水中二氧化氯浓度分光光度法测定

2017-03-15 09:59:31 3

  二氧化氯是最好的水体消毒剂之一,研究快速、准确地测定水中二氧化氯的含量十分重要。目前,国内外有关二氧化氯含量的测定方法种类较多,如碘量法、电流滴定法、紫外分光光度法、色谱法等,但以碘量法为主。笔者认为,现行国标中的碘量法过于繁琐,分析时间较长,方法本身反应条件不严格,导致重复性差,并且测定范围有限,尤其不适宜于生活用水中低浓度二氧化氯的测定。因此,寻求更为直接简单低浓度二氧化氯的测定方法显得尤为重要。J. T. Monscvitz等〔1〕报道,二氧化氯在360 nm处有一吸收峰,但氯的其他化合物在360 nm处的吸光度很低,可以利用紫外分光光度计直接测定二氧化氯的含量。为此,本研究采用直接分光光度法测定生活饮用水中的二氧化氯,并对该方法的干扰因素、波长的选择、测定范围及精确度等进行了研究,以期使直接分光光度法能更好地应用于生活饮用水中二氧化氯浓度的测定。

  1 实验部分

  1.1 试剂和仪器

  二氧化氯标准溶液: 将过氧化氢还原氯酸钠反应产生的二氧化氯经亚氯酸钠溶液纯化后用蒸馏水吸收,用五步碘量法测定其浓度后,配制成50 mg/L的二氧化氯标准溶液,置冰箱储存备用,使用时再校正其浓度。

  仪器:HACH DR/4000U型紫外可见分光光度计,美国HACH公司 。

  1.2 分析方法

  1.2.1 最大吸收波长的选择

  取质量浓度约为50 mg/L的二氧化氯溶液,以蒸馏水为参比溶液,在300~500 nm波长范围内全扫描,以确定最大吸收波长。

  1.2.2 标准工作曲线的绘制

  测定范围为0.1~10.0 mg/L。准确吸取50 mg/L的二氧化氯标准溶液0.1、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、2.0、4.0、6.0、8.0、10.0 mL分别置于50 mL容量瓶中,用蒸馏水稀释至刻度(二氧化氯质量浓度分别为0.1、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、2.0、4.0、6.0、8.0、10.0 mg/L),于360 nm处测定其吸光度,绘制标准工作曲线。

  1.2.3 低浓度二氧化氯样品测定

  准确吸取50 mg/L的二氧化氯标准溶液0.5、0.8、3.0、6.0 mL分别置于50 mL容量瓶中,用蒸馏水稀释至刻度(二氧化氯质量浓度分别为0.5、0.8、 3.0、6.0 mg/L) 。每个样品于360 nm处测定吸光度3次,并利用标准工作曲线求出二氧化氯浓度。

  1.2.4 中高浓度二氧化氯样品测定

  过氧化氢还原氯酸钠反应产生的二氧化氯经亚氯酸钠溶液纯化后用蒸馏水吸收,用碘量法测定其浓度后按一定比例稀释成不同浓度的水样,分别用五步碘量法和直接分光光度法测定其浓度。

  1.2.5 干扰物的测定

  二氧化氯溶液中常出现的干扰物有次氯酸盐、亚氯酸盐以及氯酸盐,对其分别进行200~500 nm波长范围全扫描,考察其对分光光度法测定二氧化氯的干扰情况。

  1.2.6 最佳波长的选择

  根据前人的相关研究成果,分别对不同浓度的二氧化氯进行300~450 nm范围内的全扫描,并记录430、420、405、360 nm波长处的吸光度,进一步确定方法的最佳波长。

  2 结果与分析

  2.1 最大吸收波长的确定

  质量浓度约为50 mg/L的二氧化氯溶液在300~500 nm处的吸收光谱如图 1所示。

 图 1 二氧化氯在300~500 nm处的吸收光谱

  结果表明,二氧化氯在360 nm处有最大吸光度,这一结果在很多研究中已被证实〔1〕。选取360 nm作为测定波长。

  2.2 标准曲线的建立

  图 2为0.1~10.0 mg/L的二氧化氯在360 nm处的吸光度(A)-浓度(C)曲线。

 图 2 二氧化氯标准工作曲线

  2.3 不同浓度二氧化氯样品的测定结果

  2.3.1 低浓度二氧化氯样品测定结果

  表 1为低浓度二氧化氯样品分光光度法的测定结果。

  由表 1可以看出,不同二氧化氯浓度下的回收率都在90%以上,其中当二氧化氯质量浓度>1.0 mg/L时,回收率在98.7%~101.7%;几个样品测量结果的精密度也都在1.65%以下,准确度较高。实验结果表明,对于低浓度的二氧化氯可用此方法测定。

  2.3.2 中高浓度二氧化氯样品测定结果

  表 2为中高浓度二氧化氯样品五步碘量法和直接分光光度法的测量结果比较。

  从表 2可以看出,当二氧化氯质量浓度在15.76~247.3 mg/L范围内时,采用分光光度法测定的回收率在89.8%~91.1%之间。与低浓度二氧化氯样品相比,回收率有所下降,原因可能是由于二氧化氯不稳定,当其浓度高时,在测定过程中易逸出或见光分解。

  通过表 1和表 2可以看出,当二氧化氯质量浓度为0.1~10 mg/L时,更宜使用直接分光光度法进行测定。而自来水厂处理工艺中二氧化氯质量浓度一般在2 mg/L〔2〕以下,也就是说采用直接分光光度法测定二氧化氯在水厂是可行的。

  2.4 干扰物的影响

  分别对次氯酸盐、亚氯酸盐以及氯酸盐进行200~500 nm波长范围内全扫描,结果表明,ClO-、ClO2-与ClO3-的特征吸收峰分别在290 nm左右、270 nm左右以及小于200 nm处,表明在360 nm波长下测定水中二氧化氯,ClO-、ClO2-、ClO3-不会存在干扰。

  2.5 最佳波长的选择

  施来顺等〔3〕采用紫外分光光度法测定消毒剂中的二氧化氯时发现,二氧化氯在360 nm处有特征吸收峰,可作为定性依据;在430 nm处作定量分析,可同时消除ClO3-、ClO2-、ClO-的干扰。而贺启环等〔4〕在研究分光光度法测定二氧化氯的波长选择时,考虑到ClO2-在360 nm处可能存在干扰,而二氧化氯在405 nm处的吸光度要高出430 nm 1倍以上,因此相对于430 nm,选择405 nm作为测定波长更为合理。对此,分别对不同浓度的二氧化氯进行了300~ 450 nm波长范围全扫描,并记录了430、420、405、360 nm波长处的吸光度,结果如表 3所示。相应的不同波长下二氧化氯浓度与吸光度关系曲线如图 3所示。


 

 图 3 不同波长下二氧化氯浓度与吸光度关系曲线

  实验结果表明,相同浓度的二氧化氯样品在 360 nm波长下的吸光度大于其他几个波长下的吸光度,并且该波长下的浓度-吸光度曲线呈良好的线性关系。因此,采用360 nm作为吸收波长,实验结果更为稳定,也保证了实验的准确性。对于高浓度二氧化氯的测定,上述几个波长都可以作为定量测定的依据。但是本研究针对的是生活饮用水中低浓度的二氧化氯的测定,所以采用波长360 nm更为理想。具体参见污水技术资料更多相关技术文档。

  3 结论

  (1)二氧化氯在360 nm处有最大吸收峰,可以作为定量测定的依据。通过对不同浓度二氧化氯样品在360、405、420、430 nm处吸光度比较,得出在低浓度(二氧化氯质量浓度<5 mg/L)条件下,选取360 nm作为吸收波长测定结果更准确。

  (2)采用分光光度法测定二氧化氯,水中的氯酸盐、亚氯酸盐、次氯酸盐对测定结果的干扰影响较小。

  (3)采用分光光度法测定水中低浓度的二氧化氯,回收率在91.4%以上,精密度在1.65%以下;对于中高浓度的二氧化氯,回收率在89.8%~91.1%之间。自来水厂处理工艺中二氧化氯质量浓度一般在2 mg/L以下,也就是说直接分光光度法测定水厂二氧化氯是可行的。

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