膜富集-紫外光譜法快速檢測自來水中痕量2-萘酚

李 龍，王海婷，繆文彬，王 蕾，蔣 偉，吳 婷*

(1.華東理工大學 上海市功能性材料化學重點實驗室，上海 200237；2.上海出入境檢驗檢疫局工業品與原材料檢測技術中心，上海 200135)

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膜富集-紫外光譜法快速檢測自來水中痕量2-萘酚

李 龍1，王海婷2，繆文彬2，王 蕾1，蔣 偉2，吳 婷1*

(1.華東理工大學 上海市功能性材料化學重點實驗室，上海 200237；2.上海出入境檢驗檢疫局工業品與原材料檢測技術中心，上海 200135)

基于紫外光譜結合膜富集技術，提出了一種快速、靈敏檢測自來水中2-萘酚的方法。以尼龍濾膜(孔徑0.22 μm)為富集材料，將富集到膜上的2-萘酚不經洗脫直接測定其漫反射紫外光譜，以實現定量分析目的。該方法方便快捷，大大提高了靈敏度。對pH值、樣品體積和真空度等條件進行優化，并對方法的分析性能進行了評價。結果顯示，2-萘酚的濃度與吸光度(波長為331 nm)在0.3～10 mg/L范圍內用二次函數可得到良好的擬合關系，在0.3～1.0 mg/L和1.0～10 mg/L范圍內呈分段的線性關系，相關系數(r2)分別為0.999 1和0.995 5。在最佳條件下，檢出限達0.265 6 mg/L。該方法準確度和精密度較理想，適用于對自來水中2-萘酚的檢測。

膜富集；固相紫外光譜法；2-萘酚；水

2-萘酚是重要的精細化學品中間體，廣泛用于香料、染料、農藥、藥物的生產與制備，具有很好的市場前景，但其毒性大，難降解，對人體和環境會造成極大的危害。因此建立簡便快速的2-萘酚定量分析方法對環境中萘酚廢水的控制有重要意義[1-3]。

目前,2-萘酚的分析方法主要包括分光光度法、熒光光譜法、氣相色譜-質譜法等[4-6]。紫外漫反射光譜法作為常規透射模式的補充，可用于固體樣品的直接檢測。紫外可見漫反射光譜能解決透射光譜不能解決的一些特殊問題，其理論雖早已有人提出，但其應用在近幾年才日益受到重視。近年來，有人將富集技術與光譜檢測技術有機結合發展了漫反射光譜檢測技術[7-8]，即富集后的樣品不經洗脫直接進行光譜檢測，有效地解決了靈敏度低的問題。目前的膜富集紫外光譜法主要用于重金屬離子的檢測[9-11]，鮮少用于其他物質的檢測。本文采用膜富集[12-15]的方法，以膜材料作為固相介質，將2-萘酚富集到膜上，之后不洗脫直接采集膜上富集物質的紫外光譜。方法簡單、快速、成本低，膜上富集產物不被洗脫，避免了被洗脫液稀釋，因此富集倍數非常高，大幅提高了方法的靈敏度。

1 實驗部分

1.1 儀器、材料與試劑

紫外可見分光光度計220(賽默飛世爾科技有限公司)；pH計(PHS，梅特勒托利多儀器(上海)有限公司)；SHB三循環水真空泵(上海衛鎧水儀器設備有限公司)。

尼龍膜(孔徑0.22 μm，北京京啟華誠科技發展有限公司)；聚醚砜膜(孔徑0.22 μm，上海興亞凈化材料廠)；聚四氟乙烯膜(孔徑0.22 μm，上海興亞凈化材料廠)；醋酸纖維素膜(孔徑0.22 μm，上海興亞凈化材料廠)。

2-萘酚、NaOH(分析純，國藥集團化學試劑有限公司)；鹽酸(36%，上海凌峰化學試劑有限公司)；實驗用水為超純水(電阻率為18.2 MΩ·cm)。

1.2 實驗方法

2-萘酚標準溶液配制：準確稱取2-萘酚用水溶解稀釋，配成100 mg/L的2-萘酚儲備液，使用時將標準液逐級稀釋至所需濃度。

實驗方法：將含有2-萘酚的溶液100 mL調至pH 6.0后，在0.07 MPa的真空度下抽濾富集至尼龍膜上，取出尼龍膜后自然風干，在尼龍膜上測量漫反射紫外光譜，取331 nm處的吸光度進行定量分析。

圖1 2-萘酚及各種空白濾膜的紫外光譜Fig.1 UV spectra of 2-naphthol and different kinds of blank membranesPA：(nylon membrane,尼龍膜);PES:(polyethersulfone membrane,聚醚砜膜)；CA:(cellulose acetate membrane,醋酸纖維素膜)；PTFE:(polytetrafluoroethylene membrane,聚四氟乙烯膜);2-NF-NL and 2-NF-CA are 2-naphthol on nylon and cellulose acetate membranes,respectively (2-NF-NL and 2-NF-CA分別為2-萘酚在尼龍膜、醋酸纖維素膜的富集效果)

圖2 pH值對2-萘酚富集效果的影響Fig.2 Effect of pH value on absorbance of 2-naphthol

圖3 抽濾真空度對2-萘酚富集效果的影響Fig.3 Effect of vacuum degree on absorbance of 2-naphthol

圖4 富集不同濃度2-萘酚的尼龍膜的紫外光譜Fig.4 UV spectra of different concentrations of 2-naphthol concentration of 2-naphthol(a-j):0.3,0.5,0.75,1,2,3,4,6,8,10 mg/L

2 結果與討論

2.1 膜的選擇

為了實現對2-萘酚的高效和選擇性富集，濾膜在紫外區的吸收帶應避開2-萘酚的紫外吸收帶，以減少來自膜本身的干擾，同時濾膜需對2-萘酚具有良好的富集效果。

分別選取聚醚砜膜、醋酸纖維素膜、尼龍膜、聚四氟乙烯膜進行初步嘗試，采集空白膜的漫反射紫外光譜，與2-萘酚的紫外光譜進行對比，結果如圖1所示。由圖1可知，2-萘酚在331 nm處有明顯的吸收峰，因此選擇331 nm為分析波長。不同的微孔濾膜具有不同的吸收帶，在分析波長附近，聚四氟乙烯濾膜和聚醚砜膜的干擾較大，醋酸纖維素濾膜和尼龍濾膜的干擾較小。相同條件下尼龍膜上富集2-萘酚的光譜信號更強，表明尼龍膜對2-萘酚的富集效果比醋酸纖維素濾膜的效果好，因此選擇尼龍膜作為富集材料。

2.2 實驗條件的優化

2.2.1 pH值的優化 由于不同pH值下2-萘酚在溶液中的形態不同，造成其溶解度不盡相同，因此，溶液的pH值是影響2-萘酚吸附效果的重要因素。

配制9組相同濃度的2-萘酚溶液，逐滴加入一定濃度的鹽酸或氫氧化鈉溶液調節其pH值，按實驗方法測定紫外光譜，波長331 nm處的吸光度隨pH值的變化如圖2所示。2-萘酚在堿性環境中的溶解度會相應增大，因此膜富集效果較差，吸光度相對較低。當pH值降低時，2-萘酚的溶解度降低，利于富集，因此吸光度相應增加。數據點測量之間的標準偏差在pH>6.0時相對較小，當pH<5.0時，標準偏差相對較大，且在pH 3.0以下時，由于溶液酸度太強會對尼龍膜造成一定的破壞，對測量結果有影響。因此，為了保證2-萘酚的穩定性及得到較好的實驗結果，后續實驗在pH 6.0下進行。

2.2.2 樣品溶液體積的優化 樣品溶液的體積不僅影響抽濾時間的長短，也影響檢測靈敏度。分別配制8份相同濃度、相同pH值、不同體積的2-萘酚溶液，按照上述實驗步驟用尼龍膜富集各溶液，紫外光譜測定。結果顯示，當樣品體積小于150 mL時，吸光度隨著樣品溶液體積的增大而增大，而當樣品溶液體積超過150 mL時，吸光度不再有明顯的增加，說明表面吸附趨于飽和。因此，實驗選擇樣品溶液的最佳體積為150 mL。

2.2.3 抽濾真空度的優化 抽濾真空度的大小將直接影響抽濾的速率，并對富集過程產生一定的影響。為了選擇合適的抽濾真空度，分別配制8組相同濃度的2-萘酚溶液，在不同真空度下富集各個溶液。圖3為2-萘酚溶液在不同真空度條件下吸光度的變化情況。由圖可知，不同真空度下2-萘酚的富集效果相差較大。當真空度為0.07 MPa時，吸光度達到最大值。因此，后續實驗選擇抽濾真空度為0.07 MPa。

2.2.4 標準曲線的建立 在最佳實驗條件下(樣品溶液pH 6.0、樣品體積為150 mL、抽濾真空度為0.07 MPa)，對濃度為0.3～10 mg/L的2-萘酚溶液進行富集及紫外檢測。光譜如圖4所示，331 nm處的吸光度隨著2-萘酚濃度的增加而增大，其變化趨勢符合二次函數，為了更好地評價方法的分析性能，采用分段線性建立標準曲線。

結果表明，在0.3～1.0 mg/L濃度范圍內，331 nm處的吸光度值(y)與2-萘酚濃度(x,mg/L)的線性方程為y=0.228 8x+0.030 72，r2=0.999 1。在1.0～10 mg/L濃度范圍內的線性方程為y=0.010 13x+0.225 1，r2=0.995 5。采用0.3～1.0 mg/L濃度范圍的回歸方程，5次空白樣品在331 nm處吸光度測定值的標準偏差為0.020 3，按其3倍標準偏差計算出方法的檢出限(3S/N)為0.265 6 mg/L。

2.3 自來水中2-萘酚的測定

為評價方法的準確度和精密度，富集600 mL自來水于尼龍膜上，采用漫反射光譜未檢測到2-萘酚，可以判斷自來水中2-萘酚的含量低于該方法的檢出限。向自來水中加入不同濃度的2-萘酚進行加標回收測試。配制6組不同濃度的2-萘酚加標模擬樣品，通過膜富集-固相紫外光譜法進行2-萘酚含量的測定，結果如表1所示。樣品檢測結果與真實濃度非常吻合，加標回收率為98.0%～101.2%，相對標準偏差(RSD)為0.54%～0.61%。

表1 自來水中2-萘酚樣品的檢測結果

Table 1 Determination results of 2-naphthol in water samples

No．Added(mg/L)Found(mg/L)Recovery/%RSD(%，n=4)1010009898006120250247988057304004041010059405005061012054506506551008057608008061008058

3 結 論

本文采用膜富集-固相紫外光譜法對水溶液中的2-萘酚進行定量檢測。選取尼龍膜作為固相吸附基質，待測組分經高效富集后在膜上直接進行紫外檢測，方法操作簡單、快速，無需使用大量的有機溶劑，且靈敏度較高。優化條件下，2-萘酚吸光度與其濃度在0.3～10 mg/L范圍內呈分段線性關系，相關系數不低于0.995 5。該方法對自來水檢測的準確度和精密度良好，回收率為98.0%～101.2%，RSD為0.54%～0.61%。

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Rapid Detection of Trace Amount 2-Naphthol in Tapwater by Membrane Enrichment-UV Spectrometry

LI Long1,WANG Hai-ting2,MIAO Wen-bin2,WANG Lei1,JIANG Wei2,WU Ting1*

(1.Shanghai Key Laboratory of Functional Materials Chemistry,East China University of Science and Technology, Shanghai 200237,China;2.Technical Center for Industrial Products and Raw Materials Inspection and Testing,Shanghai Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau,Shanghai 200135,China)

A rapid,sensitive method based on membrane enrichment-solid phase UV spectrometry for the determination of 2-naphthol in tapwater was developed.The enrichment material is nylon membrane(pore size:0.22 μm).UV spectrum of 2-naphthol was acquired after enrichment without further treatment for quantitative analysis.The method is rapid and sensitive.The influences of pH value,sample volume,and vacuum degree were optimized,and the analysis capacity was evaluated.The result showed that there is a quadratic relationship between UV absorbance(wavelength:331 nm) and concentration of 2-naphthol in the range of 0.3-10 mg/L.There are two linear relationships in the ranges of 0.3-1.0 mg/L and 1.0-10 mg/L with correlation coefficients of 0.999 1 and 0.995 5,respectively.Under the optimum conditions,the limit of detection(LOD) was 0.265 6 mg/L.The accuracy and precision of the method are satisfactory,which could be used for the detection of 2-naphthol in tapwater.

membrane enrichment；solid phase UV spectrometry;2-naphthol；water

2015-07-22；

2015-08-24

上海出入境檢驗檢疫局2015年科研項目(HK012-2015)；國家質檢總局科技計劃項目(2014IK077)

實驗技術

10.3969/j.issn.1004-4957.2016.03.016

O657.3；O625.313

A

1004-4957(2016)03-0347-04

*通訊作者：吳 婷，博士，工程師，研究方向：光譜分析，Tel:021-64252107，E-mail:wu_ting@ecust.edu.cn