分光光度法快速检测水中六价铬
2019-06-25祁翰林周世舟刘佳雪高金玲
祁翰林,周世舟,杨 硕,闻 超,刘佳雪,高金玲
(黑龙江八一农垦大学,黑龙江大庆 163319)
铬元素的基态电子外层电子构型为3d54s1,容易失去3个电子或是6个电子形成Cr(III)或是Cr(VI)。在酸性的环境水体中,铬元素的主要存在形式有,在碱性的环境水体中,其主要存在形式有和,Cr(III)和Cr(VI)因氧化数不同,其性质也相差甚远,Cr(III)是生物体所必需的微量元素,适量的Cr(III) 可以保证体内糖类和脂类物质的正常代谢[1]。
较Cr(III)而言,Cr(VI)不易形成沉淀,迁移性能较高,可以扩散到细胞内,更容易被生物所利用,从而影响生物体的正常新陈代谢,甚至会使生物体基因发生突变[2]。
在工业化生产中,我国每年排出大量的含Cr(VI)工业废水,对生态系统造成了极大的危害。世界卫生组织对饮用水中Cr(VI)浓度都有着严格的限制。多数国家均规定饮用水中Cr(VI)质量浓度不高于0.05 mg/L[3]。
为了监测水中Cr(VI)的含量,已经建立了多种检测方法,其中有紫外分光光度法[4]、液相色谱及其联用法、离子色谱及其联用法[5]、原子吸收分光光度法[6],试验采用紫外分光光度法快速检测水中铬(Ⅵ)。
1 试验原理
铬(Ⅵ) 含量测试原理见图1。
图1 铬(Ⅵ)含量测试原理
铬(Ⅵ) 具有氧化性,二苯碳酰二肼具有还原性。二者反应的产物二苯缩二胺基脲与铬(III)进一步形成紫红色的配位化合物,根据朗伯比尔定律考查其在水样中的含量。
2 材料与方法
2.1 仪器和试剂
(1)仪器。UV-1650F型紫外可见分光光度计。
(2)试剂。重铬酸钾(K2Cr2O7)、二苯碳酰二肼(DPCI)、硫酸、无水乙醇、十二烷基磺酸钠,均为分析纯。
(3)铬标准储备液。准确称取0.147 1 g重铬酸钾(K2Cr2O7)于50 mL烧杯中,用水溶解后转入1 000 mL容量瓶中,定容,溶液浓度为1×10-3mol/L。
(4) 铬标准溶液。吸取1 mL铬标准储备液于100 mL容量瓶中,定容,得到溶液浓度为1×10-5mol/L。
(5) DPCI溶液。准确称取 0.121 1 g DPCI于50 mL烧杯,加入1 mg十二烷基磺酸钠,溶解后转入100 mL容量瓶中,定容,溶液浓度为5×10-3mol/L。
2.2 方法
2.2.1 标准曲线的绘制
在6支50 mL容量瓶中,分别用吸量管加入0,2.00,4.00,6.00,8.00,10.00 mL铬标准溶液,然后分别加入3 mL H2SO4(3 mol/L),摇匀;再加入2.0 mL DPCI溶液,立即混匀;静置10 min,在所确定的最佳吸收波长下,用1 cm吸收池,以试剂空白为参比溶液,依次测量各溶液的吸光度;以铬的浓度为横坐标、吸光度为纵坐标,绘制标准工作曲线。
2.2.2 试样中铬含量的测定
用吸量管吸取适量待测液于50 mL容量瓶中,按标准曲线同步骤显色,测定吸光度。
3 结果与分析
3.1 测量波长的选择
取2支50 mL洁净的容量瓶依次编号为1,2号,用10 mL吸量管依次加入0 mL和6.0 mL浓度分别为1×10-5mol/L的铬标准溶液;分别用吸量管依次加入2.0 mL H2SO4(3 mol/L),摇匀;再加入2.0 mL DPC溶液,立即混匀,静置10 min;以1号试剂空白作参照,依次测定2号溶液于波长510~580 nm处的吸光度;将所获得的数据以波长为横坐标、吸光度为纵坐标,绘制吸收曲线;选择吸收曲线的峰值波长为铬的测量波长。
不同波长对吸光度的影响见图2。
由图2可看出,于波长540 nm处,体系的吸光度最大,故最佳吸收波长为540 nm。
3.2 溶液酸度的选择
由各种常见强酸、弱酸介质对溶液吸光度的影响结果发现,以硫酸提供酸性介质吸光度最大。不同体积的浓度为3 mol/L硫酸进行试验时,加入量在1.0~5.0 mL时吸光度趋于稳定。
硫酸体积对吸光度的影响见图3。
图2 不同波长对吸光度的影响
图3 硫酸体积对吸光度的影响
由图3可以看出,当加入浓度为3.0 mol/L硫酸溶液2.0 mL时,体系的吸光度最大。
3.3 显色剂浓度的影响
取5只50 mL洁净的容量瓶,加入浓度为1×10-5mol/L的铬标准溶液6.0 mL;然后加入2.0 mL H2SO4(3 mol/L),摇匀;最后依次加入2 mL不同浓度的显色剂DPC溶液,立即混匀,静置10 min。以试剂空白作参比,依次测定各溶液于波长540 nm处的吸光度。
显色剂浓度对吸光度的影响见图4。
图4 显色剂浓度对吸光度的影响
由图4可知,当显色剂浓度为5 mmol/L时,体系吸光度最大。
3.4 标准工作曲线
按方法2.2.1中所描述,在最佳试验条件下,测溶液的吸光度。测得数据的线性回归方程为A=0.011 49C+0.178 74,R2=0.999 25,有良好的线性关系。
标准工作曲线见图5。
3.5 试样分析
使用该法对黎明湖水、化工厂区水和校区水样进行测定,通过标准工作曲线确定其含铬量。在同一条件下,进行加标回收试验。
样品分析结果及回收率见表1。
图5 标准工作曲线
4 结论
试验方法回收率较高,有较高的准确度;通过加入增溶剂十二烷基磺酸钠,增强了显色剂的水溶性;通过试样分析,可看出其适用于多种环境水体中六价铬含量的测定。
表1 样品分析结果及回收率