水中陰離子表面活性劑的光度測定法

陳向明，鄧彩蘭，楊克兒，王賢杰，張學(xué)健

（1.汕頭大學(xué)理學(xué)院化學(xué)系，廣東 汕頭 515063；2.汕頭職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 汕頭 515063）

水中陰離子表面活性劑的光度測定法

陳向明1，鄧彩蘭1，楊克兒1，王賢杰2，張學(xué)健1

（1.汕頭大學(xué)理學(xué)院化學(xué)系，廣東 汕頭 515063；2.汕頭職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 汕頭 515063）

根據(jù)陽離子顯色劑與陰離子表面活性劑締合反應(yīng)原理，建立了以吸光度值降低方式測定水中陰離子表面活性劑的方法.實(shí)驗(yàn)篩選了陰離子表面活性劑、沉淀劑兼指示劑的種類和用量，探討了酸度、溫度、靜置時(shí)間、試劑加入順序和共存離子對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，并以標(biāo)準(zhǔn)加入法和直接測定法準(zhǔn)確測定了實(shí)際水樣中陰離子表面活性劑的含量.該法具有實(shí)驗(yàn)步驟簡單、操作簡便和不用萃取劑等優(yōu)點(diǎn).

分光光度法；結(jié)晶紫；陰離子表面活性劑

0 引 言

雖然合成洗滌劑的廣泛應(yīng)用極大地方便了人們的生產(chǎn)和生活，但是含有合成洗滌劑污水的排放而導(dǎo)致水質(zhì)惡化的現(xiàn)象也引起了人們的廣泛重視.因此，有必要開展對(duì)環(huán)境水體中陰離子表面活性劑的監(jiān)測、分析和快速鑒定的研究.環(huán)境水體中陰離子表面活性劑（AS）光度法測定是借助于陽離子顯色劑與AS發(fā)生締合反應(yīng)原理進(jìn)行的，有兩種測定法：1）將締合物萃取至有機(jī)相進(jìn)行測定[1-2]，雖然此法靈敏度高，吸光度穩(wěn)定，共存離子干擾量較小，但需采用氯仿、甲苯等有毒有機(jī)溶劑進(jìn)行萃取，對(duì)環(huán)境危害較大；2）利用締合物與陽離子顯色劑吸收光譜的差異進(jìn)行測定[3-5]，該法無需萃取，操作簡便，但由于締合物水溶性的降低會(huì)造成其吸光度不穩(wěn)定而影響測定的準(zhǔn)確性.本文以十二烷基硫酸鈉陰離子表面活性劑為研究對(duì)象，發(fā)現(xiàn)其在酸性介質(zhì)中與結(jié)晶紫形成沉淀，然后離心取上清液于591 nm測定吸光度，由于此吸光度值與陰離子表面活性劑濃度成反比，因此可測定水樣中陰離子表面活性劑的含量，并利用此方法對(duì)流經(jīng)汕頭市的榕江、鮀濟(jì)河和汕頭大學(xué)校園內(nèi)水庫的水樣進(jìn)行了陰離子表面活性劑含量的測定.

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

儀器 UV-1100紫外可見分光光度計(jì)（北京瑞利分析儀器公司），PHS-10C數(shù)字酸度計(jì)（蕭山市科學(xué)儀器廠），DF-101B集熱式恒溫加熱磁力攪拌器（鞏義市英峪儀器廠），80-2離心機(jī)（深圳市沙頭角國華儀器廠）.

試劑 十二烷基硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制（0.05 g/L）：準(zhǔn)確稱取0.025 g十二烷基硫酸鈉（AR級(jí)），用蒸餾水溶解并定容至500 mL的容量瓶中.結(jié)晶紫儲(chǔ)備液的配制（5 g/L）：稱取0.5 g結(jié)晶紫，用100mL蒸餾水溶解并存放在試劑瓶中.結(jié)晶紫指示劑的配制（0.5g/L）：用移液管準(zhǔn)確量取10 mL結(jié)晶紫儲(chǔ)備液于100 mL的容量瓶中定容.配制適量的HCl溶液（0.1 mol/L）.

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

在25 mL的比色管中，依次加入10 mL水樣，2 mL十二烷基硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液，1 mL HCl溶液，0.5 mL結(jié)晶紫指示劑和11.5 mL蒸餾水，搖勻，靜置10 min.再將比色管放入溫度為45~50℃的水浴鍋中保持20 min，取出自然冷卻，然后3 000 r/min離心，靜置20 min.以加結(jié)晶紫指示劑而不加十二烷基硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液為參比，在波長591 nm處測定吸光度值，然后對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算出水樣中陰離子表面活性劑的含量.

2 結(jié)果與分析

2.1 指示劑的選擇及介質(zhì)酸度的調(diào)節(jié)

在相同條件下，分別做了甲基紫、孔雀石綠、副品紅、堿性品紅、亞甲基藍(lán)、結(jié)晶紫的沉淀對(duì)比實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，結(jié)晶紫的沉淀效果最好.因而在本實(shí)驗(yàn)中選擇結(jié)晶紫作為沉淀劑兼指示劑，實(shí)驗(yàn)結(jié)果也表明結(jié)晶紫的用量在0.3~1.0 mL范圍內(nèi)，吸光度大且保持穩(wěn)定，因此其用量選用0.5 mL.

酸度實(shí)驗(yàn)表明，十二烷基硫酸鈉與結(jié)晶紫在酸性條件下（pH為2.6~2.7）沉淀效果較好，澄清液的吸收值最大，且其吸光度值和十二烷基硫酸鈉濃度呈反比線性關(guān)系.本實(shí)驗(yàn)選用0.1 mol/L HCl溶液調(diào)節(jié)酸度，按照實(shí)驗(yàn)步驟加入，其用量為1.0 mL.

2.2 吸收曲線和標(biāo)準(zhǔn)曲線

實(shí)驗(yàn)中分別測定了0.5 g/L結(jié)晶紫指示劑+0.1 mol/L HCl溶液、0.5 g/L結(jié)晶紫指示劑+0.1 mol/L HCl溶液+十二烷基硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸收光譜，結(jié)果見圖1.實(shí)驗(yàn)表明，加入十二烷基硫酸鈉后形成的沉淀消耗了部分結(jié)晶紫指示劑，且消耗量與十二烷基硫酸鈉濃度有關(guān)，其濃度越大，消耗結(jié)晶紫指示劑的量就越大，反映在吸收光譜中上清液的吸光度值則越小，即上清液的吸光度值與陰離子表面活性劑的濃度呈反比關(guān)系.

在選定的實(shí)驗(yàn)條件下，發(fā)現(xiàn)十二烷基硫酸鈉在0~22 g/mL范圍內(nèi)與上清液AS的吸光度值呈反比線性關(guān)系，得到標(biāo)準(zhǔn)曲線的回歸方程為：A＝－42.058ρAS＋1.302，線性相關(guān)系數(shù)r＝0.991 9，其中A為上清液吸光度值，ρAS為十二烷基硫酸鈉的濃度（g/mL）.

圖1 UV-Vis光譜

2.3 靜置時(shí)間的影響

不同濃度AS加入后即刻與結(jié)晶紫產(chǎn)生鹽沉淀，將比色管放入溫度為45~50℃的水浴鍋中保持20 min，取出后自然冷卻.在室溫條件下靜置不同時(shí)間后，3 000 r/min離心5 min，取上清液進(jìn)行光度法測定，以考察靜置時(shí)間對(duì)吸光度的影響.

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，不同濃度的測定樣品均在放置15 min之后離心取上清液時(shí)，吸光度值不再下降，保持恒定（見圖2）.為保證測定的準(zhǔn)確性，實(shí)驗(yàn)中樣品在室溫下放置時(shí)間確定為20 min.

2.4 試劑加入順序的影響

在相同條件下，選擇6組試劑加入順序不同的實(shí)驗(yàn)體系進(jìn)行光度法測定，考察試劑加入順序?qū)﹃庪x子表面活性劑含量測定的影響.實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖3，改變?cè)噭┘尤氲捻樞驎?huì)影響陰離子表面活性劑含量測定結(jié)果的準(zhǔn)確性，其中以第3組的效果最好，成鹽沉淀達(dá)到穩(wěn)定所用的時(shí)間較短，吸光度值最大.因此，試劑加入的順序確定為：十二烷基硫酸鈉 >鹽酸溶液 >結(jié)晶紫指示劑.圖中x=An/A1，A1為第1組試劑加入順序檢測的吸光度值，An為第n組試劑加入順序檢測的吸光度值.

2.5 共存離子的影響

在確定的實(shí)驗(yàn)條件下，對(duì)每10 mL含有50 μg的十二烷基硫酸鈉樣品進(jìn)行分光光度法測定，相對(duì)誤差在±5%之間，各種共存離子的允許量見表1，其中二價(jià)鉛離子對(duì)此測定法的干擾比較嚴(yán)重，因?yàn)镻b2+與AS容易形成沉淀，對(duì)測定不利.

2.6 樣品AS含量測定

圖2 靜置時(shí)間的影響

圖3 試劑加入順序的影響

表1 共存離子的允許量/（mg·L-1）

對(duì)流經(jīng)汕頭市的榕江、鮀濟(jì)河和汕頭大學(xué)校園內(nèi)水庫的水樣進(jìn)行陰離子表面活性劑含量的測定.分別移取經(jīng)過濾的水樣10 mL于25 mL比色管中，采用本文確定的實(shí)驗(yàn)方法，以標(biāo)準(zhǔn)加入法和直接測定法測定水樣中陰離子表面活性劑的含量.榕江、鮀濟(jì)河和汕頭大學(xué)校園內(nèi)水庫的水樣中AS測定結(jié)果分別為（括號(hào)內(nèi)為直接測定法結(jié)果）：ρ榕江=0.238（0.233）g/mL， ρ鮀濟(jì)河=0.690（0.676）g/mL 和 ρ水庫=0.03（0.04）g/mL.以外推法為標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)現(xiàn)其相對(duì)誤差小于2.1%.

3 結(jié) 語

本文利用結(jié)晶紫沉淀吸光度值降低的方式成功地建立了一套測定水樣中微量陰離子表面活性劑的結(jié)晶紫沉淀-光度測定法，并對(duì)汕頭市的榕江、鮀濟(jì)河和汕頭大學(xué)校園內(nèi)水庫的水樣進(jìn)行了分析.由實(shí)驗(yàn)步驟與分析結(jié)果可以看出，該方法與傳統(tǒng)方法[6]相比，具有實(shí)驗(yàn)步驟簡單、操作簡便和不需要萃取劑等優(yōu)點(diǎn)，其結(jié)果在微量分析中相對(duì)誤差較小，重復(fù)性較好，對(duì)環(huán)境檢測具有較大的參考意義.

[1] 中國標(biāo)準(zhǔn)出版社第二編輯室.水質(zhì)分析方法國家標(biāo)準(zhǔn)匯編[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1996：154-160.

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Abstract：A spectrophotometric method to determine the anionic surfactant（AS） was established.In experiments， the kinds and amounts of indicators（and precipitator） to indicate（and deposit） anionic surfactant were selected carefully.The influences of acidity，temperature， standing time， as well as agent adding sequence were discussed in detail.Furthermore，the AS presenting in the actual water samples were accurately determined by both of direct method and standard addition method.Comparing with traditional method，this AS determining way exhibits characteristics of easy operation with simple steps，and without using any extracting.

Key words：Spectrophotometry； crystal violet； anionic surfactant

Determination for Negative Ion Surface Active Agent of Water Sample

CHEN Xiang-ming1， DENG Cai-lan1， YANGKe-er1， W AN GXian-jie2， ZHANG Xue-jian1

（1.Department of Chemistry， Shantou University， Shantou 515063， Guangdong， China；2.Shantou Polytechnic， Shantou 515063， Guangdong， China）

O 652

A

1001-4217（2010）02-0038-04

2009-12-21

陳向明（1962-），男，廣東臺(tái)山人，副教授.研究方向：應(yīng)用化學(xué).E-mail：xmchen@stu.edu.cn