KBrO3-MR-HQ體系吸收光譜研究及其分析應用

楊 卓，朱薛軻，武林娜，李文秀

(洛陽師范學院化學化工學院，河南 洛陽 471934)

對苯二酚(Hydroquinone，簡稱HQ)，氫醌，是制備穩定劑、抗氧劑、抑制劑、橡膠防老劑等的原材料，屬于劇毒物、致癌物、難降解物，對環境和人體的毒害非常大。已報道的測定環境中對苯二酚的方法主要有色譜法[1-2]、電化學分析法[3-5]、化學發光法[6-7]、熒光法[11-12]和分光光度法[13-15]等。色譜法定量分析的靈敏度低且儀器昂貴，電化學分析法因制備和表征化學電極較為繁瑣且費用較高，化學發光法需嚴格控制反應條件，熒光法比分光光度法靈敏度高，但應用范圍和精密度略遜。分光光度法因儀器價廉、操作簡便快速、準確度高、靈敏度高等優點而應用廣泛，但已報道的阻抑動力學光度法測定對苯二酚含量的文獻[16-17]較少，本實驗研究發現：鹽酸介質中，HQ對溴酸鉀氧化甲基紅(Methyl Red，MR)褪色有明顯的抑制作用，在最佳的實驗條件下，在測定波長517 nm處，HQ在0.04～1.2 μg·mL-1濃度范圍內遵守比爾定律，方法具有較高的靈敏度和精密度，標準曲線為ΔA=-0.0012+0.6139c，相關系數為0.9994，ε為6.76×104L·mol-1·cm-1；方法的選擇性好，對常見共存離子具有較大的允許倍量。用于實際樣品的測定，回收率為97.5%～103.7%，相對標準偏差分別為1.2%和1.3%，結果可信。據此，建立了一種測定HQ的新方法。

1 實 驗

1.1 主要儀器及試劑

UH5300型紫外可見分光光度計，日立；電熱恒溫水浴鍋，天津同化儀器廠。

0.2 mg·mL-1對苯二酚母液；1.0×10-3mol·L-1甲基紅溶液；1.0 g·L-1溴酸鉀溶液；4 mol·L-1HCl溶液；所用試劑均為分析純，分析用水為蒸餾水。

1.2 實驗方法

依次準確移取2 mL 4 mol·L-1HCl溶液、2.5 mL 1.0×10-3mol·L-1MR溶液、1 mL 10 μg·mL-1溴酸鉀溶液及適量HQ溶液于25 mL容量瓶中，用蒸餾水稀釋至刻度，搖勻，置于60 ℃恒溫水浴鍋4 min后于光度計上分別以蒸餾水和試劑空白為參比溶液掃描其吸收光譜圖；在測量波長517 nm處，以蒸餾水為參比溶液，分別測定KBrO3-MR-HQ體系的吸光度A和KBrO3-MR體系的吸光度A0，計算ΔA=A-A0。

2 結果與討論

2.1 吸收光譜

圖1和圖2是KBrO3-MR-HQ體系的吸收光譜圖，研究發現：測定條件下，MR自身在517 nm處有一強吸收；當溴酸鉀與MR共存時，溶液的顏色從紅色迅速變為無色，517 nm處的吸收顯著減弱，表明：溴酸鉀氧化MR褪色；若在KBrO3-MR體系中加入HQ，溶液的顏色從無色迅速變為紅色，表明：具有還原性和抗氧性的HQ對溴酸鉀氧化MR的褪色反應有顯著的阻抑作用，且在517 nm處，HQ在一定濃度范圍內對體系的吸光度ΔA具有良好的線性關系，所以，本實驗選擇517 nm作為測定波長。

圖1 吸收光譜圖(溶劑空白為參比溶液)

圖2 吸收光譜圖(試劑空白為參比溶液)

2.2 溶液酸度的影響

用4 mol·L-1鹽酸溶液為酸度介質研究溶液酸度對體系吸收情況的影響，發現：隨著溶液酸度的增大，HQ對溴酸鉀氧化MR褪色的阻抑作用呈先增大后略減小的趨勢。當加入鹽酸體積為1.7～3.0 mL時體系的阻抑作用最強。因此，選擇2 mL 4 mol·L-1鹽酸溶液作為本實驗的緩沖介質。

2.3 MR用量的影響

研究了MR用量對體系的影響，發現：隨著MR用量的增加，HQ的阻抑作用呈先增大后減小的趨勢，當加入2～2.8 mL 1.0×10-3mol·L-1MR時阻抑作用最顯著，故本實驗選用2.5 mL 1.0×10-3mol·L-1的MR為最佳用量。

2.4 溴酸鉀用量的影響

研究了10 μg·mL-1溴酸鉀用量對體系的影響，發現：隨著溴酸鉀用量的增加，HQ的阻抑作用呈先增大后迅速減小的趨勢，當加入0.5～1.2 mL 10 μg·mL-1溴酸鉀溶液時，HQ有較明顯的阻抑作用，故本實驗選用1 mL 10 μg·mL-1的溴酸鉀為最佳用量。

2.5 離子強度的影響

用1.0 mol·L-1NaCl溶液研究了離子強度對體系的影響。隨著溶液中離子強度的增大，體系的吸光度變化較小，說明離子強度的變化對體系的影響較小，因此在測定時可忽略體系離子強度的變化。

2.6 體系的溫度及穩定性

研究了20～80 ℃反應溫度對體系吸收情況的影響及最佳反應溫度下體系的穩定性，發現：隨著溫度的升高，KBrO3-MR體系的吸光度逐漸增大，說明溴酸鉀氧化MR的能力隨溫度升高反而減小；KBrO3-MR-HQ體系的吸光度隨溫度升高呈先增大后略有減小的趨勢，說明HQ的阻抑能力隨溫度升高先增大后減小，當溫度為60 ℃時阻抑作用最為明顯，此溫度下，KBrO3-MR-HQ三者共存4分鐘左右體系的吸收才趨于穩定，且在1小時內基本保持不變。故，本實驗選擇在60 ℃時反應4分鐘后進行研究測定。

2.7 方法的靈敏度

在最佳的的實驗條件和測定波長處測定ΔA，用ΔA對相應的HQ濃度作圖繪制標準曲線，相關參數見表1。由表1可知：該方法具有較高的靈敏度，ε高達6.76×104L·mol-1·cm-1，比已報道的測定HQ含量的阻抑動力學光度法16-17]靈敏度高、線性關系好、檢出限低。

表1 標準曲線及相關參數

2.8 方法的選擇性

2.9 分析應用

準確稱取強效美白祛斑霜(標示氫醌含量為3%)0.500 g于100 mL燒杯中，加入50 mL 60 ℃熱水溶解，并充分攪拌，過濾，濾液定容至500 mL(1#樣液)。分別從月明湖的5個不同位置各取湖水50 mL混合后，過濾，濾液定容至250 mL(2#樣液)。分別取6次1#樣液0.50 mL、2#樣液10.00 mL于12個25 mL容量瓶中，按實驗方法于光度計上測定水中HQ含量，結果如表2所示。加標回收率為97.5%～103.7%，相對標準偏差分別為1.3%和1.2%，由此可見，該方法用于HQ含量測定，結果可信。

表2 樣品分析結果(n=6)

3 結 論

鹽酸介質中，還原劑HQ對溴酸鉀氧化MR的褪色反應有顯著的阻抑作用，在最佳的實驗條件下，在517 nm處，HQ在0.04～1.2 μg·mL-1濃度范圍內遵守比爾定律，ε為6.76×104L·mol-1·cm-1，比已報道的測定HQ的阻抑動力學光度法靈敏度高，且具有較好的選擇性，用于實際樣品的測定，回收率為97.5%～103.7%，結果可信。據此，建立了一種測定HQ的新方法。