过硫酸钾氧化4-氨基安替比林分光光度法测定地表水中挥发酚

叶开晓 童天喆 梁柳玲 洪 欣

(广西壮族自治区生态环境监测中心，南宁 530028)

前言

酚在苯环或稠环上连接一个羟基则为一元酚，连接多个羟基则为多元酚，通常认为能与水蒸气一起蒸出、沸点在230 ℃以下的一元酚为挥发酚[1]。挥发酚属高毒物质，人体长期摄入被酚污染的水及水产品，可引起头昏、瘙痒、出疹、贫血及各种神经系统症状。水中含高浓度酚类时，可造成鱼类中毒死亡，用于灌溉农田，会使农作物枯死或减产[2]。

挥发酚是地表水环境质量标准的常规监测指标之一。挥发酚的测定方法很多，常用的主要有分光光度法[3]、流动注射分光光度法[4-5]、色谱法及色谱-质谱联用法(GC、GC-MS、HPLC、HPLC-MS)[6-7]等。测定地表水挥发酚时，使用较为普遍的是4-氨基安替比林(4-AAP)分光光度法[8]。该方法的优点在于操作简单、成本低、对操作人员要求不高、经蒸馏后的水体干扰少、适用范围广，但缺点是显色剂4-氨基安替比林易氧化生成4-氨基安替比林红，从而使试剂空白吸光度值明显增高，严重影响方法检出限和分析结果的准确度。解决办法是对4-氨基安替比林进行提纯，还有文献提出更换氧化剂进行方法改进。有的采用硅镁型吸附剂提纯[8-9]、氯仿提纯[10-12]、乙醇提纯[3，9，11，13]等，有文献以高碘酸钾、碘、过硫酸铵[3，14-15]等代替铁氰化钾作为氧化剂测定挥发酚。标准方法[8]采用硅镁型吸附剂提取，由于吸附剂是无选择性吸附，在吸附杂质的同时也吸附4-AAP，导致溶液中4-AAP 实际浓度减少且难以确定减少量，氯仿萃取法受到的影响也与硅镁型吸附剂类似。乙醇提取法可得到纯度较高的固体试剂，但4-AAP 在乙醇中的溶解度大，导致4-AAP试剂损失也大。本研究利用4-AAP不溶于正己烷的特性，采用毒性较小的乙醇和正己烷(1+4)混合溶液提纯固体4-AAP，可获得纯度高的固体4-AAP且损失比使用乙醇提纯小，用无毒的过硫酸钾代替有毒的铁氰化钾作氧化剂，有效降低了试剂空白的吸光度，取得了满意的结果。

1 材料与方法

1.1 主要仪器与试剂

DR6000紫外可见光分光光度计(美国哈希公司)；STEHDB-106-3 智能一体化蒸馏仪(济南盛泰电子科技有限公司)；Milli-Q Integral 10超纯水仪(美国密理博)；全玻璃抽滤装置；氮吹仪(Turbo VAP Ⅱ)。

4-氨基安替比林(AR)；铁氰化钾(AR)；过硫酸钾(Sigma)；硫酸铜(AR)；氨水(AR，0.90 g/mL)；氯化铵(AR)；无水乙醇(AR)；正己烷(AR)；三氯甲烷(AR)；苯酚标准溶液(环境保护部标准样品研究所，500 mg/L)；挥发酚标准样品(环境保护部标准样品研究所)。

1.2 方法

1.2.1 试剂提纯

将25 g 4-AAP置于全玻璃抽滤装置中，分3～4次加入100 mL无水乙醇和正己烷(1+4)混合溶液进行洗涤，洗涤时用玻璃棒充分搅拌后抽滤，直至洗涤液呈无色或淡黄色，将洗至无色或淡黄色的4-AAP 用氮气吹干1 h，待乙醇和正己烷挥发完全后，装瓶，在干燥器内密封避光保存。使用时称2.0 g 4-AAP 溶于纯水中，并稀释至100 mL，配制成20 g/L的4-AAP溶液。

1.2.2 样品处理

取250 mL 水样，置于500 mL全玻蒸馏瓶中，加25 mL 纯水，及数滴甲基橙指示剂，用磷酸溶液(1+9)调至水样由桔黄色变为橙色，加入数粒玻璃珠，加热蒸馏，收集馏出液250 mL。

1.2.3 样品测定

将水样馏出液全部转入250 mL分液漏斗中。另取8个分液漏斗，分别加入100 mL 纯水，再加入0、0.20、0.50、1.00、3.00、5.00、7.00、10.00 mL苯酚标准使用溶液(1.00 μg/mL)，补加纯水至250 mL。向各分液漏斗内加入2.0 mL NH3-NH4Cl缓冲溶液(pH=10.7)，混匀，加1.50 mL经提纯的4-AAP溶液(20 g/L)，混匀，再加入1.50 mL 过硫酸钾溶液(20 g/L)，充分混匀，密塞，放置10 min。向各分液漏斗中准确加入10.0 mL三氯甲烷，密塞，剧烈振摇2 min，倒置放气，静置分层。在分液漏斗颈管内塞一小团干脱脂棉，弃去最初滤出的数滴萃取液后，将三氯甲烷层通过干脱脂棉团直接放入光程30 mm 比色皿中，于460 nm 波长，以三氯甲烷为参比，测定吸光度值。

2 结果与讨论

2.1 4-氨基安替比林提纯条件优化

对未经提纯的4-AAP和分别经50、100 mL无水乙醇+正己烷(1+4)洗涤提纯的4-AAP进行空白样品测定，由表1可以看出，经100 mL无水乙醇+正己烷(1+4)洗涤提纯后的4-AAP的空白吸光度明显降低且波动较小，RSD为4.1%，满足实验室空白要求(采测分离技术要求空白吸光度<0.080)[16]。

表1 4-氨基安替比林提纯条件优化测定Table 1 Optimization of purification conditions for 4-AAP(n=6)

2.2 过硫酸钾用量选择

分别移取250 mL空白和苯酚(20.0 μg/L)水样各6份，按样品测定方法加入2 mL NH3-NH4Cl缓冲溶液(pH=10.7)和1.5 mL经提纯的4-AAP溶液(20 g/L)后，分别加入浓度为20 g/L的过硫酸钾溶液0.5～3.0 mL，摇匀，放置10 min 后，用10.0 mL三氯甲烷萃取后采用分光光度法测定。实验结果表明，空白样品和含苯酚水样的吸光度值随过硫酸钾用量增加有所增大。在过硫酸钾加入量2.0 mL时，空白吸光度接近0.080，用量大于2.0 mL后，空白吸光度大于0.080。含苯酚水样的吸光度在过硫酸钾加入量1.5 mL和2.0 mL时增幅不大，表明当加入1.5 mL过硫酸钾溶液(20 g/L)时，水样中酚已被完全氧化。所以，选择1.5 mL过硫酸钾溶液(20 g/L)为氧化剂的最佳加入量(图1)。

图1 过硫酸钾加入量对吸光度的影响Figure 1 Effect of potassium persulfate addition on absorbance.

2.3 显色反应时间优化

在标准方法[8]中，以铁氰化钾作氧化剂，应在显色后30 min内测定吸光度。当苯酚质量浓度为20.0 μg/L、加入2.0 mL NH3-NH4Cl缓冲溶液、1.5 mL 4-AAP 溶液、1.5 mL过硫酸钾时，显色反应时间对溶液吸光度的影响及萃取液稳定时间对吸光度的影响分别见图2和图3。由图2、3可见，采用过硫酸钾作氧化剂，显色反应时间在10～90 min时，吸光度变化率小于5%；萃取后的萃取液在10～120 min时，吸光度变化率小于5%，表明显色稳定性高，且显色速率快。

图2 显色反应时间对吸光度的影响Figure 2 Effect of reaction time on absorbance.

图3 萃取液稳定时间对吸光度的影响Figure 3 Effect of extraction time on absorbance.

2.4 过硫酸钾溶液的稳定性测定

将配制好的20 g/L的过硫酸钾溶液置于4 ℃保存，分别在当天、7、15、30、45、60 d按测定方法测定空白样品及苯酚浓度为20.0 μg/L的水样，吸光度值分别为0.066、0.067、0.070、0.067、0.071、0.073和0.353、0.351、0.358、0.348、0.356、0.360，相对标准偏差分别为4.0%和1.3%。结果表明，过硫酸钾溶液在两个月内稳定性较好，避免了铁氰化钾溶液由于稳定性差，无法长期保存的问题。

2.5 标准曲线和检出限

分别用铁氰化钾和过硫酸钾作为氧化剂，按测定方法测定0～10 μg的苯酚标准系列溶液，绘制标准曲线，求得回归方程分别为y=0.058 7x+0.008 6、y=0.054 6x+0.002 9，相关系数(r)分别为0.999 2、0.999 6，线性关系良好(见表2)。

表2 挥发酚标准溶液的测定Table 2 Determination of volatile phenol standard solution

检出限测试按照《环境监测 分析方法标准制修订技术导则》(HJ 168—2010)附录A.1.1 方法检出限的一般确定方法进行。测定结果表明，方法的检出限为0.3 μg/L，测定下限为1.0 μg/L，满足HJ503—2009的要求(表3)。

表3 检出限测定Table 3 Determination of MDL(n=11) /(μg·L-1)

2.6 准确度测定

为了验证方法的准确度，采用国家环保部标准品研究所的标准样品进行验证，结果表明，方法准确度在误差允许范围内(见表4)。

表4 标准样品测定Table 4 Determination of standard samples(n=3)

在实际水样中分别加入适量苯酚标准溶液，进行加标回收实验，加标回收率见表5。由表5可见：铁氰化钾氧化方法所得平均回收率为94.2%，本方法平均加标回收率为96.0%，两种方法所得的结果基本一致。

表5 加标回收率Table 5 The recoveries of volatile phenol(n=3)

3 结论

使用毒性小、中等极性、易挥发的乙醇和正己烷(1+4)混合溶液提纯4-氨基安替比林，对操作人员损害较小、4-氨基安替比林损失小、易操作，可获得高纯度的4-氨基安替比林固体试剂。使用稳定、无色、无毒的过硫酸钾溶液代替稳定性差、有毒的铁氰化钾溶液作氧化剂，有效降低了空白值，显色稳定时间长，方法的检出限、灵敏度和准确度均满足标准分析方法的要求，适合地表水中挥发酚的测定。