硫氢化钠(NaHS),为无色针状结晶,味苦,易溶于水和醇。在水中稳定,在潮湿空气中易分解、自燃、潮解。密度 1.79 g/cm3 ,熔点 52.54 ℃,熔点时分解放出硫化氢。在空气中主要以烟雾或粉尘状态存在。对眼、皮肤、粘膜和呼吸道有强烈刺激作用。吸入后,可引起喉、支气管的痉挛、炎症和水肿,化学性肺炎、肺水肿。中毒症状有烧灼感、喘息、喉炎、气短、头痛、恶心和呕吐。常用于染料工业、制革工业、化肥工业、采矿工业等。该品属自燃物品,高毒,具强刺激性,对人和环境伤害很大,所以有必要对工作场所空气中硫氢化钠进行检测。目前没有国标检测方法,有文献报道用碘量法和甲醛法测定产品中硫氢化钠[1],但方法复杂,本文探讨高锰酸钾褪色分光光度法检测工作场所空气中硫氢化钠,方法操作简便,干扰少,具有较高的回收率、稳定性、灵敏度和实用性。
1 材料和方法本次实验用水均为超纯水。
1.1 试剂和材料 1.1.1浓硫酸,分析纯,江苏宜兴市辉煌化学试剂厂。
1.1.21.2 mmol/L高锰酸钾(分析纯,上海金山区兴塔美兴化工厂)溶液: 称取 3.3 g 高锰酸钾,溶于少量水中,并稀释至 1 000 mL,煮沸 15 min,静置2 周,然后用玻璃砂芯漏斗过滤至棕色瓶中,置暗处保存[2]。临用时吸取 0.1 mol/L的高锰酸钾溶液6 mL,加浓硫酸 20 mL,加水定容至 500 mL容量瓶 中,配成 1.2 mmol/L的酸性高锰酸钾溶液。
1.1.3 标准溶液的配制准确称取硫氢化钠(分析纯)0.5000 g,定容至 50 mL,此为 10 mg/mL的标准储备液,临用前稀释成 100 μg/mL的标准使用液。
1.2 仪器BFC-35 型粉尘采样器(流量 1 ~ 10L/min,盐城科博电子仪器有限公司);XS225A-SCS型电子天平(瑞士普利塞斯公司);T6 可见分光光度计(北京普析通用仪器有限公司);HW-2 型漩涡混合器(金坛市大地自动化仪器厂); 10 mL比色管;EASYPUREⅡ型超纯水处理器(美国Barnstead公司)。
1.3 原理用微孔滤膜采集工作场所空气中硫氢化钠,然后用水洗脱,洗脱液与酸性高锰酸钾反应褪色,根据褪色程度,用 2 cm 比色皿,在 525 nm 处与标准系列比较定量。
1.4 样品的采集在采样点,用空气采样器,以 5L/min 的流量采集 15 min 空气样品,采样后,将滤膜的接尘面朝里对折 2 次,放入清洁干燥的容器内运输和保存,尽快带到实验室测定。
1.5 试验方法 1.5.1 标准曲线的绘制准确吸取 0.0、0.1、0.3、0.5、0.7、0.9 mL100 μg/mL的硫氢化钠标准使用液,用纯水定容至 5 mL,分别加 1.2 mmol/L的酸性高锰酸钾溶液 5 mL,混匀,在波长 525 nm 处,用2 cm比色皿测定吸光度,计算线性回归方程。
1.5.2 样品测定将采好的滤膜加 10 mL纯水,振荡,取 5 mL洗脱液于比色管中,加 1.2 mmol/L酸性高锰酸钾溶液 5 mL,混匀,在 525 nm 波长处,以2 cm比色皿比色测定。得出的吸光度值代入标准曲线中计算样品的硫氢化钠质量浓度。
1.5.3按下式计算空气中硫氢化钠浓度:
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其中:C-空气中硫氢化钠浓度,mg/m3 ;
m -测得样品溶液中硫氢化钠的质量,μg;
V-换算成标准体积下的采样体积,L。
2 结果与讨论 2.1 测定波长的选择取 1.2 mmol/L的酸性高锰酸钾溶液 5 mL,纯水定容至 10 mL,以 2 cm 比色皿在不同波长处测定其吸光度值,结果见图 1,由空白管的吸光度值可以看出,在波长 525 nm 处吸光度达到最大,本文选定吸收波长为 525 nm。
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图 1 波长与吸光度值关系 |
2.2 反应时间的选择
分别准确吸取 0.0、0.1、0.3、0.5、0.7、0.9 mL100 μg/mL的硫氢化钠标准使用液,用纯水加至5 mL,加 1.2 mmol/L的酸性高锰酸钾溶液 5 mL,混匀,在 525 nm 波长处,用 2 cm 比色皿分别在 10、30、60 min 时候测定吸光度值,经统计计算比较,吸光度值无显著差异,表明显色在 1 h 内稳定。结果见表 1。
2.3 比色皿的选择
分别准确吸取 0.0、0.1、0.3、0.5、0.7、0.9 mL100 μg/mL的硫氢化钠标准使用液,用纯水加至5 mL,加 1.2 mmol/L的酸性高锰酸钾溶液 5 mL,混匀,在 525 nm 处,分别用 1 cm、2 cm 比色皿测定吸光度。结果见表 2。选用 2 cm 比色皿测定,不同浓度的吸光度值大,比色效果好。
2.4 高锰酸钾浓度的选择
分别吸取 0.6、0.8、1.0、1.2、1.4 mmol/L的酸性高锰酸钾溶液 5 mL,加纯水至 10 mL,混匀,然后在 525 nm 波长处,以 2 cm 比色皿测吸光度值,结果见表 3,可见浓度为 1.2、1.4 mmol/L的高锰酸钾溶液吸光度较高。然后准确吸取 0.0、0.1、0.3、0.5、0.7、0.9 mL100 μg/mL的硫氢化钠标准使用液,用纯水加至 5 mL,分别加 1.2、1.4 mmol/L的酸性高锰酸钾溶液 5 mL,与上述相同条件下测定吸光度,以硫氢化钠量(μg)对吸光度值做标准曲线,计算线性回归系数,回归系数分别为- 0.9995、- 0.9976,可知当高锰酸钾溶液浓度为 1.2 mmol/L时线性较好(表 4)。
2.5 干扰实验
由于硫氢化钠在潮湿空气中不稳定,易分解为硫化氢,后者也与高锰酸钾反应,干扰试验,因此,在含硫化氢的空气中,以流量 5L/min 的流量采集15 min,按上述选定的方法测得吸光度为 0.500,和空白样品吸光度值一样,分析、、可以认为采样时硫化氢气体通过滤膜无残留,硫化氢不干扰。另外,苯、丙酮、氯仿、甲醇、甲醛等通过滤膜无残留,也没有干扰。
2.6 工作曲线与检测限配制 0 ~ 90 μg 硫氢化钠标准溶液,按上述方法测得吸光度值,绘制工作曲线,得回归方程y = - 0.004709X- 0.006301,r = - 0.9995,表明在0 ~ 90 μg 范围内具有良好的线性关系。以空白样品连续进行 20 次测量的标准偏差的 3 倍所对应的含量为检测限,本法检测限为 0.34 μg,以上述采样条件方法检出浓度为 9.5 μg/m3。
2.7 精密度与加标回收试验 2.7.1 精密度称取一定质量的硫氢化钠粉末(100 目),用气流吹入到密闭的气室中,在气室中用风扇搅拌均匀,配制成不同浓度的模拟样品,用选好的测定条件采样、测定各 6 次,其相对标准偏差(RSD)分别为 1.93%、0.32%、0.23%(表 5)。
2.7.2 加标回收率
在上述模拟样品 2 号中,分别加入不同量标准溶液,用选好的测定条件各测 6次进行加标回收试验,回收率分别为 99.2%、100.7%、99.8%(表 6)。
2.8 采样效率K[3]
由于空气湿度对采样效率有影响,所以在湿度<75%的情况下,按 2.7.1 的条件配制一浓度已知的模拟样品,用已选定的方法采样分析,测定采样效率为 95%。因此,实际分析的空气样品所得浓度应除以K值,方可代表空气中此毒物的实际浓度。
2.9 采样方法的选择用液体吸收法采样,硫化氢等会有干扰,用滤膜采样可以消除干扰。另外,硫氢化钠在空气中主要以粉尘状态存在,用微孔滤膜采样能获得满意的采样效率。
2.10 硫氢化钠的稳定性由于硫氢化钠在水中稳定,在空气中不稳定易分解,所以采样后滤膜必须在干燥状态下密封保存,并尽快带回实验室在 5 日内检测。实验表明在 5 日内样品吸光度无明显变化(表 7)。
3 小结
工作场所空气中硫氢化钠用滤膜采样后,高锰酸钾褪色分光光度法测定方法灵敏,准确,回收率和稳定性满意,适宜工作场所空气中硫氢化钠的检测。
[1] | 黄家栩. 工业硫氢化钠中硫氢化钠和硫化钠含量的测定[J]. 无机盐工业, 1985, 1: 31–34. |
[2] | 中华人民共和国卫生部.GB/T5750.7-2006,生活饮用水标准检验方法[S].北京:中国标准出版社,2007. |
[3] | 仝建中. 空气采样效率的测定[J]. 吕梁教育学院学报, 2006, 23(4): 79–80. |