双峰双波长分光光度法测定水中的铅

双峰双波长分光光度法测定水中的铅

摘要：目前我国环境地表水和污水中铅的测定方法，常用的分光光度法主要以二硫棕萃取法为主，该法选择性不高，灵敏度低，使用剧毒氰化物作掩蔽剂，且操作繁琐。文章在铅与二甲酚橙在溶液形成紫1∶1的红色配合物而建立的光度法基础上进行改进，研究了一种双峰双波长测定铅的新方法，与单波长光度法相比其灵敏度显著增加。该法已用于水样中铅含量的直接测定，结果令人满意。

关键词：铅；二甲酚橙（XO）；分光光度法；双峰双波长；单波长

铅是一种具有蓄积性、多亲和性的毒物，可与体内一系列蛋白质、酶和氨基酸中的官能团（巯基）结合，干扰机体的生化和生理活动引起中毒，对肝和肾的危害尤为严重。我国对于生活饮用水中铅含量明确规定不得超过10 μg/L。因此，研究监测及分析水体中铅含量的方法有重大的社会意义。本文在原有分光光度法的基础上得到一种新的双峰双波长分光光度法测定铅，取得良好的效果。

1 实验部分

1.1 实验原理

对某一个显色反应：M＋nR＝MRn

当配合物MRn和显色剂R都有最大吸收时，以配合物的最大吸收波长作测定波长λ2，色剂的最大吸收波长λ1作参比波长。设待测组分的总浓度为CM，在λ1和λ2处各组分的摩尔吸光率分别为、、和。若反应生成的配合物很稳定，反应达平衡时消耗的显色剂量为nCM，那么用双峰双波长分光光度法测得吸光度△A为：

△A＝△Aλ2－△Aλ1

＝（CM －nCM ）－（CM －nCM ）

＝CM（－n ）＋CM（n －）

＝CM［（－n ）＋（n －）］

△A与待测组分M的浓度CM成正比，据此可求出M的含量。式中，前一项CM（－n ）为单波长法测量的吸光度，后一项CM（n －）中，对显色剂来说，在波长λ1处，且n≥l，必有＞，故n －项必为正值。因此，用双峰双波长分光光度法进行单组分测定时，其灵敏度比单波长法高。上式为双峰双波长分光光度法的测定原理。

1.2 仪器与试剂

1.2.1 主要仪器

VIS－723G型可见分光光度计；PB220型标准pH计。

1.2.2 试剂

铅标准溶液（0.1 mg/mL）：称取0.1599 g Pb（NO3）2于烧杯中，溶解在约200 mL去离子水中，再加入10 mL浓硝酸，移入1 000 mL容量瓶中，用去离子水稀释定容，摇匀，作为贮备液，分析时稀释至5 μg/mL。

XO溶液（0.1%）：称取0.10 g XO于少量去离子水中，溶解后加入少量盐酸，用去离子水定容于100 mL容量瓶中备用。XO溶液现配现用，不宜久存。

HAc－NaAc缓冲溶液（pH＝5.8）：配置0.2 M HAc和0.2 M NaAc各500 mL。然后按一定比例混合，用pH计调至pH5.8。

硫脲1.0 mol/L，柠檬酸三铵0.2 mol/L。硝酸铅、二甲酚橙、醋酸、醋酸钠、硫脲、柠檬酸铵均为分析纯，实验用水为重蒸水。

1.3 实验方法以及最佳测试条件的选择

1.3.1 实验方法

分别移取一定量5 μg/mL Pb2＋的标准溶液于25 mL比色管中，依次加入1.0 g/L二甲酚橙1 mL，pH5.8的HAc－NaAc缓冲溶液2.00 mL，用水稀释至刻度，摇匀，静置10 min，以蒸馏水为参比，用1 cm的比色皿于波长λ1为435 nm处，波长λ2为575 nm处测定样品和显色剂的吸光度，、、和并计算出△A。

1.3.2 最佳测试条件的选择

（1）波长对的选择。按实验方法配制溶液，以蒸馏水为空白，在波长400～800 nm范围内扫描样品和显色剂吸光度，绘制相应的吸收曲线。见图1，样品和显色剂两者的最大吸收峰处于明显的不同的波长段，显色剂XO最大吸收峰在435 nm处，选为λ1；Pb－XO体系的最大吸收波长为575 nm，选为λ2。

（2）pH值及缓冲液用量的选择。如图2所示pH为5.8时及在HAc－NaAc 缓冲溶液用量为1.6～2.5 mL时吸光度达到最大且基本保持不变，因此实验选用pH为5.8的HAc－NaAc缓冲溶液用量为2 mL。

（3）显色剂用量的选择。按照实验方法，做二甲酚橙用量对体系吸光度的影响，实验结果表明（见图3），吸光度△A值随着XO溶液用量的增加而逐渐增大，当XO用量在1 mL以上时，光度△A值最大且保持稳定。故本实验选择

1.0 g/L二甲酚橙的用量为1 mL。

（4）显色时间及体系的稳定性。室温下，按实验方法在不同时间测定其吸光度△A值，实验结果表明（见图4），配合物在室温下立即显色，至10 min达到最大值，并保持24 h以上。实验选择显色10 min开始测定。

1.4 标准曲线及检出限

在最佳实验条件下，分别移取不同量的据实验结果绘制标准曲线，见图5。

用该法做11次空白试验的标准偏差Sb＝0.002。根据DL＝3Sb/K（Sb空白标准偏差；K：工作曲线斜率），因此本法检出限DL＝0.050 μg/mL。与单波长法比较结果见表1。

2 样品分析及结果

聚乙烯瓶放入10%的硝酸洗液中去离子后，用蒸馏水洗干净收集水样：1号样取自池塘水，2号样取自下水道污水。吸取200 mL水样于250 mL烧杯中，加5滴（1＋1）硝酸，低温蒸至30 mL，加（1＋1）盐酸5 mL，移至50 mL容量瓶中，稀释至刻度。按实验方法分别移取适量的已预处理过的水样1号10 mL，2号5 mL于25 mL比色管中进行精密度实验和加标回收实验。由表2可知，本法测定的样品平均值与单波长法所测结果基本一致。相对标准偏差＜2.55%，回收率在95.04%～99.85%之间。通过计算可以得出水样含铅量结果分别为：池塘水样为1.727 μg/mL；下3 讨论共存离子的影响

由于废水中与Pb2＋共存有其他金属离子，因此对本法中可能产生干扰的共存离子进行研究，在实验条件下，对10 μg/25 mL的Pb2＋进行了测定，当相对误差不大于±5%时，共存离子允许量（以μg计）：SO42＋、NH4＋、K＋、F－、Cl－等不干扰铅的测定。NO3－（250）、N（350）、Ba2＋（300）、Ca2＋（150）、Mg2＋（300）、Zn2＋（350）；Cu2＋、Hg2＋的干扰用1.0 mol/硫脲2mL掩蔽；当有大量的Al3＋和Fe3＋存在时，可用1.00 mL 0.2 mol/L柠檬酸三铵掩蔽。Cd2＋离子目前无理想的掩蔽剂，不过一般水中含量较小，可不予考虑。

4 结束语

双峰双波长分光光度法测定环境水中的铅，原理与单波长法基本相同，操作简单，仅仅在单波长法的基础上增加一个点的测量。只用一个吸收池，完全消除了因吸收池精度、溶液浊度不同和污染情况所造成的误差，也消除了共存组分所造成的误差，具有较好的准确度和精密度。选择显色剂和配合物的最大吸收波长作参比波长和测定波长，△A既包括配合物的吸光度，又包括了显色剂因与组分发生反应所消耗的部分吸光度，因而灵敏度比单波长法要高。此外，双峰双波长法还能用于两个吸收峰极相近或相互重迭的组分的测量，是一种发展前景十分广阔的仪器分析方法。