改進分光光度法測定制藥行業含碘廢水研究

張艷，羅岳平，田耘，畢軍平，鄧榮，駱芳

(1.湖南省環境監測中心站，湖南長沙 410014;2.國家環境保護重金屬污染監測重點實驗室，湖南長沙 410014)

碘在自然界中廣泛分布，但由于其平均自然品味低，往往難以規模開采。目前碘資源的開發重心已從早期的油田水、氣田水、海藻、海帶等原料中提取碘，轉從各種含碘廢水、碘渣、碘廢料中回收。制藥行業中，碘是多數合成工藝的基本原料，其排放廢水中往往含有高濃度的碘，造成大量的碘資源浪費，且對環境造成污染［1］。加強對制藥行業含碘廢水的監測與管理，是提高碘資源利用率，減少碘排放的必要前提。

目前，碘的測定方法主要有分光光度法、色譜法和差示脈沖極譜法等，其中催化比色法為推薦方法［2-5］。但是傳統分光法步驟復雜，溫度和反應時間對結果影響極大，準確度、精密度并不能滿足成分復雜的廢水分析要求［6-8］。

本研究采用亞砷酸-硫酸-氯化鈉的混酸體系和硫酸亞鐵銨-硫氰酸鉀混合顯色劑，對傳統方法的催化反應和顯色反應過程進行改進，使碘化物分光光度法的操作步驟由7步簡化到3步。建立了一套適用于制藥行業等復雜廢水的碘化物監測方法，具有良好的應用前景。

1 實驗部分

1.1 試劑與儀器

NaCl、As2O3、Ce(NH4)4(SO4)4、Fe(NH4)2-(SO4)2、KI均為優級純;濃硫酸、KSCN均為分析純;實驗用水為二次蒸餾水。

TDL-40B臺式離心機;CARy100分光光度計;HH-4恒溫水浴鍋。

1.2 溶液配制

1.2.1 亞砷酸溶液 稱取4.96 g二氧化三砷于少量水中，加0.2 mL濃硫酸，使溶解，稀釋至1 L。

1.2.2 硫酸鈰銨溶液 稱取13.38 g硫酸鈰銨［Ce(NH4)4(SO4)4·4H2O］，溶于水，加44 mL濃硫酸，稀釋至1 L。

1.2.3 硫酸亞鐵銨溶液 稱取1.50 g硫酸亞鐵銨［Fe(NH4)2(SO4)2·6H2O］，溶于含0.6 mL 濃硫酸的100 mL水中，當天配制。

1.2.4 硫氰酸鉀溶液 稱取 4 g硫氰酸鉀(KSCN)，溶于100 mL水中。

1.2.5 碘化鉀標準貯備液 稱取0.645 0 g碘化鉀，溶于水，移入500 mL容量瓶中，稀釋至標線，碘離子濃度1.00 g/L。取碘化鉀標準貯備液，逐級稀釋至碘離子濃度為2.50 mg/L的標準使用液，現配現用。

1.3 實驗方法

取50 mL水樣加入1 mL濃硫酸，于4 000 r/min下離心5 min。取上清液10.0 mL(或分取適量，加蒸餾水至 10.0 mL)于 25 mL比色管中，加入5.00 mL混酸溶液［由20%氯化鈉溶液、亞砷酸溶液及(1+3)硫酸溶液按體積比1∶2∶1混合，現用現配］，混勻。置于恒溫水浴中10 min，待溫度達到平衡后，每隔30 s(以秒表計)分別加入5.00 mL硫酸鈰銨酸液。放回水浴中，15 min后取出。按原順序每隔30 s加入2.00 mL混合顯色劑(由1.2.3節和1.2.4節按體積比2∶1混合，現用現配)，混勻。放置15 min后，以水為參比，用光程長10 mm比色皿，510 nm為比色波長測量吸光度。

2 結果與討論

2.1 混酸配比及用量

實驗發現，NaCl含量在0.6% ～1.0%，可降低碘的非催化反應;但隨著加入量的增加，lgA0/A值逐漸減小，方法靈敏度下降。亞砷酸加入量較低時，lgA0/A值較低，隨著加入量增加，亞砷酸濃度達到1.0 mmol/L時，lgA0/A值逐漸增大并趨于穩定。體系中(1+3)硫酸濃度1% ～5%，lgA0/A值穩定增大;但隨著加入量的增加，lgA0/A反而減小。通過正交實驗優化混酸的配比及用量，混酸體積配比為20%氯化鈉∶亞砷酸∶(1+3)硫酸 =1∶2∶1，混酸的用量為5.00 mL。

2.2 混合顯色劑配比及用量

硫酸亞鐵銨與體系中過量的硫酸鈰銨溶液反應，生成正比例的高鐵離子，再與硫氰酸鉀生成穩定的紅色絡合物。經實驗研究確定，混合顯色劑體積配比為硫酸亞鐵銨∶硫氰酸鉀=2∶1，混合顯色劑的用量為5.00 mL。

2.3 溫度影響

經實驗研究，水浴溫度在20～40℃，該方法的碘化物均呈現出良好的線性反應，擇優選取(30±0.5)℃為最合適溫度。

2.4 標準曲線

配制成濃度為 0.00，0.10，0.30，0.50，0.70，1.00 mg/L的系列標準溶液，分光光度計進行測定，以吸光值對應的lgA0/A值為縱坐標，碘離子濃度為橫坐標繪制工作曲線(見圖1)。碘離子濃度與lgA0/A值呈非常好的線性關系，相關系數可達0.999 以上。

圖1 校準曲線圖及相關系數Fig.1 Calibration curve of iodide

2.5 精密度、加標回收測試

在最佳分析條件下，對3種不同類型制藥廢水分別平行測定6次，測試方法精密度。另外，對各待測樣品分別加入原有濃度 0.5，1.0，2.0 倍的量，進行加標回收實驗。精密度實驗和加標回收率實驗的結果見表1。

表1 精密度和加標回收實驗結果Table 1 Precision and recovery experiments of iodide

由表1可知，方法的相對標準偏差在3.9% ～8.3%，加標回收率在93.1% ～99.3%，該方法具有良好的精密度和準確度。

2.6 方法檢出限

以二次蒸餾水代替水樣，以相同操作步驟進行空白測定。連續7次的空白溶液測定，按照空白標準偏差的 3.14倍計算，本方法碘的檢測限為5 μg/L。

3 結論

采用亞砷酸-硫酸-氯化鈉的混酸體系和硫酸亞鐵銨-硫氰酸鉀混合顯色劑，對傳統方法的催化反應和顯色反應過程進行改進，建立了一套適用于制藥行業等復雜廢水的碘化物監測方法。該方法操作簡單快捷、靈敏度高、重現性好、結果準確，方法的檢出限可達到5 μg/L。并通過優化混酸及顯色劑的配比與用量、反應溫度等最佳實驗條件，極大提高了方法的操作性、可控性和重現性，降低了不確定度和干擾，標準曲線線性相關系數提高到0.999以上。

［1］王暉，何章興，符劍剛，等.含碘有機廢水中碘回收工藝的研究［J］.應用化工，2009，38(10):1496-1499.

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