4-氨基安替比林法快速测定饮用水中酚
梁涛, 韩静, 许芳, 姚小云, 吴通华     
新疆维吾尔自治区奎屯市疾病预防控制中心
摘要: 目的 建立饮用水中酚的快速测定方法。方法 250 mL样品中加入0.4 mL磷酸消除水中硫化物等干扰后, 在氨水-氯化铵缓冲液提供的缓冲环境和有氧化剂铁氰化钾存在的溶液中, 酚类与4-氨基安替比林生成红色安替比林染料, 此染料用氯仿萃取后比色定量。结果 本法测定饮用水中酚与国家标准4-氨基安替比林氯仿萃取分光光度法间差异没有显著性(P > 0.05)。方法检出限0.002 mg/L, 酚质量浓度在0.002~0.10 mg/L范围内, 线性关系良好, 相关系数r=0.9998, 相对标准偏差RSD在3.0%~4.9%之间, 加标回收率在95.7%~98.3%之间。结论 该方法用于测定生活饮用水中酚, 简便灵敏, 快速准确。
关键词: 快速测定法     饮用水         
Rapid Determination of Phenol in Drinking Water by 4-amino Antipyrine Method
Liang Tao, Han Jing, Xu Fang, Yao Xiaoyun, Wu Tonghua     
Abstract: Objectives To establish a method for rapid determination of phenol in drinking water. Methods Adding 0.4 mL of phosphoric acid to 250 mL of water samples to eliminate the interference of sulfides in water.At pH=10.0±0.2 and under the effect of potassium ferricyanide as an oxidant, phenol in drinking water was reacted with 4-amino antipyrine to form a red dye antipyrine.After extracted with chloroform, the dye was quantified by colorimetric method. Results Comparing with the national standard method for the determination of phenol in drinking water with 4-amino antipyrine chloroform extraction spectrophotometry, there was no statistically significant difference (P > 0.05) was observed between these two methods.The detection limit of the method in this study was 0.002 mg/L.The concentration of phenol in the range of 0.002~0.10 mg/L was in a good linearity, and the correlation coefficient was r=0.9998, the relative standard deviation was 3.0%~4.9%, the recovery of standard addition was 95.7%~98.3%. Conclusions The determination of phenol in drinking water with a chloroform extracted antipyrine dye method was simple, sensitive, rapid and accurate.
Key words: rapid determination method     drinking water     phenol    

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)。

表 1 精密度和准确度试验结果(n=6)
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)。

表 2 快速测定法与国家标准方法的比对试验
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。

参考文献
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[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.
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[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.
DOI:
中国疾病预防控制中心主办。
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梁涛, 韩静, 许芳, 姚小云, 吴通华
Liang Tao, Han Jing, Xu Fang, Yao Xiaoyun, Wu Tonghua
4-氨基安替比林法快速测定饮用水中酚
Rapid Determination of Phenol in Drinking Water by 4-amino Antipyrine Method
环境卫生学杂志, 2014, 4(5): 491-493
Journal of Environmental Hygiene, 2014, 4(5): 491-493
DOI:

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