速差动力学分光光度法同时测定苯酚和邻苯二酚

速差动力学分光光度法同时测定苯酚和邻苯二酚

摘要：本文根据3-甲基-2-苯并噻唑腙（MBTH）与酚发生偶合反应生产稳定有色配合物的特点，选取以MBTH为显色剂的显色体系，对废水中多组分酚的复合可见光谱运用化学计量学法进行解析。该反应速率适中，苯酚和邻苯二酚的线性范围为0.30-3.0 g/mL、0.2-1.8 g/mL。

关键词：苯酚邻苯二酚MBTH 速差动力学化学计量学

一、实验原理

目前测定苯酚、邻苯二酚的常用方法主要有光度法[1-3]，高效液相色谱-荧光检测法[4]，流动注射双安培法，催化动力学法，荧光光度法，毛细管安培法。对于动力学同时测定酚类还比较少，而动力学研究的最大优点是不需分离就能测定物质的含量且能够测定光谱重叠严重的物质，这就避免其他物质的干扰。

显色剂3-甲基苯骈噻唑啉-2-酮腙（MBTH）在硫酸介质和硫酸铈铵作用下，催化氧化生成失电子和质子的产物，进而与两种酚发生偶联反应，生成两种不同的紫红色化合物。实验采集了300～600nm间的动力学-吸光度数据，构成量测矩阵，并采用偏最小二乘（PLS）对测量数据进行解析。

二、结果与讨论

1.吸收光谱及动力学曲线

在硫酸介质和硫酸铈铵的作用下，苯酚和邻苯二酚与显色剂MBTH反应生成了两种不同的紫红色化合物，其最大吸收波长分别在509nm和505nm，两种物质的吸收光谱重叠比较严重（图1a），用普通的热力学方法很难进行两组分的同时测定。而在最大吸收波长处苯酚和邻苯二酚与MBTH反应的灵敏度和速度均有一定的差异（图1b），因此利用速差动力学方法能够实现不经分离的两组分同时测定。

2.温度对反应的影响

实验考察了25oC，30oC，35oC，40oC，45oC，50oC，55oC的动力学反应。实验结果表明温度升高时，苯酚和邻苯二酚与MBTH的反应速度也加快，反应的灵敏度也相应的增大。但考虑到MBTH在温度较高时其氧化变质的速度也会加快，故选择反应温度为30oC作为反应的最佳温度，此温度下反应速率和灵敏度适中。

3.MBTH对反应的影响

实验考察了MBTH的浓度对反应的影响。实验结果表明随着MBTH浓度增

大，苯酚和邻苯二酚与氧化了的MBTH反应生成物的吸光度相应的增大，为使反应达到假一级，MBTH需过量，故确定MBTH的最佳浓度为1.93×10-4 mol/L。

4.H2SO4浓度对反应的影响

实验考察了硫酸浓度对反应的影响。实验结果表明H2SO4的浓度越大，反应的速度越慢，这是因为过量的H2SO4会与苯酚和邻苯二酚发生作用，使得氧化了的MBTH与苯酚和+邻苯二酚反应的量会减少，进而影响反应速度和吸光度。为了使硫酸铈铵具有适宜的氧化性；所以，选用H2SO4的浓度为8.33×10-3mol/L。

5.硫酸铈铵浓度对反应的影响

硫酸铈铵对反应具有催化氧化作用，硫酸铈铵的用量必须选择合适。实验考察了不同浓度的硫酸铈铵对反应的影响，实验发现硫酸铈铵达到一定的浓度时，反应达到完全，即使过量的硫酸铈铵也不会与MBTH发生作用。所以选用硫酸铈铵的浓度为2.992×10-4 mol/L。

6.苯酚和邻笨二酚的线性范围的测定

配制一系列不同浓度的邻苯二酚和苯酚单组分溶液，在实验选定的最佳反应条件下进行动力学反应，在各单组分的最大波长处测量吸光度随时间的变化，两组分在优化条件下的测定的适宜线性范围分别为邻苯二酚：0.20-1.80μg/mL，苯酚：0.3-3.0.μg/mL，该方法对苯酚和邻苯二酚的检测限分别为0.1336μg/mL和0.0909μg/mL，表现出极高的灵敏度和很好的相关性。

三、结论

本文采用速差动力学分光光度法结合最小偏二乘法方法用于苯酚和邻苯酚二的同时测定。文中对该反应的机理进行了探讨同时考察了各种反应条件如温度、MBTH浓度、硫酸铈铵和硫酸浓度对实验测定的影响。由于两种酚苯酚和邻苯二酚的光谱重叠严重，采用热力学光谱差异对它们进行同时测定难以获得满意结果，因此本实验采用动力学反应体系结合化学计量学建立模型对它们进行同时测定。该方法为分子结构相似、波谱差异小而难以利用热力学方法进行测定的体系提供了新的思路。

参考文献

[1] 张泉宝，李惕川，李新云，常江，张昱，邱学梅. 焦化废水中多组分酚的因子分析—邻回归-光度法同时测定. 北京工业大学学报，1997，23（4）：9-12

[2] 李惕川，黄敏，李新云，张宝泉，张昱，程维虎，化学模式识别——岭回归分光光度测定混合酚。北京工业大学学报，1997，23（2）：30-35

[3]李新云，王晶晶，李惕川，张宝泉，邱学梅，程维虎. 模糊聚类-因子分光光度法同时测定工业废水中多组分酚. 北京工业大学学报，1997，23（1）：7-13

[4] 薛科社，董发昕，高效液相色谱-荧光检测法测定环境水中的苯酚和苯胺. 分析实验室，2004，23（9）：36-38