吸光光度法測(cè)定飲用水的色度

王志勇
西安市自來(lái)水總公司南郊水廠 7210054

　　摘要：建立了應(yīng)用吸光光度法測(cè)定水中色度的新方法，在鹽酸基體中^〔1〕，鉑－鈷色列的最大吸收波長(zhǎng)為486.5nm。在0～500度范圍內(nèi)呈良好的線性關(guān)系（r＝0.9997，n＝9），經(jīng)11次平行測(cè)定，其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD為0.74％，平均回收率為107.3％，摩爾吸光系數(shù)87.0 L·mol^－1·cm^－1，靈敏度S為5.0度，檢測(cè)限為1度，并確定了應(yīng)用吸光光度法測(cè)定色度時(shí)吸光度值的選擇范圍。
　　 關(guān)鍵詞：吸光光度法 鉑－鈷色列 最大吸收波長(zhǎng)　 吸光度選擇的范圍

　　水色是1mg/L Pt [以(PtCl₆)^2-]形式存在所具有的顏色作為一個(gè)色度單位，稱為1度^〔1〕。一些發(fā)達(dá)國(guó)家飲用水的標(biāo)準(zhǔn)為在20度之內(nèi)，我國(guó)現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定色度不超過(guò)15度（鉑－鈷單位）并不得呈現(xiàn)異色。
　　 水色可分為真色和表色兩種，去除水中懸浮物質(zhì)后，所呈現(xiàn)的顏色稱為真色，它主要來(lái)源于溶解在水中的腐值質(zhì)和水生物；水中存在的各種有機(jī)物或無(wú)機(jī)物雜質(zhì)稱為表色或假色。水色是衡量水質(zhì)污染的主要指標(biāo)之一，色度如果大于15度時(shí)多數(shù)人即可察覺(jué)，水色的存在使飲用者有外觀不快的感覺(jué)，還能引起一些輕工業(yè)如食品、造紙、紡織等產(chǎn)品質(zhì)量降低。目前，應(yīng)用目視比色測(cè)定色度受其測(cè)定范圍小、準(zhǔn)確度低、檢測(cè)環(huán)境等因素的影響，其測(cè)定結(jié)果不盡人意。因此，探索一種能夠準(zhǔn)確、方便測(cè)定水色的方法，是人類生活和生存亟待解決的問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)通過(guò)應(yīng)用吸光光度法測(cè)定色度取得較好的結(jié)果，其測(cè)定值相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD為0.74％。

1 試驗(yàn)部分

1.1 主要儀器和試劑

　　 可見(jiàn)分光光度計(jì) 7230G型 （上海精密科學(xué)儀器有限公司分析儀器總廠）
　　 離心機(jī) 800B型 （上海安亭科學(xué)儀器廠）
　　 成套高型具塞比色管 （50mL）
　　 濾膜 （0.45μm）
　　 氯鉑酸鉀(K₂PtCl₆)　　 （分析純）
　　 氯化鈷(CoCl₂·6H₂O)　 （分析純）
　　 鉑−鈷標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液（500度）：準(zhǔn)確稱取1.246g氯鉑酸鉀(K₂PtCl₆)和1.000g干燥的氯化鈷(CoCl₂·6H₂O)，溶于100mL純水中，加入100mL鹽酸(ρ＝1.18g／mL)，在1000mL的容量瓶中用純水定容。此標(biāo)準(zhǔn)溶液的色度為500度。
　　 所用試劑均為分析純，實(shí)驗(yàn)用水為二次去離子水。
1.2 實(shí)驗(yàn)部分
1.2.1 色度標(biāo)準(zhǔn)色列的配制
　　取比色管24支，分別加入500度鉑−鈷標(biāo)準(zhǔn)溶液0，0.50，1.00，1.50，2.00，2.50，3.00，3.50，4.00，4.50，5.00 ，6.00，7.00，8.00，9.00，10.00，15.00，20.00，25.00，30.00，35.00，40.00，45.00，50.00mL，加純水至50 mL刻度線，搖勻，即配制成色度為0，5，10，15，20，25，30，35，40，45，50，60，70，80，90，100，150，200，250，300，350，400，450，500度的標(biāo)準(zhǔn)色列。
1.2.2 實(shí)驗(yàn)方法
　　 于50mL比色管中加入適量的儲(chǔ)備液，用水定容至50mL刻度線，混勻，放置5分鐘左右，用3cm比色皿，以水為參比溶液，于486.5nm波長(zhǎng)下測(cè)定吸光度。用標(biāo)準(zhǔn)曲線法計(jì)算色度。

2、結(jié)果與討論

2.1 基體的確定：
　　由于色度標(biāo)準(zhǔn)色列其配制在色度國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)^〔1〕里已經(jīng)作了規(guī)定，即用1：10的鹽酸下配制而成，故實(shí)驗(yàn)中基體為1：10的鹽酸。
2.2最大吸收波長(zhǎng)
　　將色度為50度標(biāo)準(zhǔn)溶液倒入3cm的比色皿中，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，調(diào)節(jié)波長(zhǎng)（λ），記錄吸光度（A）的變化。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在可見(jiàn)光波長(zhǎng)（400～750nm）范圍內(nèi)675nm時(shí)色度系列的吸光度（A）最小，故選擇在675nm下用色度標(biāo)準(zhǔn)溶液調(diào)零，然后用不同濃度，調(diào)節(jié)波長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)，記錄吸光度的變化。見(jiàn)圖一

　　由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得：在波長(zhǎng)（λ）在486.5nm下其吸收最大，故486.5nm是色度系列的最大吸收波長(zhǎng)。
2.3 參比溶液的選擇
　　 配制色度標(biāo)準(zhǔn)色列時(shí)，所用試劑鹽酸和水均無(wú)色，故選擇水作為參比溶液。
2.4 吸收光譜
　　 在實(shí)驗(yàn)條件下，鉑－鈷色度系列的吸收曲線如圖2。

圖2 吸收光譜

2.5 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制
　　在實(shí)驗(yàn)條件下，分別將標(biāo)準(zhǔn)色列從0，5，10，15，20，25，30，35，40，45，50度以次放入光路，在486.5nm下測(cè)定，記錄吸光度。以濃度為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)，作標(biāo)準(zhǔn)曲線見(jiàn)圖三。

圖三 標(biāo)準(zhǔn)曲線

2.6 線性范圍
　　實(shí)驗(yàn)對(duì)色度系列0～50度和0～500度進(jìn)行測(cè)定，均服從比爾定律（A=0.629×10^－3c＋0.091×10^－3，R=0.9996；和A=0.584×10^－3c＋3.336×10^－3，R=0.9997），線性很好。
2.7 分光光度法測(cè)量時(shí)誤差計(jì)算
　　在應(yīng)用分光光度法測(cè)定物質(zhì)含量時(shí)，為使結(jié)果的誤差減少，根據(jù)Lamber-Beer定律：

　　A=-lgT-εlc　　　　　　　 　　　　?。?）

　　微分后得：

　　　 或：　　　　 （2）

　　將（2）式代入（1）式，則測(cè)定結(jié)果的相對(duì)誤差為：

　　要測(cè)定結(jié)果的相對(duì)誤差（△c/c）最小，對(duì)T求導(dǎo)數(shù)應(yīng)有極小值即：

　　

　　解得：lgT＝－0.434 或 T＝36.8％。

　　即當(dāng)A＝0.434時(shí)吸光度測(cè)量值誤差最小，如果吸光度計(jì)度數(shù)誤差為1%，若要求濃度測(cè)量的相對(duì)誤差小于5%，則待測(cè)溶液的透射比應(yīng)選在70%～10%范圍內(nèi)，吸光度為0.15～1.00。
　　 由于吸光度（A）值較小，要將吸光度控制在0.15～1.00之間，需選擇3cm或更大一點(diǎn)的比色皿。
2.8 方法的重現(xiàn)性
　　 重復(fù)測(cè)定色度值為25度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，求得RSD＝0.74％，表明方法重現(xiàn)性好。
2.9 靈敏度及檢測(cè)限
　　 根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算得該方法的桑德?tīng)栰`敏度S為5.0度，檢測(cè)限為1度，
2.9 影響因素
　　 在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，水得濁度對(duì)色度得測(cè)定影響很大，所以在測(cè)量樣品之前需將樣品作預(yù)處理，將水樣沉淀或者用離心機(jī)后在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)定。

3 樣品及回收率的測(cè)定

3.1模擬樣品及回收率得測(cè)定：
　　將500度色度系列取5mL加入100mL容量瓶中，搖勻，在實(shí)驗(yàn)條件下測(cè)定。其結(jié)果如表1所示，

表1 模擬合成樣品的分析結(jié)果

編 號(hào) 項(xiàng) 目

1

2

3

平均值

模擬樣品（度）

25

25

25

25

實(shí)驗(yàn)測(cè)定（度）

25.42

23.87

25.42

24.90

加標(biāo)（度）

5

5

5

測(cè)定值（度）

29.84

31.41

29.84

回收率（％）

96.8

128.2

96.8

107.3

3.2 水樣的測(cè)定：
3.2.1水樣的預(yù)處理
　　取200mL的水樣，用0.45μm濾膜過(guò)濾去除表色，棄初濾液20～30mL，取適量濾液分析。
3.2.2水樣測(cè)定
　　分別取預(yù)處理過(guò)得出廠水和原水各50mL，在實(shí)驗(yàn)條件下測(cè)定。其結(jié)果如表2所示，

表2 樣品測(cè)定

樣品名稱

出廠水

原水

測(cè)定結(jié)果（度）

10

8

10

21

22

21

平均值（度）

9

21

4、結(jié)果討論

　　根據(jù)實(shí)驗(yàn)建立了應(yīng)用吸光光度法測(cè)定水中色度的新方法，并確定了最大吸收波長(zhǎng)、線性范圍和靈敏度等。該方法解決了目視比色法測(cè)量的不準(zhǔn)確、范圍小等問(wèn)題，尤其在色度較大時(shí)測(cè)量上取得突破性成果，可以測(cè)量出500度的色度，為加強(qiáng)水質(zhì)管理和色度測(cè)定向儀器方面得發(fā)展起著很大的作用。
　　 但由于該方法是對(duì)物質(zhì)本身顏色的測(cè)定，其摩爾吸光系數(shù)較小，靈敏度底。

參考文獻(xiàn)

[1]生活飲用水衛(wèi)生規(guī)范[M]. 中華人民共和國(guó)衛(wèi)生部衛(wèi)生法制與監(jiān)督司，2001
[2] 陳國(guó)新，王英華.分光光度法－遺傳算法同時(shí)測(cè)定鋅、鎘、鈷、鎳、錳[J] 冶金分析, 2005, 25(3): p1
[3] 北京大學(xué)化學(xué)系儀器分析教學(xué)組編.儀器分析教程[M]. 北京: 北京大學(xué)出版社, 1997

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