微乳液析相光度法测定水中钴

余 萍，刘施羽，申孟月

(沈阳理工大学 环境与化学工程学院，沈阳 110159)

微乳液析相光度法测定水中钴

余 萍，刘施羽，申孟月

(沈阳理工大学 环境与化学工程学院，沈阳 110159)

建立了以OP乳化剂，正丁醇、正庚烷、水组成的微乳液介质萃取测定重金属钴的新方法。在pH为4.6的乙酸-乙酸钠缓冲溶液中，2-[(5-溴-2-吡啶)-偶氮]-5-二乙氨基苯酚(5-Br-PADAP)与钴离子发生络合反应，微乳液析相后，可显著提高灵敏度。其最大吸收波长为588 nm，表观摩尔吸收系数达3.75×105L·mol-1·cm-1。钴离子浓度在0.008～0.4 mg/L范围内符合比尔定律，RSD为0.50%，检出限为1.66×10-4mg/L。本方法选择性好，操作简单，精密度高，常见共存成分对测定无干扰。方法用于地表水、污水中Co2+测定，加标回收率介于98%～103%之间，结果令人满意。

钴；微乳液；析相分光光度法

钴是重要的环境因素，钴的摄入量对人体健康有重要影响，人体中如果缺钴，则可使红细胞的形成受到干扰，出现巨细胞贫血[1]。而摄入过量的钴，又可产生一系列的中毒症状甚或死亡[2]。目前检测钴的方法主要有：分光光度法[3-5]、原子光谱法[6- 8]，电化学法等。常见的分光光度法测定钴在灵敏度和选择性方面尚待改进。萃取分光光度法所用有机溶剂往往毒性较大。而微乳液具有增溶、增敏特点,已有微乳液增敏分光光度法测定钴的研究[9],微乳液析相光度法既具有增敏效果又起到富集作用[10-12]。本文以2-[(5-溴-2-吡啶)-偶氮]-5-二乙氨基苯酚(5-Br-PADAP)与钴离子的显色反应为基础，采用OP乳化剂，正丁醇、正庚烷、水组成的微乳液介质进行析相分离，以期提高分光光度法测定钴的灵敏度,并将该方法应用于环境水体中钴的测定。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

T6紫外可见分光光度计(北京普析通用仪器有限责任公司)；

钴储备液:1mg/mL；钴标准使用液:1μg/mL；5-Br-PADAP乙醇溶液:0.3g/L；HAc-NaAc缓冲溶液:pH为4.6；OP微乳液体系：乳化剂OP-正丁醇-正庚烷比值30∶40∶1(体积比),含水率为5%。

所用试剂均为分析纯，实验用水为蒸馏水。

1.2 实验方法

取2 mL钴标准使用液于25 mL比色管中，依次加入6 mL微乳液、4 mL缓冲溶液、1 mL显色剂，充分混合，加蒸馏水定容至刻度，于80℃水浴加热20 min后，用流水冷却，用滴管吸取上层清液于1 cm比色皿中，以试剂空白为参比，测定吸光度值。

2 条件实验

2.1 微乳液体系及组成的影响

比较OP乳化剂和曲拉通X-100两种不同表面活性剂组成的微乳液，按照1.2的实验方法，在波长450-700nm范围内测定其吸光度，如图1所示。

由图1可见,在吸收波长588nm处,OP乳化剂组成的微乳液其吸光度显著大于曲拉通X-100微乳液，故选用OP微乳液作为析相光度法测定钴的反应介质。

图1 吸收光谱

由实验确定，微乳液组成为OP乳化剂、正丁醇、正庚烷，其体积比30∶40∶1，含水率为5%作为反应介质。

2.2 缓冲溶液酸度及用量的影响

实验考查了HAc-NaAc缓冲溶液pH值及用量的影响。实验表明,HAc-NaAc缓冲溶液pH在4～5范围，加入量在2～5 mL之间，测得体系吸光度最大且基本稳定，故选缓冲溶液的pH为4.6，最佳加入量为4 mL，如图2所示。

图2 缓冲溶液加入量对吸光度的影响

2.3 显色剂加入量的影响

改变显色剂5-Br-PADAP的用量，反应体系的吸光度随着显色剂用量的增加而增加，当显色剂的量在1mL时，吸光度达到最大，如图3所示。

2.4 析相温度及时间的影响

实验考察了析相光度法的水浴温度及反应时间对吸光度的影响。结果表明：在一定范围内，吸光度随水浴温度升高而增大，达到最高点后开始下降。微乳液体系在80℃水浴中，析相效果最好，如图4所示。

图3 显色剂加入量对吸光度的影响

图4 析相温度对吸光度的影响

微乳液体系的吸光度随着析相时间的增加而增加，在20 min时吸光度值最大，之后吸光度下降，如图5所示。

图5 析相时间对吸光度的影响

2.5 微乳液-Co-5-Br-PADAP体系的稳定时间

实验表明，反应冷却后的微乳液测定体系在240 min内吸光度最大，且基本稳定，之后随着时间的增加，吸光度急剧减小，说明微乳液体系已不稳定，如图6所示。故所选微乳液体系应在4h之内测定完成。

图6 微乳液体系稳定时间

2.6 工作曲线、精密度及检出限

结果表明：钴在0.008～0.4 μg/mL浓度范围内符合比尔定律；钴标准曲线的回归方程为：y=6.0536x+0.031，x的单位为μg/mL，y为吸光度值；相关系数:γ=0.9995。根据比尔定律可得，表观摩尔吸收系数ε=3.75×105L·mol-1·cm-1。

对0.04 μg/mL 钴溶液平行测定11次,相对标准偏差 RSD为0.50%;20次空白试验,求得检出限为1.66×10-4μg/mL。

2.7 共存离子的影响

当Co2+为0.1 μg/mL，控制误差在±5%之内,对常见共存离子的影响进行了试验。结果表明:1000倍C5H7O5COO-、C4H6O62-；800倍PO43-、F-、Cl-、K+、Na+、NH4+；400倍Ca2+；200倍Mg2+；100倍Mn2+和 Cd2+；60倍AL3+、Fe2+；50倍Ni2+;25倍Pb2+;12倍Zn2+;6倍 Cu2+;3倍Fe3+共存离子不影响测定。

对于Fe3+、Zn2+、Cu2+、Ni2+等离子的干扰，可加入2g/L酒石酸钠和柠檬酸三钠作为掩蔽剂来消除干扰,可以使上述共存离子在100倍以上才会干扰测定，使实验方法的选择性显著提高。

3 样品分析与测定

取经硝酸、高氯酸处理过的水样—学校污水处理站废水和浑河水样各2.0 mL,分别加入0.2 mL柠檬酸三钠溶液和0.2 mL酒石酸钠溶液作掩蔽剂,其他同1.2,加标实验加入量均为1.2mL,所得实验结果见表1。

测定7组学校污水处理站水样及浑河水样中的钴，含量分别为0.0269 mg/L和0.0381 mg/L；相对标准偏差分别为1.66%和2.12%。

表1 实际样品测定结果

由表1可见，加标回收率在98%～103%之间，说明本方法用于实际样品测定准确可靠。

4 结论

(1) 实验研究了在OP乳化剂、正丁醇、正庚烷和水构成的微乳液介质中，钴与5-Br-PADAP络合显色，经过水浴加热析相后，测定富集于微乳液相中络合物的吸光度，从而确定样品中钴离子的新方法。

(2) 使用该体系测定钴含量，表观摩尔吸收系数为3.75×105L·mol-1·cm-1，与标准方法(5-Cl-PADAB分光光度法)的表观摩尔吸收系数1.03×105L·mol-1·cm-1相比，灵敏度大大增加。

(3) 对于Fe3+、Zn2+、Cu2+、Ni2+的干扰，用酒石酸钠和柠檬酸三钠溶液掩蔽，提高了共存量。方法成功应用于地表水及校园污水测定。

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DeterminationofCobaltbyMicroemulsionPhaseSpectrophotometricAnalysis

YU Ping,LIU Shiyu,SHEN Mengyue

(Shenyang Ligong University,Shenyang 110159,China)

A new method for the extraction of heavy metal cobalt by microemulsion medium composed of OP emulsifier,n-butanol,heptane and water was developed.In pH 4.6 acetic acid sodium acetate buffer solution,2-[(5-bromide-2-pyridine)-azo]-5- two aminophenol (5-Br-PADAP) react with Co2+,after microemulsion phase separation,the sensitivity could be improved significantly.At maximum absorption wavelength of 588 nm,and the apparent molar absorption coefficient was 3.75×105L·mol-1·cm-1.Beer′Cos law was obeyed at 0.008～0.4 μg/mL for Co2+,the relative standard deviation was 0.50%,and the detection limit was 1.66 ×10-4mg/L.The method has the advantages of good selectivity,simple operation and high precision,and the common coexisting components have no interference to the determination.The method was applied to the determination of Co2+in surface water and wastewater.And the standard sample recovery rate was 98.0%～103%,the result is statisfying.

Co;microemulsion;phase separation spectrophotometry

2016-01-08

余萍(1963—)，女，教授，研究方向：环境分析与监测。

1003-1251(2017)06-0094-04

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王子君)