反应的亚硫酸根离子的分光测定方法及其应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及亚硫酸根离子的测定，具体涉及一种基于0PA-NH4+-S0 32反应的亚硫酸 根离子的分光测定方法及其应用。
【背景技术】
[0002] 目前检测水样中亚硫酸根离子的方法主要有盐酸副玫瑰苯胺分光光度法和邻菲 啰啉-Fe3+分光光度法。盐酸副玫瑰苯胺法测定过程使用较多的汞盐，对人和环境都有一定 的潜在危害，不适于广泛使用；邻菲啰啉-Fe 3+法最低检出浓度为0. 052mg/L，检测限相对较 高，对于亚硫酸根离子含量较低的样品无能为力。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是提供一种基于0PA-NH4+-S0 32反应的亚硫酸根离子的分光测定方 法。该方法无需使用有毒试剂，且检测限较低，灵敏度较高，快速。
[0004] 实现本发明目的的技术方案：
[0005] 本发明根据，在pH大于11的情况下，水样中的亚硫酸根离子可与邻苯二甲醛 (OPA)和氨氮反应生成紫红色物质，该紫红色物质的吸光度在一定条件下与亚硫酸根离子 的浓度成正比，基于此，建立了亚硫酸根离子的分光测定方法。
[0006] -种基于OPA-MV-SO32反应的亚硫酸根离子的分光测定方法，包括如下步骤：
[0007] (1)在25mL 0· 00-8. 00mg/L范围内的亚硫酸根离子标准溶液中，依次加入1.0 mL 10. 6g/L邻苯二甲醛溶液，EDTA浓度为52. Og/L及NaOH浓度为12. Og/L的EDTA-NaOH缓 冲液5. 0mL，3. OmL 5. Ommol/L氨氮溶液，即，OPA用量为0. 42g/L，氨氮用量为0. 60mmol/L， pH为11. 50 ;摇匀；置于一定的温度下反应至平衡；取出冷却至室温后，设置分光光度计测 定波长为550nm，测定溶液的吸光度A ;以亚硫酸根离子浓度为横坐标，吸光度A为纵坐标绘 制工作曲线；
[0008] (2)在25mL样品溶液中，依次加入1.0 mL 10. 6g/L邻苯二甲醛溶液，EDTA浓度为 52. 0g/L 及 NaOH 浓度为 12. 0g/L 的 EDTA-NaOH 缓冲液 5. OmL，3. OmL 5. Ommol/L 氨氮溶液， 艮P，OPA用量为0. 42g/L，氨氮用量为0. 60mmol/L，pH为11. 50 ;摇匀；置于一定的温度下反 应至平衡；取出冷却至室温后，设置分光光度计测定波长为550nm，测定样品溶液的吸光度 A s;
[0009] (3)根据上述工作曲线和样品溶液的吸光度As，定量样品溶液中的亚硫酸根离子 含量。
[0010] 申请人基于OPA-MV-SO32反应利用分光测定法做了测定亚硫酸根离子浓度的具 体实验，并从这些实验中获得了本发明所述方法的最佳反应条件。
[0011] -、仪器和试剂
[0012] 主要仪器为BT124D分析天平（北京赛多力斯仪器系统有限公司），电热式恒温水 浴锅（上海贺德实验设备有限公司），UV-2550紫外-可见分光光度计（日本岛津公司）。
[0013] 本研究所用试剂如无特别说明均为分析纯试剂，所用纯水为反渗透水。主要试剂 溶液有：
[0014] (l)10.6g/L邻苯二甲醛溶液：称取2. 12g邻苯二甲醛固体，溶于70mL甲醇溶 液（色谱纯）中，待其溶解后，再加入125mL超纯水，摇匀密封外包锡箱纸冷藏保存，即得 10. 6g/L的邻苯二甲醛溶液。
[0015] (2) Na2SO3标准储备液：称取0· 50g无水Na 2S03固体，溶于500mL超纯水中，摇匀冷 藏保存。用碘-硫代硫酸钠滴定法标定其准确浓度。
[0016] (3) 0. 050g/L Na2SOjg准使用液：由Na 2S03标准储备液稀释获得。使用当天配制。
[0017] ⑷20mmol/L氨氮储备液：准确称取0· 33g经（NH4) 2S04,少量水溶解并定容至 150mL，4°C冷藏保存。
[0018] (5) 5. Ommol/L氨氮溶液液：由氨氮储备液稀释获得。
[0019] (6) EDTA-NaOH缓冲液：称取26. Og EDTA固体和6. Og NaOH固体，然后加入500mL 超纯水使其溶解完全。
[0020] (7) 0· 10mol/L NaOH溶液：称取1.0 g NaOH固体，溶于250mL超纯水。二、实验方 法
[0021] 分别移取25mL 0· 00-8. 00mg/L范围内的亚硫酸根离子标准溶液（由0· 050g/L Na2SO3标准使用液稀释配置而成）或样品溶液至50mL比色管中，依次加入1.0 mL 10. 6g/L 邻苯二甲醛溶液、5. OmL EDTA-NaOH缓冲液、3. OmL 5. 0mmol/L氨氮溶液，即OPA用量（本研 究所述用量是指单位水样或者标准溶液加入的试剂的量）为〇. 42g/L (以加入试剂OPA的 质量除以25mL计算而得）、氨氮用量为0. 60mmol/L，pH为11. 50,摇匀后置于一定的温度下 反应至平衡（平衡时间与反应温度有关），取出，冷却至室温后，设置分光光度计测定波长 为550nm，测定溶液的吸光度A。
[0022] 三、从实验中获得的最佳反应条件
[0023] 1、吸光光谱曲线
[0024] 移取3. 0mg/L的亚硫酸根离子标准溶液25mL，按上述实验方法加入试剂，待反应 平衡后，用紫外-可见分光光度计测定该反应液在可见光区的吸收光谱，结果如图1所示。 图1表明，反应溶液在540-560nm范围有最大吸收平台，因此，以下实验选择550nm为测定 波长。
[0025] 2、试剂用量的确定
[0026] 基于OPA-MV-SO32反应测定亚硫酸根离子所用的主要试剂为OPA和氨氮溶液，其 中，OPA和氨氮溶液的浓度会影响该反应的完全程度，进而影响反应液的吸光度。为此，以 25mL6. 0mg/L的亚硫酸根离子标准溶液为考察对象，以单因素法，考察OPA和氨氮的用量对 反应液吸光度的影响。
[0027] OPA用量的确定
[0028] 固定其他试剂用量如实验方法所述，在0-0. 42g/L的范围内考察OPA用量对反应 液吸光度的影响，结果如图2所示。图2表明，随着OPA浓度的增加，反应液吸光度呈现先快 速增加，然后逐渐趋于稳定的趋势。具体，当OPA用量从0增加至0. 085g/L时，反应液吸光 度呈现快速增加趋势；从0. 085增加至0. 21g/L时，吸光度增加趋势趋缓；在0. 21-0. 42g/ L范围内，吸光度趋于恒值。说明，当OPA用量在0. 21-0. 42g/L时，OPA的量足够满足反应 的需求，且不影响反应的进程。可见，OPA的较佳使用范围为0.21-0. 42g/L。以下实验控制 OPA用量为0· 42g/L，即25mL待测液中加入10. 6g/L OPA溶液lmL。
[0029] 氨氮用量的确定
[0030] 固定其他试剂用量如实验方法所述，采用单因素法在0-0. 80mmoL/L范围内考察 氨氮用量对反应液吸光度的影响，结果如图3所示。图3表明，随着氨氮用量的增加，吸光 度呈现先增加后趋于稳定的趋势，当氨氮用量在0. 60-0. 80mm〇L/L范围内变化时，吸光度 趋于恒值，即，此范围内，氨氮用量可充分满足反应的需求，且不影响反应的进程。说明，氨 氮的较佳使用范围为〇. 60-0. 80mmoL/L，以下实验控制氨氮用量为0. 60mmoL/L，即25mL待 测液中加入5. Ommol/L氨氮溶液3. OmL。
[0031] 3、pH 的影响
[0032] 实验发现，0PA-NH4+-S03 2体系的反应产物颜色与反应液pH有关，为此，以6. Omg/ L的亚硫酸根标准溶液为考察对象，按实验方法所述加入OPA用量和氨氮用量，通过改 变0. lmol/L NaOH溶液用量调节反应液的pH。当反应液pH在9. 15-13.07范围变化时， 0PA-NH4+-S03 2体系的反应产物的颜色列于表1。表1表明，当pH在9. 15-10. 85范围内时， 反应产物为黄色；当pH在11. 20-12. 85范围内变化时，反应产物为紫红色络合物。本方法 基于反应生成紫红色络合物建立，因此，进一步考察pH在11. 20-12. 85范围内，吸光度与 pH的关系，结果如图4所示。由图4可知，在考察的pH范围内，随pH增加，吸光度呈现缓 慢增加趋势，可见PH是影响反应液吸光度的重要因素之一。一般可通过加入缓冲溶液使 溶液pH稳定在一定范围，综合考虑吸光度和溶液pH的控制，以下实验控制反应液的pH为 11. 50。通过反复实验，在25mL亚硫酸根标准溶液或河水、地下水等实际水样中加入所配制 的EDTA-NaOH缓冲液为5. OmL时，可稳定反应液的pH在11. 50左右。
[0033] 表1不同pH条件下反应产物的颜色
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[0036] 4、反应平衡时间的确定
[0037] 通常，反应温度会影响反应速率。为了确定不同反应温度下的平衡时间，以6. Omg/ L的亚硫酸根离子标准溶液为对象，按实验方法所述，加入试剂，在不同的温度条件下，考察 吸光度随着反应时间的变化趋势，从而确定反应平衡时间。分别考察了 15°C、23°C、26°C、 30 °C、35 °C、40 °C和45 °C 7个温度下吸光度随着反应时间的变化趋势，结果见图5-图11。结 果表明，不管在什么温度下，反应液吸光度随着反应时间的延长，呈现先增加后趋于恒值的 趋势。图5表明，当反应温度为15°C，反应时间超过150min后，吸光度趋于稳定，反应基本达 到平衡状态；图6表明，当反应温度为23°C，反应时间超过SOmin时，吸光度趋于恒值，反应 达到平衡状态，可至少稳定至第150min ;图7表明，在26°C下，当反应时间超过60min时，反 应达到平衡，但当反应时间超过IOOmin后，吸光度呈现缓慢下降趋势，说明反应在第60min 至第IOOmin间保持稳定状态，可稳定40min ;图8表明，在30°C下，反应平衡时间为50min， 反应在第50min至第90min范围内保持平衡状态，即平衡状态可持续40min ;图9表明，在 35°C下，反应的平衡时间为30min，可稳定至第60min，平衡状态可持续30min ;图10表明， 在40°C下，反应达到平衡时间为25min，可持续至第50min，平衡状态可保持25min ;图11表 明，在45°C下，反应的平衡时间为15min，可稳定至第30min，可保持15min。可见，随着反应 温度的增加，反应达到平衡所需时间逐渐缩短，同时，平衡保持时间亦有缩短趋势。各温度 下达到平衡所需时间及平衡持续时间列于表2。
[0038] 表2不同反应温度下反应开始时间及结束时间
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