中国公共卫生  2008, Vol. 24 Issue (11): 1406-1407   PDF    
水中苯胺重氮化偶联反应共振光散射法测定
武秀红, 梁丽娜, 董存智     
淮北煤炭师范学院化学系, 安徽淮北235000

 苯胺作为一种重要的化工原料在许多行业得到了广泛应用。苯胺通过吸入和吸收途径,可导致人体急性中毒或慢性中毒。由于工业废水、废气的排放,苯胺类物质在生活用水及天然水中都有发现,因此,水体中苯胺类物质的检测方法研究具有实际意义。目前,测定苯胺的方法有光度法[1-3]、色谱法[4, 5],化学发光法[6]等。共振光散射法是一种新分析技术,在苯胺-亚硝酸根-N,N-二甲基苯胺体系中,苯胺的存在使得512 nm处的共振光散射强度明显增强。本文采用此项技术建立了共振光散射法测定微量苯胺的新方法。

1 材料与方法 1.1 仪器与试剂

970CRT荧光光度计(上海分析仪器总厂);KQ-250B型超声波清洗器(昆山市超声仪器有限公司):Nano-ZS90纳米粒度与Zeta电位分析仪(英国Malvern公司)。N,N-二甲基苯胺溶液:0.015mol/L(准确称取N,N-二甲基苯胺0.906 3 g,用25 ml 1mol/L的盐酸溶液溶解,用蒸馏水定容到500 ml,置于棕色瓶中以备用)。苯胺溶液:准确称取苯胺0.1 g,用95%乙醇溶解,用蒸馏水定容至100 ml,得到1.0 g/L的苯胺储备液,储备液置于棕色瓶中,使用时稀释至10 mg/L。NaHSO4溶液:50 g/L。NaNO2溶液:0.1 mol/L。尿素溶液:2.0 mol/L。氢氧化钠溶液:0.2mol/L。实验用水均为16 MΩ的超纯水。试剂均为分析纯。

1.2 实验方法

在2支25 ml比色管中依次加入50 g/L的NaHSO4溶液0.2 ml,0.1 mol/L的NaNO2溶液0.3 ml;其中1支加入10 mg/L的苯胺溶液1.0 ml或适量样品,另1支为试剂空白;混匀后静置5 min;加入2.0 mol/L的尿素溶液0.5 ml,立即放入超声波清洗器中振荡10 min,以除去过量的亚硝酸根;加入0.015 mol/L的N,N-二甲基胺溶液3.0 ml;摇匀,静置7 min后,再加入0.2 mol/L的氢氧化钠溶液0.5 ml;摇匀,定容至25 ml。以试剂空白做参比,在激发与发射波长均为512 nm,狭缝宽度分别为5和10 nm,灵敏度为1的条件下,测定溶液的共振散射光强度,其中含苯胺者为I,试剂空白为10,计算△I=I-I0。

2 结 果 2.1 共振散射光谱

实验发现,试剂空白的共振散射光强度在300~800 nm之间趋于0,而苯胺的存在使得体系的共振散射光强度明显增强,在367和512 nm处出现了2个共振散射峰,而且512 nm处的共振散射峰明显高于367 nm处的共振散射峰,因此,实验选择512 nm作为测定波长。利用激光纳米粒度分析仪测得苯胺加入量为0.4和1.0 ml时溶液的粒子半径平均值分别为136.7和414.2 nm,可见随着偶联产物浓度的增加,聚集现象明显,粒径增大。由此可说明在一定范围内粒径的增加导致了共振散射光强度的增强。

2.2 硫酸氢钠的影响

实验结果表明,当硫酸氢钠用量为0.2 ml时体系的△I值最大,实验选择硫酸氢钠的加入量为0.2 ml。

2.3 氢氧化钠用量的影响

实验结果表明,当氢氧化钠的用量为0.5 ml时,体系的△I值最大,实验选择氢氧化钠的加入量为0.5 ml。

2.4 N,N-二甲基苯胺用量的影响

实验结果表明,N,N-二甲基苯胺的用量为3.0 ml时,体系的△I值最大,实验选择N,N-Z-甲基苯胺的加入量为3.0 ml。

2.5 重氮化反应时间的影响

实验结果表明,重氮化反应在5 min内可完成,5~8 min之间的△I值最大,实验选择重氮化反应时间为5 min。

2.6 超声震荡时间的影响

实验结果表明,当超声震荡的时间<7 min时,由于过量亚硝酸根的存在,致使参比数值较大,△I值较小;当超声震荡的时间>8 min时,参比为0,说明尿素恰好与过量亚硝酸根反应完全,超声震荡的时间为9~10 min时,△I值最大;超声震荡的时间>10 min,反应产物被分散或分解,△I值随震荡时间的延长而降低,超声震荡的时问达到20 min时△I值趋于0。实验选择超声震荡时间为10 min。

2.7 偶联反应时间的影响

实验结果表明,改变加入N,N-二甲基苯胺后的静置时间,静置7 min,△I值达到最大值,实验选择偶联反应时间为7 min。

2.8 产物的稳定性

偶联反应在瞬间完成,其产物在60 min内保持稳定,△I值基本不变。

2.9 工作曲线

改变苯胺的加入量,实验结果表明,当苯胺含量在20~200 μg/L(0.05~0.5 ml)和200~1000 μg/L(0.5~2.5 ml)时,线性良好,用最小二乘法回归求得回归方程分别为:ΔI=119.8+1010.5C(μg/ml),ΔI=217.1+503.3C(μg/ml)。回归系数分别为0.997和0.999。根据12次样品实验结果,按照3σ/斜率计算,方法的检出限为19.2 μg/L。

2.10 共存离子的影响

当苯胺含量为10 μg/25 ml,相对误差≤±10%时,对22种物质进行了干扰实验,实验发现各种离子允许共存的倍数为:SO42-500倍,F-,Cl-,I-,Ni2+,Hg2+,Ca2+,NO-3,Co2+200倍,Sn2+,Cu2+100倍,K+,Mg2+50倍,Al3+,Ba2+,Br-,Ag+,PO43-10倍。常见有机化合物允许存在的倍数为:丙酮200倍;甲醛100倍;硝基苯、苯酚10倍。

2.11 样品分析

分别取1.0 ml未经任何处理的当地自来水、河水、煤矿污水、地下水等水样进行分析测定。并进行加标回收实验,回收率在96.0%~101.1%(表 1)。

表 1 水样中苯胺污染物的测量结果

3 小结

本实验表明,在硫酸氢钠介质中苯胺与亚硝酸根发生了重氮化反应,重氮化产物与N,N-二甲基苯胺偶联,并在碱性溶液中发生聚集,使得体系在512 nm处的共振光散射强度明显增强,其增强程度与苯胺的浓度成正比,从而建立了基于重氮化-偶联反应测定痕量苯胺的共振光散射新方法。方法用于环境水样中微量苯胺的测定,回收率为96.0%~101.2%。

参考文献
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