Fe2+-邻苯二胺显色光度法测定过氧乙酸消毒液中过氧乙酸

2021-03-06张爱菊张小林

理化检验-化学分册 2021年1期

关键词：消毒液光度标准溶液

董娜，张爱菊，白莹，张小林

(甘肃医学院药学系,平凉 744000)

邻苯二胺(OPD)是一种灵敏性较高的显色剂[9-11],广泛用于氧化性物质含量的显色法测定中,但关于OPD 显色光度法测定PAA 含量的研究尚未见报道。

因此,本工作通过优化条件,采用该方法测定了PAA 消毒液中的PAA 含量,以期为PAA 消毒液中PAA 含量的准确测定提供参考。

1 试验部分

1.1 仪器与试剂

UV 1102型紫外-可见分光光度计。

PAA 标准溶液:1 mmol·L－1,移取PAA 质量分数为16%的PAA 消毒液2 mL,加水120 mL,滴加0.01 mol·L－1高锰酸钾溶液至浅粉色,碘量法标定[8],根据标定结果用水将其稀释成1 mmol·L－1的PAA 标准溶液,低温保存。

OPD 溶液:10 g·L－1。

Fe2＋溶液:0.01 mol·L－1。

乙酸-乙酸钠缓冲液:0.1 mol·L－1,pH 为1.5。

然而，作为平民阶层中没有土地财产的底层群体，无产者虽贫穷但并不是奴隶。在古罗马早期，“平民”(plebs)来源于战争中的被征服者和投诚者，没有宗教、家庭、产业、土地的占有权与继承权，不受法律保护，也不被列入罗马“人民”(populus)的范围。[注]库朗热：《古代城邦：古希腊罗马的祭祀、权利与政制研究》，谭立铸译，上海：华东师范大学出版社，2006年，第223-227页。

高锰酸钾、盐酸、乙酸、乙酸钠、OPD、硫酸亚铁分别为分析纯;PAA 消毒液为市售消毒液;试验用水为蒸馏水。

1.2 试验方法

吸取消毒液样品0.25 mL,加水10 mL,边搅拌边滴加0.01 mol·L－1高锰酸钾溶液至溶液呈稳定的浅粉色,用水定容至500.0 mL,该溶液即为待测液。取待测液5.00 mL 和OPD 溶液5.00 mL混合,加入乙酸-乙酸钠缓冲液5.00 mL,Fe2＋溶液1.50 mL,用水定容至50.00 mL,室温反应3 min后转至1 cm 的比色皿中,试剂空白作参比,于检测波长448 nm 处测量吸光度A。

2 结果与讨论

2.1 检测波长的选择

按照试验方法测定了 OPD、OPD-PAA(0.12 mmol·L－1)、OPD-Fe2＋-PAA(0.12 mmol·L－1)、OPD-Fe2＋-PAA (0.24 mmol·L－1)等4 种体系的吸光度,其吸收光谱见图1。

图1 4种体系的吸收曲线Fig.1 Absorption curves of the 4 systems

由图1可知:OPD 体系在波长350～600 nm 内无吸收峰(曲线1);当向OPD 体系中加入PAA 后,显色反应速率极其缓慢,溶液逐步变为淡黄色,在448 nm 处有一弱小的吸收峰(曲线2);当PAA 和Fe2＋同步加入到OPD 体系时,显色反应瞬间发生,生成的橙红色产物在448 nm 处有最大吸收(曲线3),此体系的摩尔吸光系数(ε)为5.8×103L·mol－1·cm－1,且吸光度随PAA 浓度增大而增大(曲线4)。因此,试验选择检测波长为448 nm。

2.2 显色反应条件优化

2.2.1 催化剂的选择

Fe2＋和Fe3＋对PAA-OPD 显色反应均有催化作用,但催化机理存在差异,因此,试验考察了分别以Fe2＋和Fe3＋作催化剂时对反应体系吸光度的影响,所得吸收光谱见图2。

由图2可知:Fe2＋催化体系的吸光度整体偏低,当PAA 标准溶液的添加量为0时,反应体系的吸光度也为0;Fe3＋催化体系的吸光度整体偏高,当PAA 的添加量为0 时,吸光度为1.36,这是由于Fe3＋既是催化剂,又是氧化剂,在促进PAA 氧化反应的同时,自身也参与了OPD 的氧化反应。相对而言,Fe2＋不参与反应,副反应少,显色稳定性更高,因此,试验选择Fe2＋作催化剂。

图2 Fe2＋和Fe3＋催化作用的比较Fig.2 Comparison of catalysis of Fe2＋and Fe3＋

为了进一步证明Fe2＋对PAA 和OPD 的显色反应的催化作用,设计了相关试验,用于计算Fe2＋加入前后表观活化能Ea的变化。具体方法为:按照试验方法测定反应体系在显色反应温度分别为5,10,15,20,25 ℃,显色反应时间均为1,2 min时的吸光度,建立lg线性回归方程,并据此计算Fe2＋加入前后的表观化学能Ea1和Ea2。结果显示:Ea1和Ea2分别为80.21,53.98 kJ·mol－1,Ea2小于Ea1,Fe2＋可有效降低OPD 与PAA 显色反应的表观活化能,说明Fe2＋对反应体系有较强的催化作用。

2.2.2 反应介质酸度的选择

当PAA 标准溶液的添加量为5 mL时,试验考察了不同酸度的乙酸-乙酸钠缓冲液对反应体系吸光度的影响。结果表明:当反应介质的pH 大于4.8时,Fe2＋水解,溶液中出现褐色沉淀;当pH 为2.8～4.7时,溶液呈黄色,反应速率较低;当pH 小于2.8时,溶液瞬间变为橙红色。综合考虑,试验选择乙酸-乙酸钠缓冲液的pH 为1.5。

2.2.3 Fe2＋溶液用量的选择

试验考察了Fe2＋溶液用量对反应体系吸光度的影响。结果表明:当Fe2＋溶液用量小于1.50 mL,体系吸光度随Fe2＋溶液用量的增加而增大;当Fe2＋溶液用量大于5.00 mL 时,反应溶液的颜色变浅,吸光度随Fe2＋溶液用量的增大而急剧下降,这是由于过量Fe2＋溶液会促使PAA 分解;在Fe2＋溶液用量为1.50～5.00 mL 时,吸光度达到最大并保持恒定。综合考虑,试验选择Fe2＋溶液用量为1.50 mL。

2.2.4 OPD 溶液用量的选择

试验考察了OPD 溶液用量在0～7.00 mL 内时对反应体系吸光度的影响。结果表明:反应体系的吸光度随OPD 溶液用量的增大而逐渐增大;当OPD 溶液的用量大于等于3.50 mL时,吸光度达到最大并保持恒定。为了确保PAA 和OPD 显色反应完全和PAA 的测定范围的拓宽,试验选择OPD溶液的用量为5.00 mL。

2.2.5 显色反应时间的选择

试验考察了显色反应时间分别为0～10 min时对添加有1 mmol·L－1PAA 标准溶液5.00 mL的反应体系吸光度的影响。结果表明:显色反应速率极快,吸光度在2 min内即可达到最大;4 min后有递减趋势,推测可能与OPD 氧化产物降解有关。因此,试验选择显色反应时间为3 min。

2.2.6 显色反应温度对显色反应的影响

试验考察了显色反应温度在25～70 ℃范围内时对反应体系吸光度的影响。结果表明:在显色反应温度低于45℃时,反应体系吸光度随着显色反应温度的升高而缓慢增加,两者之间基本呈线性关系;当反应温度超过50 ℃时,两者之间的线性变差,吸光度变小,这是由于较高的温度加速了氧的溶解反应和Fe2＋的水解反应。与此同时,部分PAA 受热分解,最终导致OPD 显色反应不完全。为了降低副反应影响程度,提高显色体系的稳定性,试验选择显色反应温度为室温25 ℃。

2.3 标准曲线和检出限

移取1 mmol·L－1的PAA 标准溶液0,0.50,1.00,1.50,2.00,3.00,4.00,5.00,7.50,10.00,12.00 mL,按照试验方法完成显色反应并测定其吸光度。以PAA 浓度为横坐标,其对应的吸光度为纵坐标绘制标准曲线。结果表明:PAA 浓度在0.24 mmol·L－1以内与其对应的吸光度呈线性关系,线性回归方程为y＝5.872x＋0.011 60,相关系数为0.999 0。

移取1 mmol·L－1PAA 标准溶液0.50 mL,按照试验方法完成显色反应并测定其吸光度,平行测定11次,以3倍测定值的标准偏差(s)和标准曲线斜率(k)的比值计算检出限(3s/k),所得结果为5.0×10－3mmol·L－1。