双波长催化动力学光度法测定亚硝酸根

关键词：

1 引言

亚硝酸盐存在生活中的土壤、水及蔬菜中, 摄入它易中毒。它会使体内正常血红蛋白形成高铁血红蛋白, 失去携氧功能, 导致人体缺氧[1]。它还能形成强致癌物亚硝胺。因此, 水环境监测和食品检测时准确测定NO2-的含量是一项重要的指标。

测定NO2-的方法报道很多, 有近年的催化光度法[2]、分光光度法[3]、荧光分析法, 也有多年的动力学分光光度法[4]、离子色谱法等。而在NO2-的测定中, 动力学光度法以仪器简单、操作方便、灵敏度高, 得到广泛的应用。本文在磷酸反应介质中, 以溴酸钾为氧化剂的反应体系, 用双波长催化动力学光度法测定痕量NO2-, 基于NO2-对溴酸钾氧化甲基绿及酸性铬兰有催化作用, 研究反应的适宜条件及动力学参数。并用此方法来测定居民生活用水 (自来水) 、沱河以及浍河中的NO2-含量, 取得较满意结果。

2 实验部分

2.1 主要的实验试剂和仪器

HH-6型数显恒温水浴锅 (国华电器有限公司) ;FA2004电子天平 (上海良平仪器仪表有限公司) 。722S分光光度计 (上海精密科3学仪器有限公司) ;UV-3600型紫外可见分光光度计 (日本岛津公司) ;

NO2-的标准溶液:1μg/m L的溶液;甲基绿:0.4g/L的溶液;酸性铬兰:0.4g/L的溶液;KBr O3:1.0×10-2mol/L的溶液;H3PO4:1.0×10-9mol/L的溶液。

试剂都是分析纯, 所用水为蒸馏水。

2.2 实验检测方法

取两支容量为25m L的带塞比色管, 分别标记为1号管和2号管, 两支管中均加入1.5m L甲基绿溶液, 0.6m L磷酸, 2.0m L溴酸钾溶液, 1.6m L酸性铬兰溶液。1号管中加定量NO2-标准溶液, 为催化体系 (吸光度为A635和A540) ;而2号管中不加NO2-标准溶液, 为非催化体系 (吸光度为A635和A540) 。两管用水定容到刻度后混合均匀, 同时放到80℃的水浴锅中加热, 8min后取出, 并用水冲淋冷却4min。再分别从两支管中提取1m L溶液到比色皿中, 用蒸馏水作参比溶液, 在分光光度计上540nm和635nm两处测定其吸光度, 记为A、A0。然后分别根据公式:ΔA540=A0540-A540, ΔA635=A0635-A635, ΔA=ΔA540+ΔA635计算结果。

3 结果与讨论

3.1 吸收光谱曲线

取1.0μg含NO2-的标准溶液, 按上述方法, 记录实验结果, 绘制吸收光谱曲线。从图1看出, 在含有甲基绿和酸性铬兰的双指示剂体系中, 催化和非催化的反应都在540nm和635nm这两处达到最大值, 说明NO2-对溴酸钾氧化酸性铬兰和甲基绿都具有催化作用。根据吸收曲线, 实验用540nm和635nm作测定波长。

3.2 探索酸度及其用量

按上述方法, 分别采用不同种类的酸 (HNO3、HCl、H3PO4和H2SO4) 和不同量的酸测定其对实验反应的影响, 实验结果表明, 在不同种类的酸中, 反应体系在H3PO4溶液中的灵敏度最高, ΔA最大值出现在磷酸溶液0.6m L用量时, 故本测定体系选用0.6m L磷酸溶液。

3.3 探索酸性铬兰和甲基绿的最佳用量

按上述方法, 保持其他变量和条件一致, 探索酸性铬兰溶液和甲基绿溶液的最佳用量。实验表明:催化效果最好和ΔA最大值出现在酸性铬兰用量为1.6m L和甲基绿用量为1.5m L时。故体系选用甲基绿1.5m L、酸性铬兰为1.6m L。

3.4 探索溴酸钾的用量

按上述方法, 溴酸钾的量为变量, 其他条件不变, 探索溴酸钾的最佳用量。结果表明:当溴酸钾用量小于2.0m L时, ΔA随着溴酸钾用量增加而相应增大;当溴酸钾用量大于2.0m L时, ΔA随着溴酸钾用量增加而不断减少。因此, 溴酸钾最佳用量为2.0m L。

3.5 探索反应时间

按上述方法, 以反应时间为变量, 其他条件不变, 探索其反应时间。结果表明:当反应时间小于8min时, ΔA随着时间的增加而增大;当反应时间超过8min之后, ΔA随着时间的增加而减小, 催化效果也越来越弱。因此, 将8min定为该测定体系的反应时间。

3.6 探索反应温度

按上述方法, 除温度外其他条件不变, 实验发现:温度低于60℃时, 反应较缓慢;温度在60~80℃之间, 反应速度加快, ΔA的值逐渐增大;而温度超过80℃后, 温度对催化反应速度的影响比对非催化反应速度的影响小, ΔA的值也逐渐减少。因此, 80℃为体系最佳反应温度。

3.7 工作曲线

在最佳条件下, 提取不同量的NO2-溶液实验, 采用双波长 (540nm和635nm) 绘制的工作曲线, 结果表明, NO2-的浓度在0.2~2.8μg/25m L范围时, 其ΔA呈线性关系, 线性回归方程为ΔA=0.25721+0.36753CNO2-, 相关系数R=0.99626, 其检出限为6.18×10-10g/m L。

3.8 共存离子影响

检测量为1μg/25m L NO2-溶液, 相对误差为±5%, 对常见离子进行干扰实验。实验表明:1000倍的K+、Na+、NO3-、Br-、I-、Cl-, 200倍的Ca2+、Zn2+、Mg2+, 50倍的Cr3+、Co2+、Mn2+、F-、V5+, 20倍的Pb2+、Ag+;以及5倍的Al3+、Sb3+、Bi3+均不产生干扰。

4 样品测定

分别采集沱河、浍河和市民生活用水 (自来水) 水样, 加热煮沸、冷却静置过滤除去沉淀, 取定量样品, 按上述方法对NO2-测定, 结果见表1。

5 结语

本文探索以磷酸为介质, 以NO2-作为催化剂, 对溴酸钾氧化酸性铬兰及甲基绿褪色反应进行催化, 建立新的双波长光度法测定NO2-。实验表明, 该检测方法具有选择性好、灵敏度高等优点, 取得满意效果。

摘要：本文利用磷酸作为介质, 通过测量溴酸钾氧化甲基绿及酸性铬兰的反应体系在540nm和635nm处的吸光度变化, 探索新的双波长催化光度法测定亚硝酸根的方法, 结果表明此方法具有灵敏度高、稳定性强的特点, 其重现性和选择性也很好, 可用于水样的测定。

关键词：亚硝酸根,双波长,催化动力学光度法,甲基绿,酸性铬兰

参考文献

[1] Bagchi, De.Free radicals and grape seed proanthocyanidin extract:importance in human health and disease prevention.Toxicology, 2000.148 (2) :187-197.

[2] 朱军, 李成平.催化动力学测定痕量亚硝酸根.浙江食品工业, 1993.5 (1) :39-42.

[3] 李万海.催化分光光度法测定微量亚硝酸根.吉林化工学院学报, 2004.21 (3) :26-29.

[4] 王术皓, 杜凌云.动力学分光光度法测定痕量亚硝酸根和硫氰酸根的研究.分析试验室, 1997.16 (2) :32-34.