用分光光度法測定鹽酸溶液中的釩(Ⅴ)

那 迪，韋祖鳳，盛云程，周先樹，阮 瓊

(云南師范大學 化學化工學院，云南 昆明 650500)

釩在環境中具有與汞、鉛和砷同等級的潛在毒性危險[1-2]，對釩的快速檢測具有現實意義。目前，釩(Ⅴ)的測定有重量法、光譜法、分光光度法等，其中分光光度法靈敏、快速，測定結果相對準確可靠[3]。用于測定釩(Ⅴ)的顯色劑主要有二安替比林苯基甲烷和其苯基上被羥基、鹵原子、甲氧基、乙氧基、丙氧基等取代得到的衍生物[4-13];而以二安替比林-(2,4-二羥基)苯基甲烷(DADHM)作顯色劑測定釩(Ⅴ)的研究相對較少。DADHM對釩(Ⅴ)具有高度選擇性，但相關研究涉及的多為磷酸體系，該體系須同時加入Mn(Ⅱ)與表面活性劑進行增敏[7]。目前對于鹽酸體系中釩(Ⅴ)的測定尚未見有報道。實際樣品中釩多處于鹽酸體系[14]，這使釩的測定受到一些限制。

試驗根據Mn(Ⅱ)對安替比林類顯色劑具有增敏效果[15-16]，合成了DADHM并將其作為顯色劑用于測定鹽酸體系中的釩(Ⅴ)，以期提供一種簡單、快速、靈敏的測定微量釩(Ⅴ)的分光光度法。

1 試驗部分

1.1 試驗儀器與試劑

釩(Ⅴ)標準溶液(20 μg/mL)：取2 mg/mL釩標準儲備液2.50 mL于250 mL容量瓶中定容；

DADHM溶液(20.0 g/L)：取DADHM 2.0 g，用無水乙醇溶解后，轉移至100 mL容量瓶中定容；

MnSO4溶液(6.0 mg/mL)：取MnSO4固體粉末3.0 g，用蒸餾水溶解，攪拌條件下加入3.00 mL濃硫酸，冷卻后轉移至500 mL容量瓶內定容。

722N型可見分光光度計(上海菁華科技儀器有限公司)，FA2004N電子天平(上海菁海儀器有限公司)，DZF6020型真空干燥箱(鞏義市予華儀器有限責任公司)，HJ-8集熱式攪拌器。

1.2 DADHM的合成

稱取2.0 g安替比林于帶塞磨口錐形瓶中，依次加入10 mL無水乙醇、0.7 g 2,4-二羥基苯甲醛、1.00 mL濃鹽酸，在60 ℃水浴中加熱，磁力攪拌35 min；反應液轉移到1 000 mL燒杯中，不斷攪拌條件下加入煮沸并冷卻的蒸餾水500 mL，用氨水中和至pH約為7，析出白色絮狀沉淀；過濾，用蒸餾水洗滌沉淀多次，在55 ℃真空干燥箱內烘干，得DADHM白色粉末，產率大于80%，儲存備用。DADHM合成路線如圖1所示。

圖1 DADHM的合成

1.3 測定方法

在50 mL比色管中依次加入釩(Ⅴ)標準溶液2.00 mL，MnSO4溶液9.00 mL，濃鹽酸4.00 mL，DADHM溶液5.00 mL，用蒸餾水稀釋至50 mL，搖勻，在40 ℃恒溫集熱式攪拌器中加熱35 min后，用流水冷卻至室溫。在460 nm波長下，以試劑空白為參比測吸光度(A)。

2 試驗結果與討論

2.1 最大吸收波長的選擇

按試驗方法測定體系在不同波長下的吸光度，繪制A-λ吸收曲線，確定最大吸收波長λmax，結果如圖2所示。可以看出，顯色體系λmax=460 nm。顯色劑有顏色，對顯色體系有一定干擾，故以下試驗均選用試劑空白作參比，測定波長為460 nm。

圖2 波長對測定結果的影響

2.2 顯色劑用量的選擇

按試驗方法在50 mL比色管中加入一定體積DADHM溶液，配制一系列顯色體系，在波長460 nm條件下、以試劑空白作參比測定吸光度，試驗結果如圖3所示。可以看出，顯色劑DADHM加入量為5.00 mL時吸光度最大。后續試驗均加入DADHM溶液5.00 mL。

圖3 顯色劑用量對測定結果的影響

2.3 酸用量的選擇

按試驗方法，在酸性和中性條件下，以DADHM為顯色劑，在波長460 mm條件下，以試劑空白作參比測定吸光度，試驗結果如圖4所示。

圖4 濃鹽酸用量對測定結果的影響

由圖4看出：顯色反應須在酸性條件下進行；鹽酸體系中，濃鹽酸用量為4.00 mL時，吸光度最大，顯色效果最好。因此，以下試驗濃鹽酸用量均為4.00 mL。

2.4 增敏劑MnSO4溶液用量的選擇

按試驗方法，在50 mL比色管中加入一定體積增敏劑MnSO4溶液，在波長460 nm條件下以試劑空白作參比測定體系吸光度，試驗結果如圖5所示。

圖5 MnSO4溶液用量對測定結果的影響

由圖5看出，體系中MnSO4溶液用量9.00 mL條件下有最大吸光度。以下試驗MnSO4溶液用量均為9.00 mL。

2.5 加熱溫度、時間及體系穩定時間的選擇

按試驗方法，在不同溫度下顯色不同時間，扣除試劑空白的結果如圖6所示。可以看出，體系在40 ℃恒溫集熱式攪拌器中加熱40 min顯色完全，此條件下體系穩定時間50 min。

圖6 加熱溫度及時間對測定結果的影響

2.6 工作曲線

按上述選定最佳條件進行顯色及測定。分別在多支50 mL比色管中加入不同體積釩(Ⅴ)標準溶液并在最大吸收波長下測定吸光度，扣除試劑空白的結果如圖7所示。可以看出：釩(Ⅴ)質量濃度在0～76 μg/50 mL 范圍內符合朗伯-比爾定律，表觀摩爾吸收系數(ε)達2.39×104L·mol-1·cm-1，線性回歸方程為

圖7 工作曲線

相關系數為0.999 2。

2.7 共存離子的干擾

在不加掩蔽劑及選定的最佳工藝條件下，釩(Ⅴ) 標準溶液顯色體系中加入以下離子，控制相對誤差<±5%，允許的離子存在量(μg)為：Ca2+(3)，K+(14)，Mg2+(45)，Cd2+(1)，Ni2+(10)，Ba2+(3)，Zn2+(10)，Ce3+(30)，Ge4+(0.4)，Co2+(2)，Cu2+(10)，Cr3+(3)，Fe3+(6)。

2.8 加標回收

含釩(Ⅴ)標準溶液顯色體系中，分別加入12、14、16 μg釩(Ⅴ)，用蒸餾水稀釋至50 mL刻度，在460 nm波長下，用1 cm玻璃比色皿、以試劑空白為參比測定吸光度。按同樣方法重復3次，測定結果見表1。

表1 加標回收試驗結果

由表1看出：用MnSO4作氧化劑，在濃鹽酸體系中，用DADHM作顯色劑，以分光光度法測定釩(Ⅴ)效果較好，簡便可行。

3 結論

在存在MnSO4和濃鹽酸體系中，以DADHM為顯色劑，與釩(Ⅴ)進行顯色反應，在40 ℃恒溫集熱式攪拌器中加熱40 min可得到橘紅色配合物，以分光光度法測定該配合物的λmax=460 nm，ε=2.39×104L·mol-1·cm-1。此方法可測定微量釩(Ⅴ)，簡便高效。