胭脂紅在環(huán)境水樣中的三維熒光光譜分析

張彥青

(衡水學(xué)院 化工學(xué)院，河北 衡水 053000)

1 引言

胭脂紅是一種偶氮型酸性染料，主要用于食品、飲料及化妝品的著色，也用于羊毛、蠶絲的染色及制造色淀。工業(yè)廢水的排放，嚴(yán)重影響環(huán)境水樣的質(zhì)量。光譜檢測(cè)技術(shù)能夠從原子和分子的角度反映物質(zhì)的光譜特性，它是研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)的一種重要手段。這種檢測(cè)技術(shù)具有非常重要的價(jià)值和意義[1-3]。熒光光譜分析法在水質(zhì)檢測(cè)方面有更好的優(yōu)勢(shì)，該技術(shù)靈敏度高、選擇性好，檢測(cè)速度快等優(yōu)點(diǎn)已被廣泛應(yīng)用[4-9]。本文主要采用三維熒光光譜分析技術(shù)研究胭脂紅的三維熒光特性，再通過(guò)三維熒光譜圖對(duì)水樣進(jìn)行分析。為環(huán)境廢水中水樣的檢測(cè)提供依據(jù)。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 儀器與試劑

主要儀器：熒光分光光度儀(型號(hào)：F-7000，廠家：日立)，電子天枰(型號(hào)：FA2204B，廠家：上海精密儀器股份有限)。

試劑：胭脂紅(天津市光復(fù)精細(xì)研究所)，1.654×10-4胭脂紅標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液。本實(shí)驗(yàn)所用試劑均為分析純，實(shí)驗(yàn)用水為二次蒸餾水。

2.2 胭脂紅的三維熒光光譜特性研究

2.2.1 胭脂紅三維熒光光譜掃描

取濃度為1.654×10-4mol/L的胭脂紅溶液適量轉(zhuǎn)移到1mL熒光比色皿中，使用熒光光度儀進(jìn)行三維熒光光譜掃描，胭脂紅的三維熒光等高線圖中熒光的位置可以直觀的顯示出來(lái)(如圖1所示)。

圖1 胭脂紅三維熒光等高線圖

2.2.2 確定胭脂紅的激發(fā)和發(fā)射波長(zhǎng)

因?yàn)槿S熒光掃描的范圍相對(duì)比較大，掃描速度快，造成數(shù)據(jù)的不準(zhǔn)確。這就需要進(jìn)行掃描獲得精確的數(shù)值。取濃度為1.654×10-5mol/L的胭脂紅溶液進(jìn)行一下掃描。確定激發(fā)的波長(zhǎng)為Ex=320nm，發(fā)射波長(zhǎng)的掃描范圍為500～700nm，掃描速度為240nm/min；掃描結(jié)果如圖2所示。

圖2 確定胭脂紅的激發(fā)Ex和發(fā)射Em波長(zhǎng)

2.2.3 胭脂紅不同濃度溶液的熒光強(qiáng)度變化

從1.654×10-4mol/L胭脂紅一級(jí)儲(chǔ)備液中分別取0.2，0.4，0.6，1，1.4，2，2.4，2.8，3、4mL于10mL比色管中，配置成濃度為3.308×10-5，6.616×10-5，9.924×10-5，1.654×10-5，2.315×10-5，3.308×10-5，3.696×10-5，4.631×10-5，4.962×10-5，6.616×10-5mol/L的溶液，在Ex=320nm，Em：350-550nm，掃描速度為240nm/min下掃描。把結(jié)果用origin75進(jìn)行作圖，如圖3。固定波長(zhǎng)：Ex=320nm，Em=490nm。掃描結(jié)果如圖4所示，從圖中可以看出兩者符合良好的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)R2=0.99934。

圖3 不同濃度胭脂紅溶液熒光強(qiáng)度的變化

圖4 胭脂紅的熒光光度值回歸曲線

2.2.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

胭脂紅的最佳激發(fā)波長(zhǎng)(Ex)和發(fā)射波長(zhǎng)為Ex=320nm，Em=429nm。從此處位置的掃描結(jié)果可以看出，胭脂紅溶液的熒光強(qiáng)度隨著它的濃度增加而不斷增強(qiáng)，通過(guò)程序計(jì)算線性擬合可得知，相關(guān)系數(shù)R達(dá)0.9994，二者的線性關(guān)系非常之明顯。

2.3 環(huán)境水樣中胭脂紅的三維熒光光譜分析

2.3.1 三種水樣的三維熒光光譜

對(duì)三種水樣分別進(jìn)行三維熒光光譜掃描，設(shè)置掃描參數(shù)：激發(fā)波長(zhǎng)Ex=200～700nm，發(fā)射波長(zhǎng)Em=200～600nm，每隔5nm取一個(gè)數(shù)據(jù)；掃描速度為1200nm/min。掃描得到三種水樣的三維熒光等高線圖(如圖5至圖7)。

圖5 蒸餾水三維熒光光譜等高線圖

圖6 實(shí)驗(yàn)室自來(lái)水三維熒光光譜等高線圖

圖7 環(huán)境水樣三維熒光光譜等高線圖

2.3.2 胭脂紅在三種水樣中的熒光特性

用三種水樣溶解胭脂紅溶液，把三維熒光光譜掃描出來(lái)。取用3組胭脂紅一級(jí)儲(chǔ)備液1mL分別移入10mL比色管中，用不同的水樣定至10mL，配置成1.654×10-5mol/L溶液。固定激發(fā)波長(zhǎng)Ex=230～359nm，Em=385～650nm，掃描速度為1200nm/min。掃描結(jié)果圖8～圖10。

圖8 胭脂紅蒸餾水溶液三維等高線圖

圖9 胭脂紅自來(lái)水溶液三維等高線圖

圖10 胭脂紅環(huán)境水樣三維等高線圖

2.3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

從蒸餾水、自來(lái)水、滏陽(yáng)河河水三種水樣進(jìn)行三維掃描的結(jié)果來(lái)看，三種水樣的差異是非常明顯的，理論上來(lái)說(shuō)，純水是不會(huì)出現(xiàn)熒光的，但是在實(shí)驗(yàn)中使用的蒸餾水不可能理想條件下的純度，含有一定量的雜質(zhì)，這些雜質(zhì)在特定波長(zhǎng)光的照射下會(huì)衍生出散射峰。同時(shí)在熒光的發(fā)射光譜圖中能夠看出雜質(zhì)對(duì)熒光強(qiáng)度的影響。各用蒸餾水和實(shí)驗(yàn)室自來(lái)水還有環(huán)境水樣配出的胭脂紅溶液，熒光強(qiáng)度也不同，因此熒光特性受到溶液中存在的雜質(zhì)的影響。