亚甲蓝分光光度法测定阴离子表面活性剂的优化

2022-05-11雷亚玲

山西化工 2022年2期

雷亚玲

（太原市城市排水管理中心，山西太原 030000）

1 表面活性剂对水环境的污染现状

近年来，我国化学合成表面活性剂工业发展迅速，表面活性剂的产量逐年增加。而目前绝大部分的表面活性剂使用后未经妥善处理即排放到河流、海洋等自然水体中，造成水体污染并出现泡沫横飞的景象，同时消耗了水中的溶解氧，影响了水体质量。虽然目前生物降解性能较差的表面活性剂已经基本被淘汰，广泛使用的表面活性剂可生物降解，但是即使是低浓度的表面活性剂也会产生大量泡沫,不仅影响了自然水体景观的美感，且其生物毒性还直接威胁到水生动植物的生存[1-2]。

目前，环境水体的重要污染源之一是工业排放废水和生活排放污水中的洗涤剂。阴离子型表面活性剂是洗涤剂中应用最早也是用量最大的一类,占洗涤剂生产总量的65%～80%[3]，且在今后一段时间内,仍将占据主导地位[2]。阴离子表面活性剂主要有羧酸盐类、磺酸盐类、硫酸酯类、磷酸酯类等，目前我国广泛使用的表面活性剂是直链型烷基苯磺酸钠（LAS）。当水体中LAS 的质量浓度超过0.5 mg/L 时就会在水面形成大量的泡沫层，尤其是在污水净化处理时，形成的泡沫层隔绝了污水与空气的接触，致使水体曝气困难，大量微生物因缺氧死亡，从而使污水处理效率下降[2]。因此，阴离子表面活性剂的准确测定尤其重要，为城市污水中阴离子表面活性剂的治理效果的提升提供科学依据[4]。

2 关于阴离子表面活性剂的测定现状

目前，随着对这方面研究的不断深入，关于阴离子表面活性剂的有关测定方法也越来越多。主要测定方法有两种：一种是光度法，另一种是色谱法。

光度法的主要原理是通过阴离子表面活性剂和阳离子显色剂发生缔合作用进而显色，从而进行测定的一种方法。光度法又分为萃取光度法和水相直接显色法。萃取光度法是对缔合物利用有机相进行萃取后在相应的波长下进行测定。萃取分光光度法的灵敏度较高，但是有机相通常是有毒有害物质，而且萃取过程中容易发生乳化现象，需要使用破乳剂来消除乳化现象。水相直接显色法是通过聚合物吸收光谱与阳离子吸收光谱的不同进行比较，操作相对简便。目前的研究中，关于阳离子碱性染料与阴离子表面活性剂之间的实验比较常见。水相直接显色的关键是确定最佳环境条件以及测量条件[5]。

色谱法是在流动相与固定相相互作用下，对水样中的阴离子表面活性剂进行分离和测定，同时利用这种方法阴离子表面活性剂的烷基同系物也能够被测定出。在实际工作中，由于阴离子表面活性剂含量的不同，选择的处理方式也不同。通过实验验证，这种方法处理相对简单，可回收率维持在较高水平。与此同时新的微镜色谱分析法使检测能力大大提高，同时减少了检测试剂的使用量。

关于阴离子表面活性剂的其他检测方法，学者们仍在不断探索中，刘卫国提出在pH=7.5 的条件下进行偶氮红两项滴定从而测定阴离子表面活性剂的测定方法。在特殊的检测水体环境中，何亚明提出采用次氯酸钠-氨基硫酸铵对印染废水中的干扰物质进行先处理的方法[5]。

本实验对亚甲蓝分光光度法测定阴离子表面活性剂进行探索，对相关实验环节进行优化。

3 实验部分

3.1 测定原理

阴离子表面活性剂可以与阳离子染料亚甲蓝作用生成亚甲蓝活性物质（MBAS），这类物质是蓝色的盐类。这种物质能够被氯仿萃取，利用萃取物的色度与物质的浓度成正比的关系，在652 nm 处通过紫外可见分光光度计测量氯仿层的吸光度。

3.2 实验仪器

分光光度计，测定波长为652 nm，比色皿为10 mm；分液漏斗为250 mL，活塞为聚四氟乙烯，实验前需要验漏，否则对结果有较大影响，同时要保证分液漏斗的清洁干燥。

3.3 试剂

主要配置试剂为亚甲蓝溶液，配置方法参考GB 7494—87，在棕色试剂瓶中保存。

3.4 方法比较

3.4.1 方案一

取一组清洁干燥的分液漏斗6 个，然后分别加入100、99、97、95、93、90 mL 水，然后分别加入0、1.00、3.00、5.00、7.00、10.00 mL 直链烷基苯磺酸钠标准溶液（10 mg/L），摇匀。加入10 mL亚甲蓝溶液，摇匀后再移入10 mL氯仿，激烈振荡30 s，注意放气。过分的摇动会发生液体乳化现象，这种情况可以加入约10 mL异丙醇，用来消除乳化现象。具体操作是加相同体积的异丙醇至所有的液体中，然后缓慢旋转分液漏斗，直到滞留在内壁上的氯仿液珠降落，静置分层。将氯仿层放入第2 个分液漏斗中，用数滴氯仿淋洗第一个分液漏斗的放液管，重复萃取3 次。每次用10 mL氯仿。合并所有氯仿至第2 个分液漏斗中，激烈振摇30 s，静置分层。将氯仿层通过玻璃棉或脱脂棉。加入50 mL容量瓶中，加氯仿到标线。

按相同的方法操作标准样品和污水厂水样。

每次测定前，振荡容量瓶内的氯仿萃取液，并以此液洗3 次比色皿，然后将比色皿充满。在652 nm处，以氯仿为参比液，测定空白、标准溶液、样品的吸光度。每次测定后，用氯仿清洗比色皿。

3.4.2 方案二

取一组清洁干燥的分液漏斗6 个，然后分别加入100、99、98、97、95、93 mL 水，然后分别加入0、1.00、2.00，3.00、5.00、7.00 mL直链烷基苯磺酸钠标准溶液（10 mg/L），摇匀。加入10 mL亚甲蓝溶液，摇匀后再移入20 mL氯仿，激烈振荡30 s，注意放气，再机械振荡1 min，静置分层。将氯仿层通过玻璃棉或脱脂棉。

按相同的方法操作标准样品和污水厂水样。比色时，先用CHCl3将仪器归零，从空白开始比色。

3.5 结果分析

方案二将GB 7494—87 中氯仿用量减少近一半多，由3 次萃取减少为1 次萃取，2 个方案均将亚甲蓝用量由25 mL减少到10 mL。校准曲线二的斜率稍大，但是截距比较小，线性相关系数满足要求。通过实验得出，氯仿用量减少、萃取次数降低、亚甲蓝用量减少后测得的标准样品值均在保证值范围内，因此标准样品测定可以采取方案二的简化测量方法。对于污水厂的水样，阴离子浓度比较小的水样可以按照方案二的做法，浓度比较高的水样在加入亚甲蓝后蓝色全部转移到氯仿层，这个时候需要将水样进行稀释再重新取样，确保水样中的阴离子全部与亚甲蓝反应，保证测定结果的可靠性。实验结果见表1～表4。