水质中阴离子表面活性剂分析方法的探索

收稿日期：2022-12-20

作者简介：陶佳丽（1984—），女，甘肃景泰人，工程师，研究方向为水质监测。

摘 要：水质是人类生活中不可或缺的资源之一，阴离子表面活性剂又是造成水环境污染的重要原因。因此，开展阴离子表面活性剂的分析方法研究对保护水体环境具有重要的现实意义和科学价值。提出的分析方法具有高效、准确、可靠等特点，该方法用于水中阴离子表面活性剂的测定，取得了良好的结果，为水体中阴离子表面活性剂的检测提供了理论基础和技术支撑。结果表明，水质中阴离子表面活性剂的含量较高，在实际生产、工业和生活中应加强防控措施，做好水体的日常管理和维护工作。

关键词：阴离子表面活性剂；分析方法研究；质量检测

中图分类号：X832 文献标志码：B 文章编号：2095–3305（2024）04–00-03

表面活性剂作为一种普通的化工原料，其种类繁多，可以分为阳离子型和阴离子型。其可以改变液体的表面张力，让液体产生非常强烈的润湿、乳化、发泡、消泡等效果，被广泛应用于化工、制药、纺织、食品等领域。然而，由于阴离子表面活性剂的品种较多，且在使用和管理上比较随意，使得阴离子表面活性剂在使用过程中的一些问题也日益暴露出来，其中最常见的就是水环境污染问题。尤其是在水环境中阴离子表面活性剂含量较高时，会造成水体的富营养化，进而影响水体环境。因此，对阴离子表面活性剂的检测分析是十分必要的，这对保护水体环境具有重要的现实意义和科研价值。

1 水质中阴离子表面活性剂的概述

1.1 阴离子表面活性剂的特点

阴离子表面活性剂的特点主要体现在其强烈的吸附作用和水溶性方面。这类表面活性剂在水中的吸附能力很强，当其被吸附到固体物质表面后，水溶液中的阴离子会不断累积。这种特性使得阴离子表面活性剂在特定应用中具有显著效果，但同时也可能对环境产生一定影响。阴离子表面活性剂的水溶性较强，但溶解度相对较低，通常＜10%。这意味着在使用过程中需要注意其溶解条件，以确保达到理想的效果。此外，阴离子表面活性剂在其他溶液中的不易溶解性也限制了其应用范围。值得注意的是，阴离子表面活性剂是导致水体污染的主要因素之一[1]。过多的阴离子表面活性剂会对水环境产生污染而影响水质，甚至对人体健康构成一定威胁。同时，其较强的生物毒性和环境毒性也会对水生生物和鱼类造成不同程度的伤害。

1.2 水质中阴离子表面活性剂的来源及对环境的影响

水环境中通常存在3类阴离子表面活性剂：（1）烷基聚氧乙烯醚硫酸钠，它主要存在于土壤和水中，在水环境中的含量较高，进而导致其在水环境中的浓度也随之增加，使水体受到污染。（2）烷基苯磺酸钠，它主要存在于土壤、岩石中，其在水环境中的浓度较低，对环境造成的影响较小。（2）烷基聚醚硫酸钠是一种化学物质，其在水中的含量较高，若水环境受到污染，则会导致其在水中的浓度不断增加，进而使水体受到污染[2]。

上述3种阴离子表面活性剂主要以溶液的形式存在，通过生物的分解作用进入水体中。例如，在农业生产过程中，采用不合格的农药，则会使农药的浓度不断增加，进而对水体造成污染。在生活用水过程中，使用不合格的洗涤剂，则会导致生活用水受到污染。而随着工业化进程的加快，污水中含有大量的阴离子表面活性剂，相关工作人员应加强对水体中阴离子表面活性剂的控制，防止其对环境和生活用水的影响。例如，在对水质进行监测时，工作人员应积极学习相关知识和技能，开展水质分析工作，同时应充分利用现代化技术和设备开展监测工作[3]。

2 常用的阴离子表面活性剂分析方法及其局限性

当前，国内在水环境中使用的阴离子表面活性剂检测方法有：（1）紫外分光光度法；（2）高效液相色谱法；（3）离子色谱法；（4）化学分析法。

紫外分光光度法操作简单，具有精度高、灵敏度高等优点，是当前最常用的分析方法。高效液相色谱法具有样品用量少、灵敏度高、准确性高等特点，已在水质分析中得到广泛的应用。离子色谱法具有分析速度快、操作简单、选择性好等特点。化学分析法是通过将被测物质与化学试剂反应，在化学反应过程中通过元素或化合物的变化实现对被测物质的分析，具有简单方便、灵敏度高、重复性好等优点，被广泛应用于环境中阴离子表面活性剂的检测。然而，在实际应用过程中，由于检测试剂、仪器、人员等方面的局限性，其分析结果会受到一定影响[4]。例如，紫外分光光度法操作简单、灵敏度高，但检测范围小，使用范围不广；高效液相色谱法操作简单，灵敏度高，但精密度较差，重复性较差；离子色谱法操作简单，但精密度差，干扰物质多。因此，在实际应用过程中，为了提高检测效果和精度，应综合考虑各种因素，选择最合适的分析方法。

3 水质中阴离子表面活性剂分析方法的探索

3.1 水质中阴离子表面活性剂的检测试验

试验过程主要分为2个部分：（1）对水体中阴离子表面活性剂进行检测，（2）对水样中阴离子表面活性剂的含量进行检测。其中，在水中阴离子表面活性剂法中，研究人员采用十二烷基硫酸钠（SDS）为标准液，测定不同浓度阴离子表面活性剂。结果显示，不同浓度的 SDS对水样中阴离子表面活性剂的测定具有一定的影响。因此，在试验过程中需要注意对水样进行稀释和处理。在对水中的阴离子表面活性剂含量进行检测时，研究人员首先使用分光光度计对水样进行测定。经过试验发现，采用紫外分光光度计对水样进行分析具有一定的优势。在试验过程中，研究人员对水样进行了稀释，然后用分光光度计进行测定。通过试验发现，当水样中的阴离子表面活性剂浓度＜0.05 mg/L时，使用紫外分光光度计进行测定具有一定的优势[5]；当水样中的阴离子表面活性剂浓度＞0.05 mg/L时，采用紫外分光光度计对水样进行测定时，会产生一定的误差。因此，在试验过程中，需要根据水样的实际情况来选择合适的分析方法。

3.2 传统分析方法的优缺点

传统的分析方法主要包括： pH法、荧光法、紫外可见分光光度法和化学分析法。pH法的优点是分析速度较快，可以实现实时监测；缺点是需要使用酸、碱等物质，试剂用量大。pH法对某些物质的灵敏度较低，在检测时需要通过稀释溶液实现。荧光法是基于分光光度法发展而来的，可以通过光谱检测技术进行水质中阴离子表面活性剂的测定。紫外可见分光光度法具有灵敏度高、分析速度快等优点，但在实际实施操作中也存在一定问题：需要使用紫外灯进行光照；存在部分物质会干扰检测；有些物质需要使用特定溶剂进行提取；无法对所有类型的物质进行测定。化学分析法是基于物质的化学性质，如酸、碱、盐、氧化剂、还原剂等，利用物质的化学反应测定水质中的阴离子表面活性剂。化学分析法具有灵敏度高、选择性好等优点，但在实际操作时会受到多种因素的干扰。

3.3 新型分析方法的介绍与评价

传统的分析方法已经难以满足人们的实际需要，新时代各种新型分析方法不断出现，这对水质分析具有很大的帮助。此试验主要采用生物传感器、化学发光检测技术等新型分析方法。这些方法具有快速、准确、灵敏等优点，对水质中阴离子表面活性剂的检测的效果较好[6]。同时，生物传感器具有使用方便、操作简单等优点，因此该方法在水质检测方面具有重要的意义。化学发光检测技术具有灵敏度高、检出限低等优点，因而也被广泛应用于水质分析。但化学发光检测技术成本较高，易受其他物质干扰，其在实际应用中存在一定的局限性。

3.4 优化分析方法的探索与实践

当前，我国关于在水质中对阴离子表面活性剂分析的研究还不多，尤其是针对水质中阴离子表面活性剂的分析方法还有待进一步研究和探索。通过优化分析方法，能更好地提高阴离子表面活性剂的检测效果，为相关工作提供科学依据。通过试验发现，在分析方法的优化过程中，可从以下3个方面进行：

（1）在优化分析方法时应采用适当的色谱柱和检测器，目的是增强阴离子表面活性剂的探测效果。如进样量可根据样品溶液体积确定，便可根据样品溶液体积确定进样量。（2）对仪器进行适当的冲洗和校正。如采用流动相对仪器进行清洗，确保流动相的稳定性，防止系统内发生混溶现象；在仪器进行校正时，适当调整系统参数，如改变流动相比例、流速、温度等参数，以改善检测效果[7]。（3）优化分析方法时，应保证流动相具有较好的稳定性。如通过对流动相进行搅拌，确保流动相处于稳定状态；选择适当的进样阀，并根据进样阀的使用寿命，在不同条件下更换不同的进样阀，提高检测精度和工作效率。

4 试验设计与结果分析

研究人员采用十二烷基硫酸钠（SDS）为标准液，使用分光光度法对水样进行测定，将水样分为A、B、C组，通过试验可得，3个组的水样均能够符合测试要求。结果表明，当添加量较小时，其在碱性条件下的溶解度较高。由于试验需要加入一定量的碱性溶液，因此在试验过程中需要保证体系 pH值在中性范围内。但当体系 pH值＞酸性环境时，其溶解效果会受到影响。而且过高的阴离子表面活性剂会导致水体浑浊。

4.1 试验设计与操作流程

此试验所用试剂为氯化钠、磷酸钠、磷酸、氢氧化钠、硫酸铵等。首先，要对所用试剂的纯度进行检查，并配制相关的化学试剂。在选择试验条件时，主要考虑试验目的和试验对象，若是对水质中阴离子表面活性剂的分析，则要考虑分析方法的可行性[8]。在配制所用试剂时，需要确保其纯度和化学试剂的使用剂量，确保试验结果的准确、可靠性。其次，要将试验所用的仪器进行校准，如原子吸收光谱仪、原子荧光光谱仪等。最后，要对所用仪器进行检测，并记录检测结果。在分析水质中阴离子表面活性剂时，通常以滴定法为基础方法。在测定水质中阴离子表面活性剂时，通常采用光度法，即选择波长为532 nm的光进行测定。同时，要考虑水样中阴离子表面活性剂的含量及水样本身的pH值等因素。

4.2 试验结果的定性与定量分析

试验结果的定性与定量分析是试验研究的关键内容，也是科学研究的重要环节。对此，以分析阴离子表面活性剂类物质为例进行介绍。在此次试验中，针对阴离子表面活性剂类物质的检测结果进行了定性和定量分析，具体分析结果如下：

所检测到的阴离子表面活性剂样品在浓度范围为0.025～0.100 mg/L时，与空白溶液中阴离子表面活性剂浓度相比较，检测结果没有发生明显的变化[9]。而在被测阴离子表面活性剂的浓度为0.005 mg/L时，被测阴离子表面活性剂的含量为最小值。在此次试验中，所检测到的阴离子表面活性剂样品浓度范围为0.005～0.025 mg/L。试验结果还表明：在试验过程中所使用的所有仪器设备和试剂均满足国家相关标准。因此采用的分析方法具有可靠性和可行性。

4.3 试验结果的可行性评价与应用前景展望

此次实验结果表明，所测得的样品精密度和准确度较高。在加入4种表面活性剂标准液的情况下，标准液的加标回收率为91.5%～109.0%，相对标准偏差（RSD）＜2%。在试验中，对4种表面活性剂标准液进行了稳定性试验，结果表明，4种表面活性剂标准液在

25 ℃下放置10 d后，其相对标准偏差均＜1%。此外，该研究方法对实际水体中阴离子表面活性剂含量的测定结果表明，此方法适用范围广、实用性强，不仅可以实现对水体中阴离子表面活性剂含量的精确测定，还可以为水体中阴离子表面活性剂的监测、检测及预测提供理论依据[10]。在实际应用中，该方法的发展前景良好。与此同时，还应深入研究阴离子表面活性剂类化合物的检测方法，使该方法运用于水中阴离子表面活性剂的监控与控制。

5 结论

提出的检测水质中阴离子表面活性剂的方法可以对水质中阴离子表面活性剂进行检测。在试验过程中，利用分光光度法和离子色谱法分别测定了水样中阴离子表面活性剂的含量。通过分析试验结果得出以下结论：（1）提出了检测水质中阴离子表面活性剂的高效、准确、可靠的分析方法。通过该方法测定某水样中阴离子表面活性剂的含量，并与国家标准方法进行比较，结果具有良好的一致性。（2）提出的分析方法操作简单、安全，可用于实际水样中阴离子表面活性剂的测定，具有较好的应用前景。（3）该方法具有良好的测定结果，用十二烷基硫酸钠（SDS）为标准液绘制标准曲线，相关系数可达0.999以上。（4）水质中阴离子表面活性剂的含量较高，在实际生产、工业和生活中应加强对水质中阴离子表面活性剂的防控措施，做好水体的日常管理和维护。

参考文献

[1] 尹超.阴离子表面活性剂对城市复合型污染水体好氧反硝化的影响机理及效应研究[D].上海：华东师范大学， 2022.

[2] 李忠润.再生水中阴离子表面活性剂对土壤结构性质及水流运动特征的影响[D].长沙：长沙理工大学，2022.

[3] 李志恒.阴离子表面活性剂在黏土矿物表面的吸附特征研究[D].焦作：河南理工大学，2021.

[4] 陈志友，李林海，孙雪.阴离子表面活性剂的验证方法及常见问题探讨[J].东北水利水电，2023，41（11）：28-29，55.

[5] 梁鹏，夏文秀，黎宁，等.水质样品中阴离子表面活性剂的测定方法研究[J].当代化工，2022，51（5）：1253-1256.

[6] 闫鹏，何明祺，尹新元，等.污水中阴离子表面活性剂的降解研究[J].当代化工，2021，50（8）：1948-1951.

[7] 马荣.连续流动分析仪测定水中阴离子表面活性剂的方法验证[J].陕西水利，2023（4）：174-176.

[8] 邓杰.亚甲蓝分光光度法测定阴离子表面活性剂的影响因素探讨[J].山西化工，2023，43（9）：84-85.

[9] 求少斌.阴离子表面活性剂去除方法研究[J].陕西水利， 2022（3）：113-115.

[10] 覃石凤，韦丽丽.两种方法测定海水中阴离子表面活性剂的比较[J].大众科技，2023，25（5）：45-48.