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摘要：本文主要通过优化国标亚甲蓝分光光度法测试待测水样的前处理过程中的过滤、破乳化以及萃取方法，以期简化实验流程，改善繁复萃取，试剂消耗，减少实验用品对结果的干扰。使用简化后的亚甲蓝分光光度法测定地表水和污水厂出水中的阴离子表面活性剂含量。从实验结果可以看出，该方法具有良好的精密度和准确度，检测效果与国标法没有明显的差异。
关键词：亚甲蓝分光光度法；阴离子表面活性剂；相对标准偏差；精密度；准确度
0引言
表面活性剂，又叫界面活性剂，是一类能降低液液、液气以及液固间的表面张力的化合物。其同时具有亲水亲油，但又不完全亲水和亲油的特性。按亲水基生成的离子类型可将表面活性剂分为阴离子型、阳离子型、两性离子型和非离子型四大类。在水中电离后起表面活性作用的部分带负电荷的表面活性剂称作阴离子表面活性剂，其主要分为羧酸盐、磺酸盐、硫酸酯盐和磷酸酯盐四大类。阴离子表面活性剂具有乳化、润湿、分散和泡沫等作用，使其广泛应用在日常化妆品，洗涤剂，食品，医药，纺织等各行各业[1]。其大量使用导致了大量未经处理的阴离子表面活性剂排放到地表水中，成为难以生物降解的有机污染物，消耗水体中的溶解氧，对水生生物及环境造成一定污染和危害[2]。因此对水体中阴离子表面活性剂的检测成为环境监测的重要任务。生活污水排放时要满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）中一级B标准，即LAS质量浓度≤1.0 mg/L[3]。地表水中阴离子表面活性剂要满足《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002标准）[4]。
目前测定阴离子表面活性剂的方法主要是流动注射分析法、电位滴定法（GB 13199—91，水质）、亚甲蓝分光光度法（GB 7494—87，水质）以及高效液相色谱法等。亚甲蓝、溴甲酚紫或其他阴离子染料与阴离子表面活性剂形成离子缔合物，通过有机溶剂萃取，使用分光光度法或者高效液相色谱法等进行测定。亚甲蓝分光光度法在实际实验测试中应用较多，但是国标方法有选择性较差，操作繁琐和分析时间长等问题，本文通过改变水样品的前处理方法来进行改善。
1实验部分
1.1仪器与试剂
1.1.1实验仪器
UV-1780型紫外分光光度计。
1.1.2实验试剂及器材
试剂：直链烷基苯磺酸钠（LAS）标准溶液10.0μg/mL、氢氧化钠1 mol/L、硫酸0.5 mol/L、三氯甲烷、亚甲蓝溶液、洗涤液、酚酞指示剂、40%甲醛溶液、去离子水等。
器材：0.45μm滤膜、250 mL分液漏斗、50 mL容量瓶、玻璃棒、脱脂棉等。
1.2实验原理
亚甲蓝分光光度法：阳离子染料亚甲基蓝和阴离子表面活性剂之间进行反应，生成亚甲蓝活性物质（MBAS），其是一种蓝色显色物质，色度与浓度之间成正比，易被有机溶剂萃取，通过分光光度法测定亚甲蓝缔合物的吸光度，计算出水中阴离子表面活性剂的浓度和含量，测试波长为652nm。
在此实验中，亚甲基蓝的浓度对萃取实验具有很大的影响。地表水和生活废水中常存在大量的悬浮物，种类多和成分复杂，会对水中的有机无机离子产生吸附作用，对亚甲基蓝具有吸附作用，影响其浓度，故在测试之前要除去。
1.3水样前处理与测试
1.3.1水样采集
根据环境监测水样要求采集并分析水样。亚甲蓝分光光度法是用于测定水样中溶解态的阴离子表面活性剂，若采集的水样中没有对阴离子表面活性剂检测有干扰的物质，可直接进行检测；若有悬浮物存在，在测定前应先进行过滤除去水样中的悬浮物。水中的表面活性剂易被分解，故在采集水样时应加入1%（体积分数）的40%甲醛溶液作固定剂，并存放到4℃冰箱中保存，尽快分析，防止待测物质浓度发生改变[5]。
1.3.2样品配制
对LAS国标中亚甲蓝分光光度法[6]的样品前处理部分进行改进，即使用0.45μm滤膜代替中速定性滤纸过滤水样、用玻璃棒搅拌方法代替异丙醇来消除样品乳化现象。样品配制流程如下：
1）准备清洁的玻璃瓶，用（1+9）盐酸-乙醇溶液洗涤，再用水冲洗干净。在检测样品之前，用0.45μm滤膜过滤水样，除去水样中存在的悬浮物，吸附在悬浮物上的表面活性剂不计入检测结果中。
2）校准溶液：准备10个250 mL分液漏斗作为一组，分别加入100、99、97、95、93、91、89、87、85、80 mL的去离子水，分别移入0、1、3、5、7、9、11、13、15、20 mL的直链烷基苯磺酸钠标准溶液，振荡，混匀；以酚酞为指示剂，向水样及标准系列中逐滴滴加1 mol/L NaOH溶液，直到水样呈紫红色，碱性，然后再逐滴滴入0.5 mol/L硫酸溶液，使紫红色刚褪去；加入20 mL亚甲蓝溶液，振摇，混匀；再移入10 mL三氯甲烷，剧烈振摇30 s左右，用玻璃棒搅拌，以消除振摇引起的乳化，静置分层。另准备一分液漏斗，加入50 mL配置好的洗涤液，将第一个分液漏斗萃取的有机相放入。此萃取操作进行三次，每次加入10 mL三氯甲烷。将第一个分液漏斗三次萃取后的三氯甲烷合并至第二个分液漏斗中，剧烈振摇30 s，静置分层，在分液漏斗下段的出液口处放入干净的脱脂棉用来吸收三氯甲烷溶液中携带的水分，将有机相缓缓放入50 mL容量瓶中，用三氯甲烷稀释至刻度，定容。测定其吸光度A与空白的吸光度A0之差作纵坐标，相应的LAS量作横坐标绘制校准。
3）标准样品、待测水样以及空白样品溶液：标准样品、待测水样以及空白样品配制方法同校准溶液配制。其中待测水样使用采集的地表水和污水厂出水口水样，空白样品溶液采用纯水代替样品。
1.3.3阴离子表面活性剂测试
使用10 mm光程的比色皿。以三氯甲烷作参比溶液，依次测试校准溶液、空白样品溶液以及待测样品溶液的在652 nm波长下的吸光度。注意每次测试前用相应溶液润洗比色皿至少3次。
2结果与讨论
在实验过程中，阴离子表面活性剂与亚甲蓝相互作用生成亚甲蓝活性物质（MBAS），故实验结果以分光光度计测得的亚甲蓝活性物质（MBAS）量报告结果，记作LAS值，平均相对分子质量为344.4，计算方法为ρ=m/V，其中ρ为水样中亚甲蓝活性物质的浓度，mg/L；m为校准曲线上直接读取到的LAS值，μg；V为试样体积，mL；检测结果保留三位小数。
2.1空白水样
取6份空白水样进行测试，分为三组，每组两份100 mL平行样品。三组空白水样分别为不经处理、滤纸过滤、0.45μm滤膜过滤。其测试结果见表1。
从测试结果可知，不经处理和0.45μm滤膜过滤的空白样品吸光度值基本一致，说明0.45μm滤膜过滤对水样的影响几乎可以忽略。而经滤纸过滤的样品吸光度值明显变大，推测滤纸中可能存在表面活性阴离子或者非表面活性阴离子，经过过滤操作溶入水样中，导致吸光度偏高。
2.2标准曲线
分别用国标方法（GB7494—87）和前处理过程优化后的方法对10组直链烷基苯磺酸钠的标准溶液进行测试，根据测试的吸光度和阴离子表面活性剂的含量绘制标准曲线，得到标准曲线方程见表2。
从两组标准曲线可知，所测得的结果呈线性，均满足高精度要求和相关系数r≥0.999 0要求，故以该检测结果作为标准曲线。
2.3精密度及准确度
采用LAS国标法（GB7494—87）和优化后方法对生态环境部环境标准样品研究所-阴离子表面活性剂标准样品（204431）进行检测，结果见表3。
从表3中检测结果可知，该方法对阴离子表面活性剂标准样品的检测结果在质量浓度值范围（0.523 mg/L±0.051 mg/L）以内，且相对标准偏差在标准范围以内，故该方法对检测阴离子表面活性剂具有良好的精密度和准确度。
2.4地表水和污水厂出水口水样的加标回收的准确度实验
分别对地表水、污水厂出水的16组样品，按照优化后的方法进行实际样品加标回收准确度测定，检测结果见表4和表5。
从表4、表5中可知，用该方法测试8组地表水和8组污水厂出水口样品，其结果相对标准偏差分别为1.11%和1.49%，均在标准范围内。当被测组分的活性剂质量浓度≤0.5 mg/L时，回收率的允许限在80%～120%之间[7]。分别取3组地表水和3组污水厂出水口样品进行加标试验，加标回收率结果在标准范围内。因此可判断该方法检测结果可行。
3结论
本文主要对国标亚甲蓝分光光度法测定阴离子表面活性剂中样品配制步骤进行简化，采用0.45μm滤膜代替中速定性滤纸过滤水样，采用玻璃棒搅拌代替异丙醇消除乳化，能更好地除去水样中的悬浮物，进行破乳化。用此方法测试标准溶液、质控样品、地表水和污水厂出水样品中的阴离子表面活性剂含量，测试结果为：
1）标准溶液的测试结果呈线性，绘制校准曲线，标准曲线方程为y=0.004 48x+0.002，相关系数为r=0.999 4，满足高精度要求和相关系数r≥0.999 0要求；
2）质控样品的测试结果均在质控范围以内（0.523 mg/L±0.051 mg/L），且相对标准偏差在标准范围以内，表明此方法具有良好准确度，达到质量控制要求；
3）地表水和污水厂出水的测试结果相对标准偏差和加标回收率结果均在标准范围内。
实验结果表明改进之后的方法简化了实验流程，减少了有毒溶剂的使用，测试结果与国标法效果基本一致，用于测试阴离子表面活性剂含量具有可行性。
参考文献
[1]刘德铮.精细化工生产技术[M].北京：化学工业出版社，2011.
[2]李干佐，隋华，朱卫忠.表面活性剂研究新进展[J].日用化学工业，1999（1）：24-26.
[3]国家环境保护总局，国家质量监督检疫总局..城镇污水处理厂污染物排放标准：GB 18918—2002[S].北京：中国环境科学出版社，2002.
[4]国家环境保护总局，国家质量监督检疫总局.地表水环境质量标准：GB 3838—2002[S].北京：中国环境科学出版社，2003.
[5]黄爱珠，乌建中.水样前处理与水质评价关系[J].人民珠江，1993（1）：41-43.
[6]国家环境保护总局.水质-阴离子表面活性剂的测定（亚甲蓝分光光度法）：GB 7494—87[S].1987-03-14.
[7]章亚麟.环境水质监测质量保证[M].北京：化学工业出版社，1994.后台-系统设置-扩展变量-手机广告位-内容正文底部 -
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亚甲蓝分光光度法测定水中阴离子表面活性剂的研究论文
人参与 2024-12-19 10:45:22 分类 : 理学 点这评论 作者：团论文网 来源：https://www.tuanlunwen.com/
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