N,N-二乙基-1,4-苯二胺分光光度法游离氯和总氯校准曲线绘制探讨

2021-01-06孙世兵李伟清张秀丽冯成德

四川环境 2020年6期

孙世兵,李伟清,张秀丽,杨美,冯成德

(四川合力新创环境监测有限公司，四川彭州 611930)

前言

N,N-二乙基-1,4-苯二胺分光光度法为目前测定水中游离氯和总氯标准方法之一，相关标准有《HJ 586-2010 水质游离氯总氯的测定 N,N-二乙基-1,4-苯二胺分光光度法》[1]《GB/T 5750.11-2006 生活饮用水标准检验方法消毒剂指标(1)》[2]《水和废水监测分析方法》(第四版)[3]等。

1 主要试剂及设备

碘酸钾(GR 成都市科隆化学品有限公司)

碘化钾(AR 成都市科隆化学品有限公司)

硫酸(AR 成都市科隆化学品有限公司)

DPD硫酸盐(AR 天津傲然精细化工研究所)

氢氧化钠(AR 成都市科隆化学品有限公司)

次氯酸钠(AR 成都市科隆化学品有限公司)

无水磷酸氢二钠(AR 成都市科隆化学品有限公司)

磷酸二氢钾(GR 成都市科隆化学品有限公司)

Na2-EDTA(AR 成都市科隆化学品有限公司)

天平(0.1mg，上海菁科仪器有限公司)

紫外可见分光光度计(UV-1601，北分瑞利分析仪器有限公司)

电热恒温水浴锅(HH-S8型A，北京科伟永

兴仪器有限公司)

2 反应机理与操作过程概述

KIO3+5KI+3H2SO4=3I2+K2SO4+3H2O

分别吸取一定量碘酸钾标准溶液于容量瓶中，加入适量水及硫酸溶液，1min后加入氢氧化钠溶液，定容至100mL。在锥形瓶中加入缓冲溶液和DPD溶液，于1min内将上述标准系列溶液加入锥形瓶中，混匀后于515nm用10mm比色皿测定其吸光度，于60min内完成比色分析。

3 操作过程中影响因素分析

根据碘类氧化还原反应速度及碘的保存条件，笔者经多次实验研究了有可能影响实验结果的因素有体系反应温度、反应时间、光照条件等。

3.1 反应温度对吸光度的影响

因碘化钾-碘酸钾混合溶液在酸性条件下生成的碘在高温下易损失及容量瓶不宜高温使用，故只在体系反应温度为15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃时对高低浓度曲线各最高浓度点按标准要求进行了吸光度测试，其吸光度值经空白校正后结果如表1。

表1 不同反应温度下高低浓度曲线最高浓度点吸光度值Tab.1 The absorbance value of the highest concentration point in the high and low concentration curve under different reaction times

经以上吸光度测试发现反应温度升高对吸光度值有积极作用，笔者按标准要求碘化钾-碘酸钾混合溶液在酸性条件下反应1min，体系温度在测试区间时各校准曲线最高浓度点吸光度值明显太低，根据朗柏比尔定律实验室温度常规控制范围，则选定一适宜的反应温度并控制反应时间就非常必要。

3.2 反应温度及时间共同作用对吸光度的影响

根据氧化原反应机理及能斯特方程和质量作用定律[4]得知影响氧化还原反应进程的反应温度、时间、浓度等因素中，推动反应进行的可能是某单一因素主导，也可能多个因素共同作用结果。故再次将反应温度及时间对吸光度的影响进行综合测量。

因体系中物质活度(浓度)与反应进程成正相关且碘的保存与时间成负相关，则只需在选定温度下对曲线最低浓度点进行反应时间测试即能确定曲线全浓度点的必要反应时间，对曲线最高浓度点的最长保存时间即能确定曲线全浓度点的最长保存时间。故取低浓度曲线最低点(0.2mg/L)、高浓度曲线最高点(1.5mg/L)为目标，在反应温度为15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃下分别进行了反应时间为1min、10min、20min、30min、40min、50min、60min吸光度三平行测试，其测试结果取均值绘制吸光度图1、图2。

图1 0.2mg/L标准溶液在不同反应温度、不同反应时间下吸光度值Fig.1 The absorbance value of the 0.2mg/L standard solution at different temperatures andlength

图2 1.5mg/L标准溶液在不同反应温度、反应时间下吸光度值Fig.2 The absorbance value of the 1.5mg/L standard solution under different temperatures and reaction times

经以上吸光度测试发现曲线浓度最低点在反温度为30℃～40℃，反应时间为30～40min范围内有最大吸光度值；高浓度曲线最高点在反温度为25℃～30℃，反应时间为30～40min范围内有最大吸光度值；各浓度点随着温度升高及时间延长吸光度出现降低。笔者理解为在测试温度区间内反应温度太高反应时间太长生成的碘有损失导致吸光度下降。故笔者认为该试验在反应温度为30℃、反应时长为40min下有最大吸光度，该条件有利于校准曲线的绘制。