水中二氧化氯濃度分光光度法測(cè)定

　　二氧化氯是最好的水體消毒劑之一，研究快速、準(zhǔn)確地測(cè)定水中二氧化氯的含量十分重要。目前，國(guó)內(nèi)外有關(guān)二氧化氯含量的測(cè)定方法種類較多，如碘量法、電流滴定法、紫外分光光度法、色譜法等，但以碘量法為主。筆者認(rèn)為，現(xiàn)行國(guó)標(biāo)中的碘量法過于繁瑣，分析時(shí)間較長(zhǎng)，方法本身反應(yīng)條件不嚴(yán)格，導(dǎo)致重復(fù)性差，并且測(cè)定范圍有限，尤其不適宜于生活用水中低濃度二氧化氯的測(cè)定。因此，尋求更為直接簡(jiǎn)單低濃度二氧化氯的測(cè)定方法顯得尤為重要。J. T. Monscvitz等〔1〕報(bào)道，二氧化氯在360 nm處有一吸收峰，但氯的其他化合物在360 nm處的吸光度很低，可以利用紫外分光光度計(jì)直接測(cè)定二氧化氯的含量。為此，本研究采用直接分光光度法測(cè)定生活飲用水中的二氧化氯，并對(duì)該方法的干擾因素、波長(zhǎng)的選擇、測(cè)定范圍及精確度等進(jìn)行了研究，以期使直接分光光度法能更好地應(yīng)用于生活飲用水中二氧化氯濃度的測(cè)定。

　　1 實(shí)驗(yàn)部分

　　1.1 試劑和儀器

　　二氧化氯標(biāo)準(zhǔn)溶液： 將過氧化氫還原氯酸鈉反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化氯經(jīng)亞氯酸鈉溶液純化后用蒸餾水吸收，用五步碘量法測(cè)定其濃度后，配制成50 mg/L的二氧化氯標(biāo)準(zhǔn)溶液，置冰箱儲(chǔ)存?zhèn)溆�，使用時(shí)再校正其濃度。

　　儀器：HACH DR/4000U型紫外可見分光光度計(jì)，美國(guó)HACH公司 。

　　1.2 分析方法

　　1.2.1 最大吸收波長(zhǎng)的選擇

　　取質(zhì)量濃度約為50 mg/L的二氧化氯溶液，以蒸餾水為參比溶液，在300~500 nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)全掃描，以確定最大吸收波長(zhǎng)。

　　1.2.2 標(biāo)準(zhǔn)工作曲線的繪制

　　測(cè)定范圍為0.1~10.0 mg/L。準(zhǔn)確吸取50 mg/L的二氧化氯標(biāo)準(zhǔn)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分別置于50 mL容量瓶中，用蒸餾水稀釋至刻度(二氧化氯質(zhì)量濃度分別為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處測(cè)定其吸光度，繪制標(biāo)準(zhǔn)工作曲線。

　　1.2.3 低濃度二氧化氯樣品測(cè)定

　　準(zhǔn)確吸取50 mg/L的二氧化氯標(biāo)準(zhǔn)溶液0.5、0.8、3.0、6.0 mL分別置于50 mL容量瓶中，用蒸餾水稀釋至刻度(二氧化氯質(zhì)量濃度分別為0.5、0.8、 3.0、6.0 mg/L) 。每個(gè)樣品于360 nm處測(cè)定吸光度3次，并利用標(biāo)準(zhǔn)工作曲線求出二氧化氯濃度。

　　1.2.4 中高濃度二氧化氯樣品測(cè)定

　　過氧化氫還原氯酸鈉反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化氯經(jīng)亞氯酸鈉溶液純化后用蒸餾水吸收，用碘量法測(cè)定其濃度后按一定比例稀釋成不同濃度的水樣，分別用五步碘量法和直接分光光度法測(cè)定其濃度。

　　1.2.5 干擾物的測(cè)定

　　二氧化氯溶液中常出現(xiàn)的干擾物有次氯酸鹽、亞氯酸鹽以及氯酸鹽，對(duì)其分別進(jìn)行200～500 nm波長(zhǎng)范圍全掃描，考察其對(duì)分光光度法測(cè)定二氧化氯的干擾情況。

　　1.2.6 最佳波長(zhǎng)的選擇

　　根據(jù)前人的相關(guān)研究成果，分別對(duì)不同濃度的二氧化氯進(jìn)行300～450 nm范圍內(nèi)的全掃描，并記錄430、420、405、360 nm波長(zhǎng)處的吸光度，進(jìn)一步確定方法的最佳波長(zhǎng)。

　　2 結(jié)果與分析

　　2.1 最大吸收波長(zhǎng)的確定

　　質(zhì)量濃度約為50 mg/L的二氧化氯溶液在300～500 nm處的吸收光譜如圖 1所示。

 圖 1 二氧化氯在300～500 nm處的吸收光譜

　　結(jié)果表明，二氧化氯在360 nm處有最大吸光度，這一結(jié)果在很多研究中已被證實(shí)〔1〕。選取360 nm作為測(cè)定波長(zhǎng)。

　　2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線的建立

　　圖 2為0.1~10.0 mg/L的二氧化氯在360 nm處的吸光度(A)-濃度(C)曲線。

 圖 2 二氧化氯標(biāo)準(zhǔn)工作曲線

　　2.3 不同濃度二氧化氯樣品的測(cè)定結(jié)果

　　2.3.1 低濃度二氧化氯樣品測(cè)定結(jié)果

　　表 1為低濃度二氧化氯樣品分光光度法的測(cè)定結(jié)果。

　　由表 1可以看出，不同二氧化氯濃度下的回收率都在90%以上，其中當(dāng)二氧化氯質(zhì)量濃度>1.0 mg/L時(shí)，回收率在98.7%～101.7%;幾個(gè)樣品測(cè)量結(jié)果的精密度也都在1.65%以下，準(zhǔn)確度較高。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，對(duì)于低濃度的二氧化氯可用此方法測(cè)定。

　　2.3.2 中高濃度二氧化氯樣品測(cè)定結(jié)果

　　表 2為中高濃度二氧化氯樣品五步碘量法和直接分光光度法的測(cè)量結(jié)果比較。

　　從表 2可以看出，當(dāng)二氧化氯質(zhì)量濃度在15.76～247.3 mg/L范圍內(nèi)時(shí)，采用分光光度法測(cè)定的回收率在89.8%～91.1%之間。與低濃度二氧化氯樣品相比，回收率有所下降，原因可能是由于二氧化氯不穩(wěn)定，當(dāng)其濃度高時(shí)，在測(cè)定過程中易逸出或見光分解。

　　通過表 1和表 2可以看出，當(dāng)二氧化氯質(zhì)量濃度為0.1～10 mg/L時(shí)，更宜使用直接分光光度法進(jìn)行測(cè)定。而自來(lái)水廠處理工藝中二氧化氯質(zhì)量濃度一般在2 mg/L〔2〕以下，也就是說(shuō)采用直接分光光度法測(cè)定二氧化氯在水廠是可行的。

　　2.4 干擾物的影響

　　分別對(duì)次氯酸鹽、亞氯酸鹽以及氯酸鹽進(jìn)行200～500 nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)全掃描，結(jié)果表明，ClO-、ClO2-與ClO3-的特征吸收峰分別在290 nm左右、270 nm左右以及小于200 nm處，表明在360 nm波長(zhǎng)下測(cè)定水中二氧化氯，ClO-、ClO2-、ClO3-不會(huì)存在干擾。

　　2.5 最佳波長(zhǎng)的選擇

　　施來(lái)順等〔3〕采用紫外分光光度法測(cè)定消毒劑中的二氧化氯時(shí)發(fā)現(xiàn)，二氧化氯在360 nm處有特征吸收峰，可作為定性依據(jù);在430 nm處作定量分析，可同時(shí)消除ClO3-、ClO2-、ClO-的干擾。而賀啟環(huán)等〔4〕在研究分光光度法測(cè)定二氧化氯的波長(zhǎng)選擇時(shí)，考慮到ClO2-在360 nm處可能存在干擾，而二氧化氯在405 nm處的吸光度要高出430 nm 1倍以上，因此相對(duì)于430 nm，選擇405 nm作為測(cè)定波長(zhǎng)更為合理。對(duì)此，分別對(duì)不同濃度的二氧化氯進(jìn)行了300～ 450 nm波長(zhǎng)范圍全掃描，并記錄了430、420、405、360 nm波長(zhǎng)處的吸光度，結(jié)果如表 3所示。相應(yīng)的不同波長(zhǎng)下二氧化氯濃度與吸光度關(guān)系曲線如圖 3所示。

 圖 3 不同波長(zhǎng)下二氧化氯濃度與吸光度關(guān)系曲線

　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，相同濃度的二氧化氯樣品在 360 nm波長(zhǎng)下的吸光度大于其他幾個(gè)波長(zhǎng)下的吸光度，并且該波長(zhǎng)下的濃度-吸光度曲線呈良好的線性關(guān)系。因此，采用360 nm作為吸收波長(zhǎng)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果更為穩(wěn)定，也保證了實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性。對(duì)于高濃度二氧化氯的測(cè)定，上述幾個(gè)波長(zhǎng)都可以作為定量測(cè)定的依據(jù)。但是本研究針對(duì)的是生活飲用水中低濃度的二氧化氯的測(cè)定，所以采用波長(zhǎng)360 nm更為理想。具體參見http://www.yiban123.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

　　3 結(jié)論

　　(1)二氧化氯在360 nm處有最大吸收峰，可以作為定量測(cè)定的依據(jù)。通過對(duì)不同濃度二氧化氯樣品在360、405、420、430 nm處吸光度比較，得出在低濃度(二氧化氯質(zhì)量濃度<5 mg/L)條件下，選取360 nm作為吸收波長(zhǎng)測(cè)定結(jié)果更準(zhǔn)確。

　　(2)采用分光光度法測(cè)定二氧化氯，水中的氯酸鹽、亞氯酸鹽、次氯酸鹽對(duì)測(cè)定結(jié)果的干擾影響較小。

　　(3)采用分光光度法測(cè)定水中低濃度的二氧化氯，回收率在91.4%以上，精密度在1.65%以下;對(duì)于中高濃度的二氧化氯，回收率在89.8%～91.1%之間。自來(lái)水廠處理工藝中二氧化氯質(zhì)量濃度一般在2 mg/L以下，也就是說(shuō)直接分光光度法測(cè)定水廠二氧化氯是可行的。