庄 050000；2.河北省环境保护产业协会，石家庄 050000）

文章研究了在稀硫酸介质中，乙醇阻抑高碘酸钾氧化中性红褪色反应的各种反应条件，建立了阻抑光度法测定痕量乙醇的新方法。讨论了体系酸度、试剂浓度、反应温度、反应时间、干扰离子等因素对反应体系的影响。选择530nm作为测定波长，确定了阻抑反应的最佳条件。在所选择的试验条件下，方法的线性范围为1.0～7.0μg/25mL，检测限为4×10-6g/L。表观摩尔吸光系数ε=3.68×104L/mol·cm。对该方法进行了精密度测定，其相对标准偏差RSD＜5%。该方法用于水样中痕量乙醇含量的测定，并进行了加标回收试验，平均回收率为98.6%～98.7%。

阻抑光度法；痕量；乙醇；高碘酸钾；中性红

乙醇是一种重要的化工原料，广泛用于化工、制药等，但是含有乙醇的废水排放到环境中，会对水体造成较大影响。因此对乙醇的测定是环境检测中一项重要内容。本文综合运用环境工程专业相关理论和试验研究手段设计一种灵敏度高、选择性好的阻抑光度法，应用于实际样品中痕量乙醇的测定。

1　主要仪器、试剂与方法

1.1主要仪器

VIS-7220型分光光度计（北京瑞利分析仪器公司），1cm比色皿；601超级恒温水浴锅（江苏省金坛市医疗器械厂）；电子分析天平；50mL具塞比色管，试管架；10mL、50mL、100mL、250mL、500mL、1000mL容量瓶；1mL、2mL、5mL和10mL吸管；100mL、250mL、500mL烧杯。

1.2主要试剂

1.0×10-2mol/LKIO4溶液：称取1.15g KIO4（分析纯，天津市光复精细化工研究所）于小烧杯中，加少量蒸馏水溶解，移入500mL容量瓶中加水稀释至刻度摇匀，避光冷存于容量瓶中。

1.0×10-2mol/L中性红水溶液：准确称取0.144g中性红（指示剂，天津市大茂化学试剂厂）于小烧杯中，先加少量蒸馏水溶解，移入500mL容量瓶中加水稀释至刻度摇匀，避光冷存于容量瓶中。

5.0×10-3mol/LH2SO4溶液：取16.6mL浓硫酸（分析纯，唐山市路北区化工厂）慢慢加到50mL蒸馏水中，冷却后用水稀释至200mL，得到1.5mol/LH2SO4溶液，再取1mL上述溶液，用蒸馏水稀释至300mL。

1mg/mL（2.2×10-2mol/L）乙醇储备液：取1.3mL无水乙醇于1000mL容量瓶中，加水稀释至刻度摇匀，避光冷存。

1μg /mL（2.2×10-5mol/L）乙醇标准工作液：取1mL乙醇储备液于1000mL容量瓶中，加水稀释至刻度摇匀。

1.3试验方法

取两支50mL具塞比色管，其中一支加入3.0mL乙醇标准工作溶液（阻抑反应体系，吸光度为A），另一支不加（非阻抑反应体系，吸光度为A0）。在两支比色管中均依次加入2.5mL中性红溶液，0.7mLH2SO4溶液，0.4mLKIO4溶液，两者均用水稀释至25mL，摇匀。然后将两者同时放入100℃水浴中加热10分钟后，迅速取出比色管并开启玻璃塞，流水冷却4分钟，在波长530nm处，以蒸馏水作参比，用1cm比色皿测定吸光度A和A0，计算ΔA = A-A0。

2　结果与讨论

2.1吸收曲线

按照试验方法，改变入射光波长，在450nm、460nm、470nm、480nm、490nm、500nm、510nm、520nm、530nm、540nm、550nm、560nm、570nm、580nm、590nm、600nm处以蒸馏水作参比，分别测定中性红溶液、阻抑反应体系和非阻抑反应体系的吸光度，并绘制吸收曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，见图1。

图1　吸收曲线

由图1可知，比较曲线Ⅰ和Ⅱ可知，在催化剂作用下，KIO4使中性红褪色很快，曲线Ⅱ在曲线Ⅰ和Ⅲ之间，说明乙醇对该褪色反应有阻抑作用。三条曲线均有峰值且峰值在530nm即阻抑反应、非阻抑反应和中性红水溶液三个体系的最大吸收波长均在530nm，故选择530nm作为测定波长。

2.2条件试验

2.2.1酸介质选择

分别试验了5×10-3mol/L的H2SO4、HCl、H3PO4、HAC对反应体系的影响，测定了阻抑反应体系和非阻抑反应体系的吸光度A和A0，计算ΔA = A-A0，结果见表1。

表1　酸介质对吸光度的影响

表1表明：在稀硫酸介质中，阻抑反应效果明显，灵敏度最高，故选稀硫酸为反应体系介质。

2.2.2硫酸用量的影响

按照试验方法，改变硫酸的加入量分别为0.2mL、0.3mL、0.4mL、0.5mL、0.6mL、0.7mL、0.8mL、0.9mL，测定阻抑反应体系和非阻抑反应体系的吸光度A和A0，计算ΔA=A-A0，并绘制硫酸用量对吸光度差值ΔA的影响曲线，见图2。

由图2可知，当硫酸加入量小于0.7mL时，随着硫酸加入量的增加，ΔA值明显增大，在硫酸用量为0.6～0.8mL时对反应速率的影响较为显著、稳定且在ΔA值最大。本文选择硫酸用量为0.7mL。

图2　硫酸用量对吸光度差值ΔA的影响曲线

2.2.3中性红溶液用量的影响

按照试验方法，改变指示物中性红溶液的用量，测定加入1.0mL、1.5mL、2.0mL、2.5mL、3.0mL、3.5mL、4.0mL中性红溶液时阻抑反应体系和非阻抑反应体系的吸光度A和A0，计算ΔA = A-A0，并绘制中性红溶液用量对吸光度差值ΔA的影响曲线，见图3。

图3　中性红溶液用量对吸光度差值ΔA的影响曲线

阻抑反应体系的吸光度A和非阻抑反应体系的吸光度A0均因显色剂中性红溶液加入量的增大而增大。由图3可知，在2.5mL内随着中性红溶液用量的增大，ΔA也逐渐增大，当中性红溶液用量为2.5mL时，ΔA最大，此时阻抑反应灵敏度也最大。本文选择中性红溶液用量为2.5mL。

2.2.4高碘酸钾溶液用量的影响

按照试验方法，改变KIO4溶液的加入量，分别测定加入0.1mL、0.2mL、0.3mL、0.4mL、0.5mL、0.6mL、0.7mLKIO4溶液时阻抑反应体系和非阻抑反应体系的吸光度A和A0，计算ΔA=A-A0，并绘制KIO4溶液用量对吸光度差值ΔA的影响曲线，见图4。

图4　高碘酸钾溶液用量对吸光度差值ΔA的影响曲线

阻抑反应体系的吸光度A和非阻抑反应体系的吸光度A0均随高碘酸钾溶液用量的增大而减小，说明两种反应速率均受氧化剂用量影响，其中阻抑反应速率小于非阻抑反应速率的变化。由图4可知，当KIO4加入量为0.4mL时，ΔA随高碘酸钾用量增加而达到最大；超过0.4mL后，ΔA逐渐减小且趋于平缓，故本文选择高碘酸钾溶液的用量为0.4mL。

2.2.5反应温度的影响

按照试验方法，改变加热反应温度分别为40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃，测定阻抑反应体系和非阻抑反应体系的吸光度A和A0，并绘制加热反应温度对吸光度差值ΔA的影响曲线，见图5。

图5　反应温度对吸光度差值ΔA的影响曲线

由图5可知，阻抑反应体系的吸光度A和非阻抑反应体系的吸光度A0，均随反应温度的增加而减小，说明反应速率随反应温度升高而加快，其中阻抑反应速率小于非阻抑反应速率的变化，故有ΔA越来越大。当水温为100℃时，ΔA最大，故选择反应温度为100℃。

2.2.6反应时间的影响

按照试验方法，改变加热反应时间为0、2min、4min、6min、8min、10min、12min、14min时测定阻抑反应体系和非阻抑反应体系的吸光度A和A0，并绘制加热反应时间对吸光度差值ΔA的影响曲线，见图6。

图6　反应时间对吸光度差值ΔA的影响曲线

由图6可知，在10min内阻抑反应随时间的增加而加强，当加热反应时间在10min以上时，ΔA逐渐降低，在10min时ΔA最大，表明此时反应处于最佳状态，本文选择加热反应时间为10min。并以流水冷却4min终止反应。

2.3标准曲线

按照试验方法，改变乙醇标准溶液加入量分别为1.0μg、2.0μg、3.0μg、4.0μg、5.0μg、6.0μg、7.0μg时测定阻抑反应体系和非阻抑反应体系的吸光度A和A0，计算ΔA = A-A0，并绘制标准曲线（见图7）。

图7　标准曲线

标准曲线表明，乙醇量在1.0～7.0μg /25mL范围内符合比尔定律，计算回归方程为：ΔA=0.0315c（μg /25mL）-0.0098，相关系数r = 0.9935。由回归方程计算表观摩尔吸光系数ε= 3.68×104L/mol·cm。对空白溶液进行11次平行测定，计算其标准偏差S为1.33×10-3。计算方法的检出限为4.0×10-6g/L（以3S计）。

2.4共存离子的影响

在试验条件下，对常见离子的影响进行了试验。结果表明，对于3μg的乙醇，当相对误差不超过±5%时，下列量（μg）离子不干扰测定：Ni2+（4000），K+（2000），NO3

-（2000）； Ca2+（1000），Na+（1000），Cl-（1000）；Zn2+（300）； Al3+（230）；Cu2+（100），Hg2+（100），Sn2+（100），Ag+（100），Bi3+（100），Mn2-（100）；S2-（50），故一般样品可直接测定。

2.5样品分析

按照试验方法，分别加入10mL南湖水、陡河水、自来水三种样品代替乙醇标准工作溶液，测定阻抑反应体系和非阻抑反应体系的吸光度A和A0，计算ΔA = A-A0，结果表明，样品一含乙醇量为3.6μg，RSD为4.37%；样品二含乙醇量为6.1μg，RSD为2.89%；样品三含乙醇量为1.6μg，RSD为2.12%。相对标准偏差RSD均小于5%，精密度符合一般分析要求。

2.6回收试验

按照试验方法测定样品中的乙醇含量，并做回收试验，结果见表2。由表2可知，分析结果的平均回收率均在98%以上，准确度符合一般分析要求。

3　结论

该试验研究了阻抑光度法测定痕量乙醇的方法和最佳测定条件，结果表明：在酸性溶液中，高碘酸钾氧化中性红发生褪色反应，痕量乙醇对该指示反应具有明显的阻抑作用。在一定范围内，阻抑反应速率的变化与乙醇量呈良好的线性关系，即反应体系中有色化合物浓度的变化率或吸光度的变化率与乙醇量存在确定的函数关系ΔA = 0.0315c（μg/25mL）- 0.0098。反应体系采用了硫酸控制酸度，高碘酸钾氧化中性红的褪色反应被乙醇有效阻抑，据此建立了阻抑光度法测定痕量乙醇的新方法。最佳试验条件为：测定波长530nm，硫酸用量0.7mL。指示反应所用试剂最佳组合为：高碘酸钾溶液0.4mL，中性红溶液2.5mL，反应温度为100℃，反应时间10min。方法的测定范围为1.0～7.0μg/25mL，检测限为4×10-6g/L，表观摩尔吸光系数ε= 3.68×104L/mol·cm，相对标准偏差RSD＜5%，平均回收率为98.6%～98.7%，准确度和精密度较高，能满足一般分析的要求。

Study on Trace Alcohol of Inhibiting Photometric Determination

CHEN Hong1、2
（1.Hebei General Company of Environmental Protection & Development， Shijiazhuang 050000；2.Hebei Association of Environmental Protection Industry， Shijiazhuang 050000， China）

The paper makes a study on all response conditions of neutral red fading response of alcohol inhibiting potassium iodate oxidation in rare sulfuric acid medium， sets up the new method of trace alcohol of inhibiting photometric determination. The paper discusses the impact of system acidity， reagent concentration， response-temperature， response-time， disturbing ion on response system.

inhibiting photometric method； trace； alcohol； potassium iodate； neutral red

表2　回收试验

O657.32

A

1006-5377（2016）07-0067-04