FIA-光度法在環(huán)境分析中的應(yīng)用研究.pdf

1、環(huán)境的嚴(yán)重污染，環(huán)境污染物的大量排放，使得保護(hù)環(huán)境必然成為當(dāng)代環(huán)境工作者刻不容緩的職責(zé)，這也是國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的要求。許多環(huán)境問(wèn)題直接或間接與化學(xué)物質(zhì)有關(guān)，所以環(huán)境化學(xué)工作者都要面對(duì)這些問(wèn)題：環(huán)境中有什么潛在有毒物質(zhì)？它們來(lái)自何方？進(jìn)入環(huán)境后有什么變化？可能造成什么危害？我們應(yīng)當(dāng)采取什么措施防止或減少這些有毒物質(zhì)對(duì)環(huán)境的沖擊？因此環(huán)境分析工作者就要利用各種分析手段提供合適的分析方法、闡明污染物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、狀態(tài)以及含量，弄清問(wèn)題的源緣

2、，進(jìn)而對(duì)緊迫情況及早提出預(yù)報(bào)與警告。 環(huán)境分析化學(xué)是環(huán)境化學(xué)的一個(gè)重要組成部分，是開(kāi)展環(huán)境科學(xué)研究不可缺少的基礎(chǔ)，同時(shí)它也是分析化學(xué)的一個(gè)新分支，它主要研究環(huán)境污染物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、狀態(tài)以及含量等。從某種意義上講，環(huán)境科學(xué)的發(fā)展依賴于環(huán)境分析化學(xué)的發(fā)展，環(huán)境分析化學(xué)具有以下特點(diǎn)： （1）涉及范圍廣。涉及大氣、溪流、湖泊、江河、海洋、土壤陸地系統(tǒng)、乃至生物圈等； （2）對(duì)象復(fù)雜。CA登錄的化學(xué)品數(shù)目已逾1800萬(wàn)種

3、，估計(jì)進(jìn)入環(huán)境的已有10萬(wàn)種。 （3）定量分析。除要求常規(guī)指標(biāo)，如化學(xué)耗氧量（COD）、生物耗氧量（BOD）、溶解氧（DO）等例行測(cè)定項(xiàng)目外，還要求具體物種的痕量甚至超痕量分析，而后兩者又顯得越來(lái)越重要； （4）普遍性、實(shí)用性強(qiáng)。包括化工、鋼鐵、信息、交通、能源等各行各業(yè)均有關(guān)，有時(shí)要求十分迫切。 流動(dòng)注射的出現(xiàn)使分析研究人員興奮不已，流動(dòng)注射分析技術(shù)在常規(guī)體積樣品預(yù)處理的自動(dòng)化、微型化和在線分析方面引起了革命性

4、的變化，不僅極大地提高了整個(gè)分析過(guò)程的效率、可靠性和分析速度，減少了樣品的污染，也降低了樣品及試劑的消耗和廢液產(chǎn)量。更重要的是使某些難以或無(wú)法實(shí)現(xiàn)的手工操作成為可能且十分有效。自流動(dòng)注射-光度法聯(lián)用以來(lái)，使得溶劑萃取技術(shù)、氣體擴(kuò)散分析以及離子交換分離進(jìn)行在線連續(xù)操作成為可能，為環(huán)境分析的現(xiàn)場(chǎng)分析、自動(dòng)分析等過(guò)程打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。出現(xiàn)的加熱流動(dòng)注射-分光光度法、流動(dòng)注射動(dòng)力學(xué)光度法、停留流動(dòng)注射-分光光度法以及反相流動(dòng)注射-分光光度法為提高方

5、法的選擇性和靈敏度作出了不可磨滅的貢獻(xiàn)。流動(dòng)注射-分光光度法聯(lián)用以及出現(xiàn)如此之多的研究成果，足以應(yīng)對(duì)環(huán)境樣品繁多種類，復(fù)雜成分的分離和分析。近30年來(lái)，關(guān)于流動(dòng)注射-分光光度法的研究文獻(xiàn)一直處于領(lǐng)先地位足以說(shuō)明這一聯(lián)用技術(shù)在環(huán)境分析的發(fā)展?jié)摿Α?本論文就流動(dòng)注射、分光光度法以及流動(dòng)注射-分光光度法聯(lián)用技術(shù)在環(huán)境分析中的應(yīng)用研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述。在研究部分詳細(xì)報(bào)道了環(huán)境水體中的硒（IV）、亞硝酸鹽、亞硫酸鹽、鐵以及硫化物的流動(dòng)注射-分

6、光光度法的檢測(cè)新方法。所有的研究均采用本實(shí)驗(yàn)室研制的ZJ-la金屬元素自動(dòng)分析儀。 1．海水中的硒（IV）自動(dòng)檢測(cè)方法研究 在酸性條件下，乙二胺四乙酸二鈉（EDTA）和硝酸鹽混合溶液與硫酸亞鐵銨能夠發(fā)生氧化還原反應(yīng)，而Se（Ⅳ）對(duì)此反應(yīng)有催化作用，從而建立起測(cè)定痕量Se（Ⅳ）的新方法。該方法選擇性好，試劑簡(jiǎn)單易得，與流動(dòng)注射聯(lián)用，操作簡(jiǎn)便，節(jié)省時(shí)間。 通過(guò)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，確定了分析的最佳條件：檢測(cè)波長(zhǎng)為440nm；載流

7、泵流速為0.3mL／min；試劑泵流速為0.1mL／min；反應(yīng)圈長(zhǎng)度為12m；進(jìn)樣環(huán)體積為1.2mL；硫酸亞鐵銨最佳濃度為0.05molL<'-1>；EDTA-NaNO<,3>為飽和溶液；載流為3％的氯化鈉。 在最優(yōu)的試驗(yàn)條件下，Se（Ⅳ）濃度在5×10<'-9>～2×10<'-7>g／mL和2×10<'-7>～2×10<'-6>g／mL范圍內(nèi)與吸光強(qiáng)度（mV）呈良好的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)R<'2>分別是0.999、0.996。

8、該方法的檢出限為2×10<'-9>g／mL。對(duì)濃度為5×10<'-8>g／mL和5×10<'-7>g／mL的Se（Ⅳ）進(jìn)行8次連續(xù)測(cè)定，計(jì)算得出各自的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）為3.4％和2.7％。 將此方法應(yīng)用于海水樣品中Se（Ⅳ）的檢測(cè)，達(dá)到了檢測(cè)國(guó)家規(guī)定一類海水中Se（Ⅳ）含量測(cè)定的要求，與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照，得到滿意結(jié)果。這種自動(dòng)、在線的分析技術(shù)及方法對(duì)于海水中硒的測(cè)定具有非常重要的應(yīng)用價(jià)值。 2．流動(dòng)注射-催化動(dòng)力學(xué)光度

9、法測(cè)定亞硝酸鹽 研究發(fā)現(xiàn)，亞甲基藍(lán)與氯酸鈉的褪色反應(yīng)非常緩慢，當(dāng)有亞硝酸鹽存在時(shí)，褪色反應(yīng)加快?；趤喯跛猁}對(duì)亞甲基藍(lán)-氯酸鹽的氧化還原反應(yīng)的催化作用，建立起測(cè)定亞硝酸鹽的新方法。 通過(guò)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，確定了分析的最佳條件：載流泵流速為1.2mL/min；試劑泵流速為1 mL/min；反應(yīng)圈長(zhǎng)度為9m；進(jìn)樣環(huán)體積為0.6mL；檢測(cè)波長(zhǎng)為670nm；反應(yīng)溫度為80℃；亞甲基藍(lán)最佳濃度為5×10<'-5>mol/L；氯酸鈉濃度為0

10、.2mol/L；硫酸濃度為0.06 mol/L；磷酸濃度為0.8 mol/L。 在最優(yōu)的試驗(yàn)條件下，NO<,2>濃度在5×10<'-9>1.5×10<-7>g/mL和1.5×10<-7>～1×10<'-6>g/mL范圍內(nèi)與吸光強(qiáng)度（mV）呈良好的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)R<'2>螺別是0.994、0.990。該方法的檢出限為1×10<'-9>g/mL。對(duì)濃度為1×10<'-8>g/mL和1×10<-7>g/mL的NO<,2><'->進(jìn)

11、行11次連續(xù)測(cè)定，得出各自的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）為3.1％和4.6％。 將本文建立的測(cè)定NO<,2><'->的新方法應(yīng)用于河水和地下水中NO<,2><'->的檢測(cè)及回收率實(shí)驗(yàn)。并與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法——N-（1-萘基）-乙二胺分光光度法進(jìn)行對(duì)照，結(jié)果令人滿意。 3．流動(dòng)注射-勞氏紫-溴酸鹽-SO<,3><'2->催化光度法測(cè)定環(huán)境水體中亞硫酸鹽 研究發(fā)現(xiàn)，溴酸鈉能夠與勞氏紫發(fā)生褪色反應(yīng)生成白勞氏紫，而亞硫酸鹽對(duì)此反應(yīng)

12、有催化作用，從而建立起測(cè)定亞硫酸鹽的新方法。 通過(guò)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，確定了分析的最佳條件：載流泵流速為1.2 mL/min；試劑泵流速為0.5 mL/min；反應(yīng)圈長(zhǎng)度為9m；進(jìn)樣環(huán)體積為0.8 mL；檢測(cè)波長(zhǎng)為600 nm；勞氏紫最佳濃度為20 mg/L；溴酸鈉濃度為2×10<'-3>mol/L；硫酸濃度為0.2mol/L。 在上述最優(yōu)實(shí)驗(yàn)條件下，SO<,3><'2->濃度C介于5×10<'-3>～2.5×10<'-6>g/m

13、L和2.5×10<-6>～1×10<'-4> g/mL范圍內(nèi)與吸光強(qiáng)度（mV）呈良好的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)R<'2>分別是0.995、0.997。該方法的檢出限為1.7×10<'-8>g mL<'-1>。對(duì)濃度為5×10<'-7>g/mL和1×10<'-5>g/mL的SO<,3><'2->進(jìn)行11次連續(xù)測(cè)定，計(jì)算得出相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）分別為2.1％和3.3％。 4．環(huán)境水樣中Fe（Ⅱ）、Fe（Ⅲ）流動(dòng)注射-光度法研究

14、研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)e<`2+>在堿性條件下能與PAR發(fā)生熬合反應(yīng)，與其他金屬離子不同之處在與該螯合物的最大吸收波長(zhǎng)在718nm處，因此該體系在718mn處測(cè)定Fe<`2+>的抗干擾能力很強(qiáng)。同時(shí)該反應(yīng)反應(yīng)速度快，5min之后反應(yīng)體系的吸光度值變化不大，因此也非常適用于FIA分析。采用抗壞血酸將環(huán)境水樣中的Fe<`3+>還原為Fe<`2+>，從而可以采用該方法對(duì)Fe<`2+>、Fe<`3+>的測(cè)定。 通過(guò)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，確定了分析的最佳條件：

15、載流泵流速為1.6mL／min；試劑泵流速為0.05mL／min；反應(yīng)圈長(zhǎng)度為7m；進(jìn)樣環(huán)體積為0.6mL；檢測(cè)波長(zhǎng)為660nm；4-（2-吡啶基偶氮）間苯二酚最佳濃度為0.1％；檸檬酸鉀濃度為0.1％。 在最優(yōu)的試驗(yàn)條件下，F(xiàn)e<`2+>濃度在1×10-9~1×10<`-7>g/mL和5×10<`-8>~1×10<`-5>g／mL范圍內(nèi)與吸光強(qiáng)度（mV）呈良好的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)R<`2>分別是0.996、0.997。該方法的

16、檢出限為3×10<`-10>g/mL。對(duì)濃度為1×10<`-8>g／mL和5×10<`-7>/mL的Fe<`2+>進(jìn)行11次連續(xù)測(cè)定，計(jì)算得出各自的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）為2.1％和2.8％。 將本文建立新方法應(yīng)用于自來(lái)水、河水和地下水中Fe（Ⅲ）和Fe（Ⅱ）的檢測(cè)及回收率實(shí)驗(yàn)，回收率在93.5～104.6％范圍內(nèi)，結(jié)果令人滿意。 5.流動(dòng)注射－褪色光度法測(cè)定環(huán)境水體中的硫化物 研究發(fā)現(xiàn)，硫離子對(duì)勞氏紫有褪色作用

17、，據(jù)此，建立起檢測(cè)痕量硫離子的流動(dòng)注射光度分析新方法。方法靈敏度高，試劑用量少，儀器設(shè)備簡(jiǎn)單，能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)自動(dòng)進(jìn)樣等優(yōu)點(diǎn)。 通過(guò)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，確定了分析的最佳條件：載流泵流速為0.12mL／min；試劑泵流速為0.02mL／min；反應(yīng)圈長(zhǎng)度為6m；進(jìn)樣環(huán)體積為0.4mL；檢測(cè)波長(zhǎng)為600mn；勞氏紫濃度為15mg／L；檸檬酸-磷酸氫二鈉緩沖溶液pH為7.20。 在上述最優(yōu)實(shí)驗(yàn)條件下，硫離子濃度C介于5×10<’-9>~7×