智能一體化異煙酸-吡唑啉酮分光光度法測定水樣中的氰化物

程 珍，匡海艷，蔣書琴，馮 琳，田婷婷

(四川省遂寧生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心站，四川 遂寧 629000)

1 引言

氰化物是指帶有氰基(—CN)的化合物，分為無機氰化物和有機氰化物，無機氰化物又分為簡單氰化物和絡(luò)合氰化物。簡單氰化物水溶性較高，毒性較大；絡(luò)合氰化物毒性雖然比簡單氰化物小，但是絡(luò)合氰化物易受到外界環(huán)境條件的影響，外界環(huán)境條件的影響會使絡(luò)合氰化物發(fā)生離解，生成簡單氰化物，毒性更強。它們廣泛存在于自然界，尤其是生物界[1]。氰化物可通過呼吸道[2]、消化道[3]、皮膚[3,4]等進入人體，析出氰離子(CN-)，與細(xì)胞線粒體內(nèi)氧化型細(xì)胞色素氧化酶的三價鐵結(jié)合，阻止三價鐵還原，以致細(xì)胞不能利用氧，造成組織缺氧，導(dǎo)致機體陷入窒息狀態(tài)[1,4～6]。氰化物也廣泛用于電鍍、冶金、油漆、染料、橡膠、制革、焦化、醫(yī)療等行業(yè)[7～10]，是重要的污染排放源，對人們的生產(chǎn)、生活及水生資源有著嚴(yán)重的影響。因此，氰化物是環(huán)境監(jiān)測的一項重要指標(biāo)。

目前大多采用HJ 484-2009《水質(zhì) 氰化物的測定容量法和分光光度法》[11]測定水中氰化物，其中異煙酸-吡唑啉酮分光光度法[11]是較為常用的方法之一， 該方法傳統(tǒng)的蒸餾效果不穩(wěn)定，燒瓶容易受熱不均勻破裂，操作繁瑣等，基于此，本文利用智能一體化蒸餾儀，探討了氰化物分析的關(guān)鍵因素，實現(xiàn)了利用智能一體化異煙酸-吡唑啉酮分光光度法測定水中氰化物。

2 材料與方法

2.1 儀器與試劑

2.1.1 儀器

ST106-3RW智能一體化蒸餾儀(濟南盛泰電子科技有限公司)；哈希DR6000分光光度計(哈希公司)；電熱恒溫水浴鍋(北京市永光明醫(yī)療儀器有限公司)；梅特勒托利多電子分析天平(梅特勒托利多上海有限公司)；一般實驗室常用儀器。

2.1.2 試劑

氰化鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液(50 μg/mL)：水中氰成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)BWZ6599-2016(北京北方偉業(yè)計量技術(shù)研究院)。其他試劑參照HJ 484-2009配制。

2.2 方法原理

在中性條件下，樣品中的氰化物與氯胺T反應(yīng)生成氯化氰，再與異煙酸作用，經(jīng)水解后生成戊烯二醛，最后與吡唑啉酮縮合生成藍(lán)色染料，在波長638 nm處測量吸光度[11]。

2.3 實驗方法

2.3.1 樣品采集

樣品采集后須立即加NaOH進行固定，一般情況下，每升水樣加0.5 g固體NaOH。當(dāng)水樣酸度高時，應(yīng)多加固體NaOH，使水樣pH>12。將樣品在4 ℃以下冷藏，并在采樣后24 h內(nèi)分析樣品。

2.3.2 樣品制備

2.3.2.1 易釋放氰化物

將樣品搖勻后，用量筒量取200 mL樣品，移入兩口燒瓶中(若氰化物濃度較高，可酌情少取樣品，加水稀釋至200 mL)，加數(shù)粒瓷沸石。將10 mL 100 g/L的硝酸鋅溶液加入蒸餾瓶中，加入7～8滴0.5 g/L的甲基橙指示劑。再迅速加入5 mL 150 g/L的酒石酸溶液，立即蓋好瓶塞，使瓶內(nèi)溶液保持紅色。往100 mL的容量瓶內(nèi)加入10 mL 10 g/L的NaOH溶液，作為吸收液[11]。設(shè)定智能一體化蒸餾儀進行蒸餾。

2.3.2.2 總氰化物

將樣品搖勻后，用量筒量取200 mL樣品，移入兩口燒瓶中(若氰化物濃度較高，可酌情少取樣品，加水稀釋至200 mL)，加數(shù)粒瓷沸石。將10 mL 100 g/L的EDTA-2Na溶液加入蒸餾瓶內(nèi)，再迅速加入10 mL磷酸，當(dāng)樣品堿度大時，可適當(dāng)多加磷酸，使pH<2，立即蓋好瓶塞。往100 mL的容量瓶內(nèi)加入10 mL 10 g/L的NaOH溶液，作為吸收液[11]。設(shè)定智能一體化蒸餾儀進行蒸餾。

2.3.3 實驗步驟

2.3.3.1 校準(zhǔn)曲線的繪制

取8支25 mL具塞比色管，分別加入0.00、0.20、0.50、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00ml氰化鉀標(biāo)準(zhǔn)使用液(1.00 mg/L)，再加入1 g/L的NaOH溶液至10 mL。依次向各比色管中加入5.0 mL磷酸鹽緩沖溶液(pH=7)，混勻，再迅速加入0.20 mL氯胺T溶液，立即蓋緊塞子，混勻，放置3～5 min。向各比色管中加入5.0 mL異煙酸-吡唑啉酮溶液，混勻。加水稀釋至標(biāo)線，搖勻。在35 ℃的水浴鍋中，水浴40 min。用哈希DR6000分光光度計，在638 nm波長處，用10 mm比色皿，以水作參比，測定吸光度。

2.3.3.2 樣品測定

吸取10.00 mL的試樣或空白試樣于25 mL具塞比色管中，按校準(zhǔn)曲線的繪制操作步驟測定試樣和空白試樣的吸光度。

3 結(jié)果與分析

3.1 校準(zhǔn)曲線的繪制

如圖1所示，以CN-含量為橫坐標(biāo)，以扣除空白試樣后的吸光度為縱坐標(biāo)，繪制校準(zhǔn)曲線，校準(zhǔn)曲線回歸方程為：y=0.0002+0.1345x，相關(guān)系數(shù)為0.9998，滿足分析方法要求。

3.2 樣品分析

處理后的水樣按實驗方法測定氰化物，結(jié)果見表1和表2。

圖1 氰化物校準(zhǔn)曲線

表1 地表水中氰化物的測定

表2 廢水中總氰化物的測定

3.3 影響氰化物測定因素分析

3.3.1 氯胺T溶液

由于氯胺T發(fā)生結(jié)塊不易溶解，導(dǎo)致顯色無法進行，因此必要時需用碘量法測定有效氯濃度。氯胺T固體試劑需要注意保管條件，避免迅速分解失效，勿受潮，最好冷藏。氯胺T溶液需用時現(xiàn)配，貯于棕色瓶中，冷藏保存，一般可保存7 d。樣品分析時，加入氯胺T溶液后，應(yīng)放置3～5 min，使樣品中氰化物與氯胺T完全反應(yīng)。

3.3.2 磷酸鹽緩沖溶液

磷酸鹽緩沖溶液冷藏時易產(chǎn)生結(jié)晶，影響pH值，可通過震蕩、超聲或者水浴溶解結(jié)晶，待其恢復(fù)至室溫后使用，一般保存期不超過3個月，發(fā)生霉變現(xiàn)象時，需重新配制。

3.3.3 異煙酸-吡唑啉酮溶液

異煙酸-吡唑啉酮溶液需用時現(xiàn)配，異煙酸配成溶液后如呈明顯淡黃色，會使空白值增高，可過濾。異煙酸可溶于堿性溶液，也可溶于熱水中，在冷水中難以溶解，因此，在異煙酸溶液的配制過程中，可加入20 g/L的氫氧化鈉溶液，加熱超聲溶解，冷卻后定容。在吡唑啉酮溶液配制中，為降低試劑空白，實驗中宜選用無色的N,N-二甲基甲酰胺。最后，將吡唑啉酮溶液和異煙酸溶液按1∶5混合。

3.3.4 樣品蒸餾預(yù)處理

為使測定結(jié)果準(zhǔn)確可靠，水樣的蒸餾預(yù)處理過程中每個過程都要嚴(yán)格控制，使餾出液能正確反映樣品中氰化物的真實濃度。易釋放氰化物蒸餾時，當(dāng)水樣堿度較大，可適當(dāng)增加酒石酸的用量，使蒸餾體系在pH=4的條件下蒸餾。為防止水樣中氰化物的過快揮發(fā)，可加入固體酒石酸代替酒石酸溶液；總氰化物蒸餾時，當(dāng)水樣堿度較大，可適當(dāng)多加磷酸，用精密pH試紙指示，使pH<2，以確保實驗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。蒸餾時，餾出液導(dǎo)管下端要插入吸收液液面下，使吸收完全，蒸餾過程中，要時刻檢查蒸餾裝置的嚴(yán)密性，保證不會有氰化物揮發(fā)到空氣中，避免氰化物分析產(chǎn)生誤差、污染實驗室環(huán)境和對人體造成傷害。蒸餾結(jié)束后，及時清洗蒸餾裝置，避免后次蒸餾產(chǎn)生交叉污染。

當(dāng)樣品中存在亞硫酸鈉和碳酸鈉時，可用40 g/L的NaOH溶液作為吸收液。當(dāng)吸收液用較高濃度氫氧化鈉溶液時，加緩沖溶液前，應(yīng)以酚酞作為指示劑，用鹽酸調(diào)節(jié)pH值至溶液紅色剛好褪去，使水樣和標(biāo)準(zhǔn)曲線為相同的氫氧化鈉濃度，確保反應(yīng)體系的靈敏度和準(zhǔn)確度[12～14]。

3.3.5 體系顯色

反應(yīng)體系的顯色時間和顯色溫度對氰化物測定結(jié)果影響較大，體系加入顯色劑后，顯色溫度過低，體系反應(yīng)不充分，測量結(jié)果偏小；顯色溫度過高，吸光速度會加快，達到穩(wěn)定吸光度時間縮短，褪色速度也會加快。因此在35 ℃水浴中，水浴40 min后，立即比色。實際工作中，顯色40 min后，吸光度變化仍較大，顯色60 min后，偏差可達14.3%[14]。因此，校準(zhǔn)曲線繪制的顯色時間和樣品測定的顯色時間須保持一致，以減少實驗誤差。

4 結(jié)論

本文利用智能一體化蒸餾儀，實現(xiàn)了智能一體化異煙酸-吡唑啉酮分光光度法測定水中氰化物。相比較傳統(tǒng)的蒸餾效果不穩(wěn)定，燒瓶容易受熱不均勻破裂，操作繁瑣等，該方法蒸餾效果穩(wěn)定、燒瓶受熱均勻、蒸餾效果可控、操作簡單、方便、自動化、智能化，可用于地表水和廢水中氰化物的測定。