分光光度法測量廢水中Cr含量研究

王肖肖

(宿州市環境保護監測站，安徽 宿州 235200)

1 引言

鉻(Cr)是第四周期VIB族元素，被廣泛應用到電鍍行業、紡織行業中。隨著經濟不斷發展，含鉻廢水排放量增加，加劇了環境污染。含鉻溶液鉻價態主要為三價鉻和六價鉻，過量三價鉻會造成冠狀動脈硬化，六價鉻具有較高的生物毒性，能造成肝、血液、神經系統病變，皮膚長期接觸鉻會誘發癌變[1]。六價鉻已列為重要的致癌物。分析廢水中鉻含量有助于掌握鉻排放情況，為保證人類健康安全起到重要作用。

2 分光光度法測量廢水中Cr含量研究

2.1 分光光度法Cr顯色劑

分光光度法測量Cr是利用顯色劑將Cr6+轉變為穩定的顏色，使用風光光度計進行比色，通過獲取吸光度值進行測量。目前Cr6+顯色劑主要有偶氮氯膦法、鄰苯二酚紫法、二胺替比林基-苯基甲烷法、對乙酰偶氮胂褪色法、鋁試劑法、酚藏花紅、二苯碳酰二肼等[2]。表1為不同顯色劑干擾元素統計結果。

表1 不同顯色劑干擾元素統計結果

表1中歸統計了分光光度法測量六價鉻常見顯色劑，由表1可知二苯碳酰二肼干擾元素影響相對較少，目前該方法已廣泛應用到污水檢測中。

2.2 樣品處理方法研究

國標中使用二苯碳酰二肼分光光度法進行Cr6+測量，該方法具有靈敏度高、選擇性好、檢出限較低(0.004 mg/L)等特點，但對于痕量元素分析，由于檢測限限制導致無法測量，如何測量水樣中Cr6+含量，可采用萃取濃縮方法、濁點萃取方法進行測量。萃取濃縮方法是指采用聚乙二醇、二甲苯溶液等進行萃取。研究結果表明聚乙二醇是一種極強的高聚合物，當存在鹽析劑時能夠與Cr6+-DPCO配位成穩定的凝聚體，當聚乙二醇濃度和用量與Cr6+量相當時，Cr6+萃取效率低；當聚乙二醇的含量增加時Cr6+萃取效率增加。實驗結果表明當聚乙二醇濃度達到300 g/L時Cr6+萃取率達到94%,滿足光度法測量痕跡Cr6+分析需求。近年來發現利用Triton X-100的濁點效應，可有效提高萃取效率。研究表明TritonX-100非表面活性劑用量影響萃取分離效果，也影響膠束相體積。圖1為TritonX-100含量對吸光度影響[3]。

圖1 TritonX-100加入量對吸光度影響

圖1中可知當TritonX-100加入量1 mL時吸光度達到最大值，繼續加入吸光度變化很小，考慮到實驗操作誤差，可選用TritonX-100加入量為1.5 mL。

張洋洋研究了PQAS-DGT對Cr6+富集測量影響。將PQASDGT在24～96 h進行六價鉻富集，測量測量表明PQASDGT與六價鉻的含量成線性關系，線性擬合r=0.9996、Cr6+回收率達到97.5%。此外研究了Fe2+、Fe3+影響Cr6+影響，結果表明可使用PQAS DGT能夠消除Fe2+、Fe3+對六價鉻測量干擾。

2.3 多組分測量

光度法測量基本原理是利用比耳定律：

I/I0=e-εbc

(1)

式(1)中：I0表示入射光光度；I表示透射光強度；ε表示摩爾吸光系數；c表示樣品濃度；b表示吸收池厚度。

對公式(1)兩邊進行波長求導從而得到：

(2)

從公式(2)中可知，試樣濃度與一階導數信號成線性關系，根據導數極值點可知靈敏度在吸光強度拐點處。按照這一計算理論可進行六價鉻、三價鉻多組分測量。圖2、圖3為六價鉻、三價鉻光譜圖像以及一階導數光譜圖像[4]。

研究結果表明波長為543 nm時三價鉻與EDTA絡合效果最佳而六價鉻在此波長時無吸收，在350 nm時六價鉻與EDTA絡合效果最佳，三價鉻在該波長也有吸收，進行一階導數分析發現可將重疊峰分離。最終確定在543 nm、330 nm處能夠進行三價鉻、六價鉻同時測量。該方法具有線性關系好、檢出限低、精密度高的優點[5,6]。

圖2 吸光強度原始

圖3 吸光強度一階導數

3 結語

光度法測量鉻具有成本低、操作簡單等優點，被廣泛應用到廢水檢測中。目前廢水中六價鉻檢測主要使用二苯碳酰二肼法進行檢測，然而廢水類別比較多，單純使用該顯色劑可能檢測效果不佳。近年來數值計算與光度法結合開發了一階導數等檢測方法拓展了光度法應用領域，隨著人工智能技術的不斷應用，可將神經網絡算法應用到廢水中Cr檢測。