李亞新，趙晨紅
(太原理工大學(xué)環(huán)境工程系，山西太原 030024)

　　　摘要：采用紫外分光光度法，根據(jù)吸光度的加和性，通過(guò)解聯(lián)立 方程對(duì)焦化廢水中苯酚、喹啉、吲哚、吡啶的混合物進(jìn)行了分析測(cè)定，其相對(duì)誤差一般＜ 10%。此法的優(yōu)越性在于不需要任何復(fù)雜的分離程序(如萃取、色譜等分離技術(shù))便能直接求 得混合物中各組分的含量。
　　關(guān)鍵詞：焦化廢水；混合物；紫外分光光度法；苯酚；喹啉 ；吲哚；吡啶
　　中圖分類(lèi)號(hào)：X132
　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：C
　　文章編號(hào)： 1000-4602(2001)01-0054-03

 　　1   測(cè)定原理

 　　1.1苯酚濃度的測(cè)定方法
　　測(cè)定苯酚的方法有4—氨基安替比啉比色法、溴化法和氣相色譜法等，其操作都較為繁瑣。 有文獻(xiàn)^［1］報(bào)道，含有苯酚的水溶液在加入NaOH或KOH后在288.5nm處出現(xiàn)集中的吸收 峰，因此可將水樣堿化后做測(cè)定樣，酸化后做空白樣，這樣能提高吸光度值，且抵 消了水樣中其他因素的干擾。具體方法如下：分別準(zhǔn)確吸取待測(cè)液10mL放入帶磨口塞的兩 個(gè)硬質(zhì)玻璃試管中，其中一管中加入一滴10 mol/L的NaOH溶液，另一管中加入一滴0.5 mol/ L的鹽酸，搖勻，分別在288.5nm處測(cè)定吸光度值，然后在標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)上查出對(duì)應(yīng)水樣中的苯 酚含量，或根據(jù)線(xiàn)性回歸方程求出苯酚濃度。
　　1.2  喹啉濃度的測(cè)定方法
　　四種物質(zhì)經(jīng)UV—265紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)掃描后得到各自的紫外吸收光譜圖，如圖1～4所示 。圖1中喹啉在313 nm處有一明顯的吸收峰，而苯酚、吡啶、吲哚的吸收光譜在此處處于波谷地帶，幾乎不吸收光，因此在313 nm處測(cè)得的含有四組分混合水溶液的吸光度，是因 喹啉的存在而引起的，其吸光度只隨喹啉濃度的變化而變化，而不受其他三種物質(zhì)的干擾(試驗(yàn)也證實(shí)了這一點(diǎn))，故可直接在313 nm處測(cè)混合溶液的吸光度以推求喹啉的濃度。

圖1  喹啉的紫外吸收光譜 圖2吲哚的紫外吸收光譜

圖3吡啶的紫外吸收光譜  圖4苯酚的紫外吸收光譜

　　1.3  吸光度的加和性原理
　　吸光度具有加和性，即在某一特定波長(zhǎng)處，混合物的總吸光度等于混合物中各組分的吸光度 之和。比如混合物中有四組分，則有：

　　A=ε1C1b+ε2C2b+ε3C3b+ ε4C4b  (1)

  　　式中  A——混合溶液的總吸光度值
  　　　　ε1、ε2、ε3、ε4——各組分在某波長(zhǎng)處的吸光系 數(shù)，L/(mg·cm)
  　　　　C1、C2、C3、C4——混合物中各組分的濃度，mg/L
  　　　　b——石英比色皿的光程(b=1 cm)

　　如果混合物中三種物質(zhì)的濃度C₁、C₂、C₃已知，那么只要測(cè)出混合液的總吸光度A，代入式(1)，通過(guò)解一個(gè)一元一次方程便可求得未知濃度C₄ 。

　　2  試驗(yàn)

　　2.1主要儀器與試劑
　　GW—751紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)，0.5 mol/L的鹽酸溶液，10 mol/L的氫氧化鈉溶液。
　　2.2試驗(yàn)方法
　　2.2.1配制苯酚、喹啉、吲哚、吡啶的儲(chǔ)備溶液
　　用分析天平分別準(zhǔn)確稱(chēng)取苯酚、喹啉、吲哚、吡啶(皆為分析純)各1.000 g溶于蒸餾水中并 分別移入14個(gè)1 L的容量瓶中，稀釋至刻度，這樣就得到四種物質(zhì)的儲(chǔ)備溶液，濃度都是1000mg/L。
　　2.2.2繪制苯酚在波長(zhǎng)288.5 nm處的標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)
　　配制一系列的苯酚標(biāo)準(zhǔn)樣(分別移取苯酚儲(chǔ)備溶液4.0、3.5、3.0、2.5、2.0、1.5、1.0、0. 5 mL，置于8個(gè)50mL的容量瓶中，加蒸餾水稀釋至刻度)，其濃度依次為80、70、60、50、4 0、30、20、10 mg/L。將每個(gè)水樣分別準(zhǔn)確量取10 mL放入兩個(gè)硬質(zhì)玻璃試管中，同樣以酸化水樣作空白，堿化水樣作測(cè)定樣，在波長(zhǎng)288.5 nm處測(cè)定對(duì)應(yīng)的吸光度值(見(jiàn)表1)。繪出 苯酚的標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)(見(jiàn)圖5)，并利用最小二乘法得線(xiàn)性回歸方程A=0.0263C，R=0.9997。

表1苯酚標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度及對(duì)應(yīng)吸光度值

圖5 苯酚的C-A圖

　　以上是在只含有苯酚的單組分水溶液中得出的結(jié)果，試驗(yàn)證明包含有其他三種物質(zhì)的多 組分水溶液，經(jīng)上述方法測(cè)得的苯酚濃度值與在苯酚的單組分水溶液測(cè)得的結(jié)果相差甚微。 因此認(rèn)為應(yīng)用此方法時(shí)其他物質(zhì)的存在對(duì)苯酚濃度測(cè)定的影響不大，可不予考慮。
　　2.2.3繪制喹啉在波長(zhǎng)313 nm處的標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)
　　配制一系列的喹啉標(biāo)準(zhǔn)樣(分別移取喹啉儲(chǔ)備溶液2.5、2.0、1.5、1.0、0.5 mL置于5個(gè)50 mL容量瓶中，加蒸餾水稀釋至刻度)，其濃度依次為50、40、30、20、10mg/L。在波長(zhǎng)313 nm處，以蒸餾水為參比，將5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)濃度溶液分別置于1 cm石英比色皿中，測(cè)定對(duì)應(yīng)的吸光 度值(見(jiàn)表2)。由于GW—751分光光度計(jì)自身設(shè)有微機(jī)系統(tǒng)，只需按制表鍵就可直接得到濃度C與吸光度A的線(xiàn)性關(guān)系表達(dá)式C=36.3A，即A=0.027 548 2 C，相關(guān)系數(shù)R=1.000 0；也可以利用最小二乘法得到的線(xiàn)性回歸方程繪制喹啉在波長(zhǎng)313 nm處的標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)，如圖6所示。

表2  喹啉標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度及對(duì)應(yīng)的吸光度值　

　　以上是在只含有喹啉的單組分水溶液中得出的結(jié)果。因其他三種物質(zhì)在波長(zhǎng)313 nm處的吸光 度值幾乎為零，所以對(duì)于還包含有其他三種物質(zhì)的多組分水溶液，在波長(zhǎng)313nm處經(jīng)上述方 法測(cè)得的喹啉濃度值與在喹啉的單組分水溶液得到的結(jié)果應(yīng)基本一致，試驗(yàn)也證明了這 一點(diǎn)。因此，測(cè)得多組分的混合液在波長(zhǎng)313 nm處的吸光度A后便可直接利用公式C=36.3A或由標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)推求喹啉濃度。

圖6  喹啉在波長(zhǎng)313 nm處的C-A圖

　　2.2.4吲哚濃度的推求
　　在某一特定波長(zhǎng)處，可測(cè)得各純組分標(biāo)準(zhǔn)溶液的εi(i=1,2,3,4)。以苯酚 為例，在波長(zhǎng)277 nm處測(cè)ε1的方法如下：
　　分別移取苯酚儲(chǔ)備溶液2.5、2.0、1.5、1.0、0.5 mL置于5個(gè)50 mL容量瓶中， 加蒸餾水稀釋至刻度，得到苯酚的5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度分別為50、40、30、20、10 mg/L，以蒸 餾水為參比，在λ=277 nm處分別測(cè)定吸光度A，可直接得到濃度C與吸光度A 的線(xiàn)性關(guān)系式C=79.1A，R=0.999 761。因A=ε1C=C/K，所以ε=1/K=1/79.1=0.012 642 2，同理可得到喹啉、吲哚在波長(zhǎng)277 nm處的ε值(見(jiàn)表3)。

表3 波長(zhǎng)277 nm處的ε 值

　　由吡啶的UV—265紫外吸收光譜圖可以看出，在波長(zhǎng)277 nm處，吡啶對(duì)光的吸收幾乎為零， 所以其ε=0，則式(1)變成：

　　A=ε₁C₁b+ε₂C₂b+ε₃C₃b

　　根據(jù)吸光度的加和性原理，設(shè)C₁=苯酚濃度，C₂=喹啉濃度，C₃=吲哚濃度，C₄=吡啶濃度，其中苯酚的濃度C₁與喹啉的濃度C₂可按前述方法單 獨(dú)求得，ε₁、ε₂、ε₃列在表3中，因此只要測(cè)得混合組分在波長(zhǎng)277 nm處的總吸光度A代入式(1)，通過(guò)解一個(gè)一元一次方程便可得到吲哚濃度C₃。
　　2.2.5吡啶濃度的推求
　　有文獻(xiàn)報(bào)道^［2］，或由各物質(zhì)的UV—265紫外吸收光譜圖也可以看出，256 nm為吡啶 的最大吸收峰波長(zhǎng)。按ε₁的求法，可以得到四種物質(zhì)在波長(zhǎng)256 nm處的ε值，列于表4。

表4  波長(zhǎng)256 nm處的ε 值

　　因?yàn)棣?SUB>i(i=1,2,3,4)已求出，C₁、C₂、C₃可按前述方法 得到，代入式(1)后只剩C4是未知量，通過(guò)解一元一次方程便可求得吡啶濃度C ₄。

　　3  結(jié)果與討論

　　3.1線(xiàn)性范圍
　　在0～50 mg/L濃度范圍內(nèi)，苯酚、喹啉、吲哚、吡啶的工作曲線(xiàn)遵從比耳定律，標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)的相關(guān)系數(shù)均＞0.999，說(shuō)明線(xiàn)性關(guān)系良好。
　　3.2加和性考察
　　由標(biāo)準(zhǔn)混合物直接測(cè)定的吸光度與由相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)物的吸光系數(shù)計(jì)算的吸光度之差甚小，其相對(duì)誤差一般＜10%，說(shuō)明苯酚、喹啉、吲哚、吡啶的吸光度具有較好的加和性，適于多組分同時(shí)測(cè)定。
　　3.3合成試樣分析
　　取各物質(zhì)不同量的儲(chǔ)備溶液配成人工合成試樣測(cè)定吸光度，推求各物質(zhì)濃度，得回收試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。測(cè)定的回收率在90%～110%，相對(duì)誤差在10%內(nèi)，標(biāo)準(zhǔn)偏差不超過(guò)0.2，變異系數(shù)在6.8%以?xún)?nèi)。

表5  回收試驗(yàn)結(jié)果

　　
　　參考文獻(xiàn)：
　　［1］黃君禮，鮑治宇.紫外吸收光譜法及其應(yīng)用［M］.北京：中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版 社，1992.
　　［2］張曉建，雷曉玲，何苗.焦化廢水中幾種難降解有機(jī)物的厭氧生物降解特性 ［J］.環(huán)境工程，1996，14(1)：10-13.

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　　收稿日期：2000-07-04