酚类化合物是芳香族羟基化合物,可分为挥发酚及不挥发酚[1],天然水中一般不含有酚类化合物,其污染主要来自焦化、煤气制造、石油精炼、木材防腐、造纸及石油化工废水与医院污水。酚类物质属于原生质毒,其致癌性很强[2]。当水源受到某些工业废水污染时,水中就会有较多的酚及酚类化合物。酚有恶臭,对饮水进行加氯消毒时,能形成臭味更加强烈的氯酚。
水中挥发酚的主要分析方法包括流动注射—分光光度法、4-氨基安替比林分光光度法、紫外分光光度法、荧光光度法、高效液相色谱法、气相色谱法、气相色谱—质谱联用、溴化容量法[3],前两种方法是目前常用的挥发酚测定方法。
《生活饮用水标准检验方法》(GB 5750-2006)[4]中挥发酚的测定采用4-氨基安替比林氯仿萃取分光光度法和4-氨基安替比林直接分光光度法。前者方法经典,但操作繁琐[2],蒸馏过程费时费试剂,且整个过程消耗大量时间,还容易使挥发酚损失。《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)[5]中挥发酚含量不应超过0.002 mg/L,直接分光光度法测定水中挥发酚适用于挥发酚浓度在0.1~5.0 mg/L水样,达不到饮用水卫生标准要求。
由于水样中微量酚类化合物容易氧化,并受到微生物作用而分解,一般要求在4 h分析完成。对批量样品中挥发酚的测定,一直是检测人员难以解决的问题。因为大部分饮用水中不含酚或含量甚微[2],可以不经蒸馏直接取水样测定,本实验室就饮用水中酚类的快速测定进行研究,解决前处理的繁琐和费时的问题,同时减少检测过程挥发损失,达到快速测定的目的。
1 材料与方法 1.1 原理饮用水中的酚类在pH=10.0±0.2和有氧化剂铁氰化钾存在的溶液中,与4-氨基安替比林生成红色的安替比林染料,用氯仿萃取后比色定量。
1.2 仪器1 000 mL容量瓶;250 mL分液漏斗;分光光度计(上海第三分析仪器厂)。
1.3 试剂除磷酸(天津市化学试剂三厂)和标准溶液外,其余试剂用三氯甲烷进行提纯,以降低干扰和空白值。
1.3.1 无酚纯水于水中加入氢氧化钠至pH 12以上,蒸馏,在碱性溶液中酚形成酚钠不被蒸出。
1.3.2 磷酸(1.0 mol/L)取85%磷酸17.0 mL加水稀释至250 mL。
1.3.3 缓冲溶液(pH=9.8)称取氯化铵(NH4Cl) 20 g,溶于100 mL浓氨水中。
1.3.4 4-氨基安替比林溶液(20 g/L)称取4-氨基安替比林(C11H13ON3) 2.0 g,溶于纯水中,并稀释至100 mL,贮于棕色瓶中,临用时配制。
1.3.5 铁氰化钾溶液(80 g/L)称取铁氰化钾[K3Fe(CN)6] 8.0 g,溶于纯水中,并稀释至100 mL,贮于棕色瓶中,临用时配制。
1.3.6 氯仿购自天津市永晟精细化工有限公司。
1.3.7 酚标准溶液水中酚储备液浓度为1 000 mg/L,由中国计量科学研究院提供(GBW(E)080241),临用前将储备液稀释至1.00 μg/mL的标准使用液。
1.4 方法 1.4.1 校准曲线绘制取1.00 μg/mL酚标准使用溶液0,0.50,1.00,2.00,4.00,6.00,8.00和10.00 mL分别置于1 000 mL容量瓶或500 mL分液漏斗中加纯水至250 mL,使酚的质量浓度分别为0.0、0.002、0.004、0.008、0.016、0.024、0.032和0.040 mg/L。向各瓶内加0.40 mL磷酸振摇3~5 min后,加入2.0 mL缓冲液混匀。再加入4-氨基安替比林溶液1.50 mL,混匀。最后加入铁氰化钾溶液1.50 mL,充分混匀后,静置10 min。准确加入氯仿10.0 mL振摇2 min,静置后,将溶液全部倒入分液漏斗,用滤纸把漏斗颈擦干,将氯仿萃取液放入干燥2 cm比色皿中,以氯仿为参比,于波长460 nm处,用分光光度计测定吸光度。以吸光度为纵坐标,酚质量为横坐标,绘制校准曲线。
1.4.2 样品测定取250 mL水样,按1.4.1向各瓶内加0.40 mL磷酸测定,根据样品吸光度从校准曲线上查出酚的含量。
1.4.3 计算| $ {{\rm{ \mathsf{ ρ} }}_{\left( {{{\rm{C}}_{\rm{6}}}{{\rm{H}}_{\rm{5}}}{\rm{OH}}} \right)}} = {\rm{m}}/{\rm{v}} $ |
式中:ρ(C6H5OH)—水样中酚类(以苯酚计)的质量浓度,mg/L;
m —从校准曲线上查得的样品中酚的含量,μg;
V —水样体积,mL。
2 结果与讨论 2.1 线性范围和检出限250 mL样品中酚质量为0.0、0.50、1.00、3.00、5.00、10.0、15.0和25.0 μg,测得平均吸光度(n=3) 为0.050,0.075,0.098,0.185,0.273,0.490,0.716,1.16,酚质量浓度在0.002~0.10 mg/L范围内,酚质量与吸光度线性关系良好,相关系数r=0.9998,回归方程:y=0.04428X+0.002。连续测定11次空白吸光度,以空白吸光度的3倍标准差所对应的质量浓度作为方法的检出限,酚快速测定法的检出限为0.002mg/L。
2.2 精密度和准确度试验在1份出厂水、1份二次供水和2份管网末梢水的250 mL样品中,各加入10.00 mL和5.00 mL酚标准溶液(1.00 μg/mL),做精密度和准确度试验,每个质量浓度平行测定6次,回收率在95.7%~98.3%之间,相对标准偏差RSD在3.0%~4.9%之间(表 1)。
| 样品来源 | 水样值 (mg/L) |
加标量 (mg/L) |
测定结果(mg/L) (x±s) |
回收率 (%) |
RSD (%) |
| 出厂水 | <0.002 | 0.040 | 0.0403±0.0015 | 98.3 | 3.7 |
| 管网末梢水 | <0.002 | 0.040 | 0.0396±0.0012 | 96.6 | 3.0 |
| 二次供水 | <0.002 | 0.020 | 0.0204±0.0010 | 97.1 | 4.9 |
| 管网末梢水 | <0.002 | 0.020 | 0.0201±0.0007 | 95.7 | 3.5 |
2.3 与标准方法比对试验
在6份未检出酚的250 mL水样中各加入5.00 mL酚标准溶液(1.00 μg/mL),分别用《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)[5]中4-氨基安替比林氯仿萃取分光光度法和快速测定法进行比较,结果表明:t=0.1821;P>0.05。两法间差异没有显著性(表 2)。
| 方法 | 加标测定值(mg/L) | x±s(mg/L) | |||||
| 国标法 | 0.0191 | 0.0201 | 0.0188 | 0.0198 | 0.0213 | 0.0196 | 0.0198±0.0009 |
| 快速法 | 0.0190 | 0.0197 | 0.0206 | 0.0202 | 0.0187 | 0.0214 | 0.0199±0.0010 |
2.4 实验条件控制
4-氨基安替比林和铁氰化钾溶液等经过提纯,可以降低空白的吸光度值,提高方法的灵敏度及准确性[6-9]。《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)[5]中4-氨基安替比林氯仿萃取分光光度法的最低检测量为0.5 μg。若取250 mL水样,则其最低检测浓度为0.002 mg/L。快速法试剂经氯仿两次提纯后,可以使本法的最低检出限达0.0018 mg/L,可以作为饮用水中酚类的快速检测。若检出的酚类超过0.002 mg/L,再进行蒸馏后测定,以确定总酚和挥发酚的含量。
分液漏斗萃取在密闭体中进行,剧烈震荡后,易发生滴漏现象,影响挥发酚的萃取。容量瓶有放置方便的有利条件,1 000 mL容量瓶的容量大,在不加盖振摇中萃取,产生的挥发性气体自然溢出,可以很好的防止滴漏发生。
2.5 干扰试验实验用硫酸、硝酸等强酸酸化,容易破坏酚的化学结构,使酚加标回收率降低,而用磷酸将水样酸化至pH=4.0以下,除可以去除硫化氢和二氧化硫等硫化物的干扰外,标准回收较高;水样硬度较大时,加入磷酸后易产生浑浊,但不影响酚的回收。250 mL水样中加入磷酸的量在0.30~0.50 mL之间,不影响酚与4-氨基安替比林生成红色的安替比林染料。同时,可以阻止氧化剂与部分酚类化合物反应生成氯酚。余氯含量较高时,可以加入硫酸亚铁除去余氯的干扰,若水体中浑浊度、色度较高,需要通过蒸馏可以消除浊度和颜色的干扰。
2.6 方法的应用运用本测定法对pH在7.7~8.3之间的48份管网末梢水、二次供水进行了测定。空白吸光度范围在0.038~0.056之间, 样品吸光度范围在0.040~ 0.055之间,48份水样均未检出酚类化合物。
3 小结用此法测定饮用水中的酚,方法简单快速,节省蒸馏消耗的大量时间,节约能源。本法结果准确可靠,检出限满足卫生限值要求,适用于批量较清洁饮用水样品中酚类的检测。
| [1] | 陈亚妍. 生活饮用水检验规范注解[M]. 北京: 科学技术文献出版社, 2001: 37-42. |
| [2] | 李琳, 常辉, 赵灿方, 等. 荧光分光光度法与直接分光光度法测定饮用水中挥发酚[J]. 中国卫生检验杂志, 2012, 22(9): 2048–2051. |
| [3] | 刘亚苓, 王玉娥, 郝金枝. 水中挥发酚的测定方法研究进展[J]. 理化检验-化学分册, 2013, 49(7): 893–896. |
| [4] | 中华人民共和国卫生部, 中国国家标准化管理委员会. GB/T 5750. 5-2006生活饮用水标准检验方法[S]. 北京: 中国标准出版社, 2007: 52-56. |
| [5] | 中华人民共和国卫生部, 中国国家标准化管理委员会. GB 5749-2006生活饮用水卫生标准[S]. 北京: 中国标准出版社, 2007. |
| [6] | 陆佩莉. 用GB 7490-87测定水中挥发酚中"4-氨基安替比林"提纯方法的研究[J]. 上海水务, 2005, 21(4): 6–7. |
| [7] | 周建中. 4-氨基安替比林法测定挥发酚时空白值的研究[J]. 冶金分析, 2000, 20(4): 53–55. |
| [8] | 康春莉, 王英. 水体中挥发酚测定方法的改进[J]. 分析化学, 2000, 28(7): 872–875. |
| [9] | 郑红. 挥发酚测定降低空白值方法的探讨[J]. 海南大学学报:自然科学版, 2003, 21(3): 241–244. |

