環境監測中對水中陰離子表面活性劑的測定通常采用亞甲藍分光光度法,但需有毒有機溶劑萃取,操作不便。目前已有許多新的分析方法報道。本文研究了利用酸性染料溴甲酚紫(BCP)與季胺鹽陽離子(Q+)十八烷基二甲基芐胺離子(SDMBA+)的變色反應,以及陰離子表面活性劑與季胺鹽陽離子SDMBA+的締合反應,使整個體系顏色隨陰離子表面活性劑量的增加相應加深。據此建立了溴甲酚紫(BCP)-十八烷基二甲基芐基氯化銨(SDMBA-Cl)分光光度法,用于測定水中陰離子表面活性劑。此法無需有機溶劑萃取,操作方便,能滿足環境分析的要求,實用性較強。
1 實驗部分
1.1 主要儀器與試劑
UV-260紫外可見分光光度計(日本島津制作所)。10mm比色皿。pHS-3C型酸度計(上海雷磁儀器廠)。
十二烷基苯磺酸鈉(LAS)標準溶液:將陰離子表面活性劑標準(直鏈烷基苯磺酸鈉,平均碳數11.7,安徽省環境保護科學研究所提供)用蒸餾水稀釋,配制成10.0mg/L使用液。
季胺鹽陽離子(Q+)溶液:準確稱取0.712g十八烷基二甲基芐基氯化銨(SDMBA-Cl,含量95%,上海合成洗滌劑三廠提供),用蒸餾水溶解并稀釋至1000ml,使用時稀釋成1.6×10-4mol/L使用液。其余季胺鹽陽離子溶液類同配制。
酸性染料溶液:準確稱取0.799g溴甲酚紫(BCP),加25ml0.1mol/L氫氧化鈉溶液使之溶解,用蒸餾水稀釋至1000ml。使用時稀釋成1.28×10-4mol/L使用液。其余酸性染料溶液類同配制。
緩沖溶液:按緩沖溶液配制方法配制pH值為4.0､5.0､6.1､7.1､8.1､9.3､10.3的緩沖溶液。
1.2 實驗方法
在一組10ml比色管中,準確加入適量LAS標準溶液,分別加蒸餾水至5ml。依次加入一定量的SDMBA-Cl溶液,混勻,反應15min。加入一定量的BCP溶液,混勻,反應5min。加入0.5mlpH8.1磷酸鹽緩沖溶液,加蒸餾水至10ml。用10mm比色皿,以蒸餾水作參比,于588nm處測吸光值。
2 結果與討論
2.1 酸性染料及Q+的選擇
根據資料提供的實驗條件,我們對酸性染料及Q+進行選擇。在一組10ml比色管中,加入5.0ml2.9×10-5mol/LLAS標準溶液,分別加入0.5ml2.9×10-4mol/L十六烷基三甲基溴化銨溶液､氯化芐蘇 溶液､溴代十六烷吡啶溶液､十二烷基二甲基芐基氯化銨溶液､十八烷基二甲基芐基氯化銨溶液,混勻,反應15min。分別加入1.0ml1.23×10-4mol/L溴甲酚紫溶液､溴甲酚綠溶液､溴酚藍溶液､溴百里香酚蘭溶液,混勻,反應5min。在pH8.1條件下,用10mm比色皿,進行不同酸性染料顯色試驗,同時進行不加陰離子表面活性劑的空白試驗。結果見表1。
由表1可知,選用溴甲酚紫(BCP)作酸性染料,十八烷基二甲基芐胺離子(SDMBA+)作季胺鹽陽離子,在588nm處,ΔA最顯著且穩定。故選BCP作本試驗的酸性染料,季胺鹽選用SDMBA-Cl,測量波長選用588nm。其吸收圖譜見圖1。
2.2 pH對變色反應的影響
在一組10ml比色管中,加入1.0ml1.50×10-4mol/LBCP溶液,2.0ml2.0×10-4mol/LSDMBA-Cl溶液,混勻,反應5min。加0.5ml緩沖溶液(pH值分別為4.0､5.0､6.1､7.1､8.1､9.3､10.3),加蒸餾水至10ml。用10mm比色皿,以蒸餾水作參比,于588nm處測吸光值。同時進行不加SDMBA-Cl的空白試驗。結果見圖2。
由圖2可見,在pH8左右,BCP與SDMBA-Cl反應,曲線1和2ΔA最大且穩定。本實驗選用pH為8.1的磷酸鹽緩沖溶液。
2.3 溫度及反應時間的影響
在一組10ml比色管中,依次加入0～5.0ml10.0mg/LLAS標準溶液,分別加蒸餾水至5ml。加入0.8ml2.0×10-4mol/LSDMBA-Cl溶液,混勻,反應時間分別為5､10､15､20min。加入1.0ml1.50×10-4mol/LBCP溶液,混勻,反應時間分別為5､10min。加入0.5mlpH為8.1的磷酸鹽緩沖溶液,加蒸餾水至10 ml。于588nm處,用10mm比色皿測吸光值。
實驗表明,在常溫下,反應時間以LAS與SDMBA-Cl反應15min,SDMBA-Cl與BCP反應5min為宜,吸光度穩定。
2.4 LAS與SDMBA-Cl反應摩爾比研究
移取5.0ml4.0×10-5mol/L的LAS溶液,加入0.4～1.6ml2.0×10-4mol/LSDMBA-Cl溶液,加入1.0ml1.50×10-4mol/LBCP溶液,按“實驗方法”測量吸光值,結果見圖3。
由圖3可見,[SDMBA-Cl]/[LAS]超過1時,由于過剩的SDMBA-Cl與BCP發生變色反應,使吸光值下降,表明水溶液中LAS與SDMBA-Cl以1∶1摩爾比反應。
2.5 BCP與SDMBA-Cl反應摩爾比研究
移取1.0ml2.0×10-4mol/LSDMBA-Cl溶液,加入0.4～1.8ml1.50×10-4mol/LBCP溶液,按“實驗方法”測量吸光值,結果見圖4。
SDMBA-Cl與BCP反應,由圖4明顯可見轉折點,表明其為定量反應,反應摩爾比[BCP]/[SDMBA-Cl]約為0.8。當它們的摩爾比大于0.8時,吸光值隨BCP濃度的增大而線性地增大。
根據研究結果,同時為降低實驗空白,本實驗選用1.6×10-4mol/LSDMBA-Cl溶液1.0ml,1.28×10-4mol/LBCP溶液1.0ml。
2.6 定量操作
在一組10ml比色管中,依次加入0～5.0ml10.0mg/LLAS標準溶液,分別加蒸餾水至5ml,加入1.0ml1.6×10-4mol/LSDMBA-Cl溶液,混勻,反應15min,加入1.0ml1.28×10-4mol/LBCP溶液,混勻,反應5min,加入0.5mlpH為8.1的磷酸鹽緩沖溶液,加蒸餾水至標線,于588nm處,用10mm比色皿測吸光值。
2.7 線性范圍
按“定量操作”,LAS標準在0～50μg內服從比耳定律,其摩爾吸光系數約為4×104L·mol-1·cm-1。吸收圖譜見圖5。
2.8 共存離子的影響
按“定量操作”進行共存離子影響試驗,結果表明,下列量離子不干擾測定(mg):SO42-(2);Ca2+(4);Cl-(10);Na+､NH+4(20),因此本法具有較大的適用性。
2.9 該方法與亞甲藍分光光度法對比試驗
取適量(使陰離子表面活性劑含量不超過50μg)經過濾的水樣用蒸餾水稀釋至5ml,用0.1%的硫酸和0.1%的氫氧化納調節水樣pH至6左右,按“定量操作”進行水樣測定及加標回收試驗,同時,用亞甲藍分光光度法測定相同水樣,結果見表2。
由表2可以看出,用本法測定實際水樣中陰離子表面活性劑含量,加標回收率為97%～103%。
3 小結
用溴甲酚紫—十八烷基二甲基芐基氯化銨分光光度法測定環境水樣中陰離子表面活性劑,本法適于河水､廢水中陰離子表面活性劑的測定,不需有機溶劑萃取,儀器､試劑價廉易得,方法簡便,結果令人滿意。
參考文獻:
[1] 國家環保局《水和廢水監測分析方法》編委會.水和廢水監測分析方法[M].第3版.北京:中國環境科學出版社,1989.432.
[2] 張孫瑋,湯福隆,張泰,等.現代化學試劑手冊(第2分冊)[M].北京:化學工業出版社,1987.386.
[3] 山本幸市,池原宏治,本水昌二.酸性染料-季胺鹽分光光度法測定水中陰離子表面活性劑[J].分析化學(日),1990,39(7):393.
