改进的Dragendorff试剂法定量检测聚乙二醇

赵 朔，王亚品，韩明星

（中国乐凯集团有限公司研究院物化室 河北 保定 071054）

1 引言

20世纪60年代以来，以超滤为代表的膜分离技术迅速崛起，在饮用水制备、食品加工、制药工业、生化产品加工、石油化工、污水处理等领域得到广泛应用[1]。聚乙二醇（PEG）因具有不带电荷、相对分子量分布窄、成本低廉、化学性质稳定等特点，成为评价超滤膜截留性能的常用标准物质[2]。

国内实验室检测超滤膜截留率时，通常执行国家海洋局行业标准HY/T050-1999《中空纤维超滤膜测试方法》[3]。该方法规定使用D试剂法检测PEG浓度，即通过制备不同浓度的PEG标准溶液使之分别与D试剂发生显色反应，用分光光度计测定510nm波长下系列PEG标准溶液的吸光度，绘制标准曲线，以此定量分析。然而，天津工业大学崔振宇等[4]指出：D试剂不耐可见光，易发生氧化，不易长期保存，从而影响测试结果的重复性。而且，天津大学吴金克等[5]通过实验指出采用D试剂法检测超滤膜的截留率并不可靠。国家海洋标准计量中心于小焱等[6]指出该方法失败率较高。

笔者在按照国家海洋局行业标准HY/T050-1999检测超滤膜对PEG的截留率时，发现D试剂的用量及其存放条件会影响截留率的检测结果。因此，本文选用相对分子质量为4000和20000的PEG作为标准物质，对D试剂的用量、缓冲液的用量、显色时间以及D试剂的存放条件进行了较深入的研究，提出了改进的D试剂法定量检测PEG。

2 实验部分

2.1 实验试剂

PEG（相对分子质量4000，20000），次硝酸铋，无水乙酸钠，冰乙酸，碘化钾，所有试剂均为分析纯，均采购于上海阿拉丁生化科技股份有限公司。

2.2 实验仪器

U-3000紫外可见分光光度计，日本HITACHI。

2.3 实验方法

2.3.1 D试剂的配制[3]

A液：准确称取0.800gBiONO3置于50mL容量瓶中，加入20mL冰醋酸，再加5mL去离子水，超声2h后放置过夜，再用去离子水定容。

B液：准确称取20.000gKI置于50mL棕色容量瓶中，用去离子水定容。

D试剂：将5mLA液和5mLB液置于100mL棕色容量瓶中，加入40mL冰醋酸，再用去离子水定容。

2.3.2 乙酸-乙酸钠缓冲溶液的配制[3]准确移取59mL 0.2mol/L乙酸钠溶液以及41mL 0.2mol/L乙酸溶液置于100mL容量瓶中，配制成pH=4.8的乙酸-乙酸钠缓冲溶液。

2.3.3标准溶液的配制 将PEG置于真空干燥箱，60℃干燥4h去除水分。准确称取0.100g干燥的PEG溶于100mL容量瓶中，再分别吸取该溶液0.5，1.0，1.5，2.0，2.5，3.0mL置于100mL容量瓶中，用去离子水定容，配制成浓度为5，10，15，20，25，30mg/L的标准溶液。

2.3.4 标准曲线的制作 准确移取不同浓度的PEG标准溶液各5.0mL，放置于洁净的10.0mL棕色容量瓶中，分别加入2.0mLD试剂和2.0mL乙酸-乙酸钠缓冲液，用去离子水定容。放置15min后，在510nm波长下测定吸光度，以去离子水为空白，绘制吸光度-PEG质量浓度的标准曲线。

分别采用不同温度（4℃和25℃）条件下保存的D试剂，每隔7天做1次吸光度-PEG质量浓度的标准曲线，持续一个月，考察不同储存条件下的D试剂对标准曲线的影响。

3 结果与讨论

3.1 D试剂用量对吸光度的影响

使用浓度为5.0mg/L及20.0mg/L的PEG(相对分子质量4000，20000)溶液，乙酸-乙酸钠缓冲溶液用量为2.0mL，加入不同体积D试剂，测定510nm波长下的吸光度，考察D试剂用量对吸光度的影响，结果如图1和图2。对于不同分子量的PEG，样品的吸光度均随着D试剂用量的增加而增大。对于PEG-4000和PEG-20000，D试剂的用量需分别大于2.0mL和1.5mL，才能使不同浓度的样品有足够的吸光度差。然而，当D试剂的用量大于2.5mL，样品的吸光度过高，会导致测定误差较大。因此，针对不同分子量的PEG，D试剂的最佳用量应为2.0mL，使得吸光度的数值能够准确定量PEG样品的浓度。

图1 D试剂用量对PEG-4000吸光度的影响Fig.1 Influence of the D reagent dosage on the PEG-4000 absorbance

图2 D试剂用量对PEG-20000吸光度的影响Fig.2 Influence of the D reagent dosage on the PEG-20000 absorbance

3.2 缓冲溶液用量对吸光度的影响

使用浓度为5.0mg/L及20.0mg/L的PEG(相对分子质量4000，20000)溶液，D试剂用量为2.0mL，加入不同体积的乙酸-乙酸钠缓冲溶液，测定510nm波长下的吸光度，考察缓冲溶液用量对吸光度的影响，结果如图3和图4。对于不同分子量的PEG，低浓度样品的吸光度随缓冲溶液用量的增加而降低，当缓冲溶液用量大于1.5mL时，吸光度值随缓冲溶液用量的增加变化不大；高浓度样品的吸光度随缓冲溶液用量的增加先减小后增大，当缓冲溶液用量为2.0mL时达到最低。因此，针对不同分子量的PEG，当缓冲溶液用量在1.5～2.0mL，样品的吸光度值较为稳定。

图3 缓冲液用量对PEG-4000吸光度的影响Fig.3 Influence of the buffer solution dosage on the PEG-4000 absorbance

图4 缓冲液用量对PEG-20000吸光度的影响Fig.4 Influence of the buffer solution dosage on the PEG-20000 absorbance

3.3 显色时间对吸光度的影响

使用浓度为5.0mg/L及20.0mg/L的PEG溶液(相对分子质量4000，20000)，D试剂用量为2.0mL，缓冲液用量为2.0mL，在加入D试剂后的30min内，每5min测定样品溶液在510nm波长下的吸光度值，结果如图5和6所示。15min之前PEG与D试剂反应生成络合物，使得所测的吸光度数值随时间逐渐增大；在15～20min显色时间内吸光度的值趋于稳定；超过20min之后测得的吸光度值不稳定，波动较剧烈。因此，选择显色时间15～20min为宜。

图5 PEG-4000显色时间与吸光度的曲线Fig.5 The color time of PEG-4000 and standard curve

图6 PEG-20000显色时间与吸光度的曲线Fig.6 T he color time of PEG-20000 and standard curve

3.4 D试剂储存条件对标准曲线的影响

由图7～图10可知，对于PEG-4000和PEG-20000的测试液，加入不同温度条件下保存的D试剂，绘制的标准曲线均具有良好的线性关系。然而，标准曲线会随D试剂保存时间的增长而产生向上偏移的趋势，即相同浓度测试液的吸光度会随时间逐渐增大；标准曲线的斜率随D试剂保存时间的增长呈现先减小后增大的趋势。

此外，相比25℃保存的D试剂，使用5℃保存的D试剂测得的标准曲线在刚开始的7d变化幅度最小；但随着保存时间延长，使用5℃保存的D试剂测得的标准曲线向上偏移的速率却比使用25℃保存的D试剂更快。以20.02mg/L的PEG-4000测试液为例，使用5℃保存的D试剂时，测试液第1天的吸光度的为0.410，第8天的吸光度为0.426，如仍按照第1天绘制的标准曲线计算浓度，则为20.67mg/L，误差达到3.25%；第29天的吸光度为0.604，如仍按照第1天绘制的标准曲线计算浓度，则为30.50mg/L，误差达到52.35%。使用25℃保存的D试剂时，PEG-4000测试液第1天的吸光度的为0.410，第8天的吸光度为0.447，如仍按照第1天绘制的标准曲线计算浓度，则为21.83mg/L，误差达到9.04%；第29天的吸光度为0.538，如仍按照第1天绘制的标准曲线计算浓度，则为26.86mg/L，误差达到34.17%。

以上结果表明，使用D试剂法定量检测PEG时，标准曲线随D试剂保存时间延长及保存温度的不同而变化。为了对PEG准确定量，每次测试都应做出标准曲线，以避免D试剂随保存时间延长带来误差。为了减少误差并减少每次制作标准曲线的繁琐工作，针对日常测试，建议每次配制的D试剂宜少不宜多，且低温保存时间不宜超过7天。

图7 使用5℃保存的D试剂测得的PEG-4000质量浓度与吸光度标准曲线Fig.7 PEG-4000 standard curve of D reagent at 5℃

图8 使用25℃保存的D试剂测得的PEG-4000质量浓度与吸光度标准曲线Fig.8 PEG-4000 standard curve of D reagent at 25℃

图9 使用5℃保存的D试剂测得的PEG-20000质量浓度与吸光度标准曲线Fig.9 PEG-20000 standard curve of D reagent at 5℃

图10 使用25℃保存的D试剂测得的PEG-20000质量浓度与吸光度标准曲线Fig.10 PEG-20000 standard curve of D reagent at 25℃

4 结语

以PEG作为标准物质，采用改进的D试剂法测定超滤膜的截留率的测试条件为：D试剂2.0mL、缓冲液2.0mL，显色时间15～20min。随着D试剂存放时间的延长以及存放温度的改变，测试样的吸光度会有较大变化。因此，PEG截留性能测试应与标准曲线的制作同步进行。在日常的截留率检测过程中，建议每次配制的D试剂应低温保存不超过7天。改进的D试剂法在一定浓度范围内，标准曲线的线性关系良好，能够获得可靠的测定结果。