分光光度法檢測污水中重金屬六價鉻的改進研究

劉兆，李偉，王云躍，孫若飛，王健

（河北冀衡集團，河北 衡水 053000）

鉻的化合物有毒，尤其以六價鉻毒性最強，進入人體會引起嘔吐、惡心和口角糜爛等疾病，甚至會致癌[1]。含有鉻離子的工業廢水不經正確處理，濃度超標隨意排放，會給人們的生活和健康造成嚴重危害[2]。測定水質中六價鉻含量的方法主要有電化學分析法、光譜分析法以及色譜分析法[3]。電化學分析法選擇性比較差；液相色譜法設備昂貴；光譜分析法衍生試劑的保存周期短，而且操作繁瑣，不能滿足日常的監測需求。色譜分析法主要有原子吸收光譜法以及分光光度法，原子吸收光譜法只能測定出總鉻含量，無法測定鉻的價態，操作繁瑣；分光光度法操作快捷而簡便，設備的價格適中，便于進行普及使用，但顯色劑保存周期短，僅有七天[4]，且所用溶劑為易制毒化學品丙酮[5]，因此需改進六價鉻的檢測方法。本課題擬用甲醇或無水乙醇代替丙酮，在顯色劑二苯碳酰二肼中加入乙酸乙酯增加其穩定性，解決因氧化作用顯色劑保存周期短的問題。

1 試劑和儀器

二苯碳酰二肼、重鉻酸鉀、磷酸、硫酸、丙酮、乙酸乙酯、甲醇、乙醇、硫酸鐵。

722G可見分光光度計、電子天平、通用庫侖儀。

2 分光光度法顯色原理

在酸性環境下，二苯碳酰二肼顯色液會與六價鉻發生顯色反應，可用分光光度計測其顯色反應后的吸光度值，繪制標準曲線，從而實現對試樣六價鉻的測定[5]。

3 實驗部分

3.1 不同溶劑的顯色劑配制（表1）

表1 不同溶劑的顯色劑配制

取8支25 mL的比色管，分別使用移液管向其中加入 0.00 mL、0.10 mL、0.20 mL、0.50 mL、1.00 mL、2.00 mL、4.00 mL、10.00 mL 的鉻標準使用液[7]，0.50 mL 混酸溶液以及1.00 mL 顯色劑1，然后分別加入去離子水至刻度線處，搖勻。待靜置最佳反應時間10 min 后，用1 cm的比色皿，以空白試劑作為參比溶液，在最大吸收波長540 nm 處分別測量其在不同濃度下的吸光度值，繪制標準曲線。使用顯色劑2、3 替換顯色劑1，重復上述步驟。

3.2 顯色劑中加入穩定劑的操作（表2）

表2 顯色劑中加入穩定劑的操作

每隔一段時間觀察6種顯色劑顏色與形態變化，并用分光光度法檢測六價鉻濃度，與庫倫滴定檢測法[8]得出的結果做比較，確定加入穩定劑是否有效果，能達到多長時間的保質期。

4 結果與分析

4.1 不同溶劑對顯色劑的影響

表3 以丙酮為溶劑的顯色劑1精密度分析

表4 以甲醇為溶劑的顯色劑2精密度分析

表5 以無水乙醇為溶劑的顯色劑3精密度分析

由表3、表4、表5可知，精密度檢驗的相對標準偏差均小于2%，符合儀器分析的要求[9]，精確度相對較高，說明可以用甲醇或無水乙醇替代丙酮做顯色液的溶劑。

4.2 穩定劑對顯色劑的影響

表6 顯色劑4的精密度分析

表7 顯色劑5的精密度分析

表8 顯色劑6的精密度分析

由表6、表7、表8 可知，其精密度檢驗的相對標準偏差均小于2%，符合儀器分析的要求[10]，精確度較高，說明乙酸乙酯作為顯色劑的穩定劑提高了顯色劑的穩定性。

表9 三種加入穩定劑的顯色劑不同天數吸光度值變化表

由表9看出，經過一段時間后顯色劑空白吸光度值開始發生變化，其后顯色劑顏色、形態也開始變化，100天時，顯色劑4 變為淺紅色；而加入穩定劑的顯色劑均穩定性良好，表9為顯色劑4、5、6加入穩定劑后不同天數吸光度值變化記錄表。顯色劑4、6 保存周期可達90天，保存周期較長，足夠滿足3個月的檢測時限；顯色劑5 的保存周期僅有60 天，之后變為紅棕色，最后100 天時有晶體析出。

表10 三種加入穩定劑的顯色劑的庫侖滴定結果

由表10看出，通過庫侖滴定的結果分析，以無水乙醇作溶劑并加入乙酸乙酯穩定劑的顯色劑6 與新配制的顯色劑1使用效果相當，因此用無水乙醇作為顯色劑溶劑，加入穩定劑乙酸乙酯配制的顯色劑穩定效果好，保存周期長，檢測結果與庫侖滴定法[11]相差不大，說明對顯色劑的改進很成功。

5 結論

本文針對分光光度法中六價鉻的原顯色劑用易制毒化學品丙酮配制，保存周期最長3 天的缺陷，對顯色劑的配制方法進行改進。結果證實：甲醇或無水乙醇可代替丙酮作為顯色劑的溶劑，加入穩定劑乙酸乙酯來增加顯色劑穩定性，甚至可以使無水乙醇為溶劑的顯色劑的保存周期延長到三個月左右。