一种基于芬顿氧化ABTS显色测定过氧化氢含量的多波长分光光度检测方法与流程

本发明属于过氧化氢检测技术领域，具体涉及一种基于芬顿氧化abts显色测定过氧化氢含量的多波长分光光度检测方法。

背景技术：

由于具有较强的氧化能力以及绿色环保的特点，过氧化氢在环保、日化、食品、医疗以及印染行业中，被广泛的用作氧化剂、消毒剂、灭菌剂以及漂白剂。此外，过氧化氢还可以被过渡金属离子、金属氧化物、微波辐射以及紫外线辐射等活化产生具有更强氧化能力的羟基自由基(e0＝1.8-2.7v)，被广泛用于环保领域，尤其水处理领域中去除难降解有机污染物以及灭活致病微生物。在使用过氧化氢过程中，往往会伴随着氧化剂的分解以及残余。据报道，人体中残余的过氧化氢会消耗抗氧化物质使得人体加速衰老；长期接触或误食低浓度的残余过氧化氢会导致人体遗传物质损伤以及基因突变，甚至诱发癌症。因此，在过氧化氢的使用过程中，需要监测过氧化氢残余量的变化。

目前，过氧化氢含量的测定方法主要有滴定法、化学发光法、色谱法、分光光度法、试纸比色法、电流分析法等。滴定法中主要有碘量法和高锰酸钾法，该方法灵敏度高、测定结果准确，但也存在操作复杂、干扰因素多等不足。色谱法具有专一性强、准确度高、抗干扰能力强等优点，如专利zl201310745895.7，然而色谱法需要使用昂贵的色谱仪，导致测定成本高昂。化学发光法具有灵敏度高、检出限低、测定结果准确等优点，但同样存在测定时间长、测定成本高等不足之处。紫外-可见分光光度法测定结果可靠、测定速度快、操作相对简便，如专利zl201310745891.9和zl201410034574.0，但也存在反应时间较长、反应试剂有毒易造成环境污染等不足之处，试纸比色法具有操作简便、测定速度快等优点，如专利zl201310337923.1，但也存在试纸制备成本较高、测定结果准确性较差、灵敏度较低等不足之处。电流分析法测定结果准确可靠、灵敏度高，如专利zl200780034519.x，但同样存在着测定成果高昂、测定所需时间长、抗干扰能力差等不足之处。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种基于芬顿氧化abts显色测定过氧化氢含量的多波长分光光度检测方法。

本发明的技术方案如下：

一种基于芬顿氧化abts显色测定过氧化氢含量的多波长分光光度检测方法，包括如下步骤：

(1)建立标准曲线及其线性回归方程：将亚铁离子溶液和abts溶液加入到酸性纯净水中得第一混合溶液，然后测定第一混合溶液在特定吸收波长处的吸光度值，并校零；分别向上述第一混合溶液中加入不同浓度的过氧化氢标准样形成第二混合溶液，使过氧化氢在第二混合溶液中形成浓度梯度；第二混合溶液于4～36℃进行氧化显色反应0.4-2.6分钟后，测定显色后第二混合溶液在上述特定吸收波长处的吸光度值，记为a；以a作为横坐标，以过氧化氢在第二混合溶液中的最终浓度作为纵坐标，建立标准曲线及其线性回归方程；其中，亚铁离子溶液浓度为1.8-41mmoll^-1，abts溶液浓度为0.8-22mmoll^-1，酸性纯净水的ph值为1.8-3.1，亚铁离子溶液、abts溶液与酸性纯净水的体积比为0.02-0.5∶0.1-2.1∶1：

(2)测定样品中过氧化氢含量：向上述第一混合溶液中加入待测的过氧化氢样品形成第三混合溶液，于4～36℃进行氧化显色反应0.4-2.6分钟后，测定显色后第三混合溶液在上述特定吸收波长处的吸光度值，记为b；将b代入到步骤(1)中所得标准曲线的线性回归方程中，再通过待测过氧化氢样品与第三混合溶液的体积关系计算得出待测的过氧化氢样品中过氧化氢的含量；其中，第三混合溶液中，该待测的氧化氢样品与酸性纯净水的体积比为0.04-0.97∶1；

上述特定吸收波长为415nm、650nm、732nm和820nm中的至少之一。

在本发明的一个优选实施方案中，所述亚铁离子溶液中的溶质为高氯酸亚铁、氯化亚铁、硝酸亚铁、硫酸亚铁和硫酸铁中的至少一种。

在本发明的一个优选实施方案中，所述步骤(1)中的浓度梯度包括0、5、10、20、30及40μmoll^-1。

在本发明的一个优选实施方案中，所述亚铁离子溶液浓度为2-40mmoll^-1，所述abts溶液浓度为1-20mmoll^-1，所述酸性纯净水的ph值为2-3。

在本发明的一个优选实施方案中，所述第一混合溶液中，亚铁离子溶液、abts溶液与酸性纯净水的体积比为0.025-0.5∶0.1-2∶1。

在本发明的一个优选实施方案中，所述第三混合溶液中，该待测的氧化氢样品与酸性纯净水的体积比为0.05-0.95∶1。

在本发明的一个优选实施方案中，所述氧化显色反应的温度为5～35℃，时间为0.5-2.5分钟。

本发明的有益效果是：

1、本发明的多波长分光光度法以亚铁离子为活化剂、以2′-联氨-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸(abts)为指示剂，能够快速检测溶液中过氧化氢含量。

2、本发明与现有测定方法相比，利用亚铁离子活化过氧化氢的芬顿反应生成羟基自由基快速氧化2′-联氨-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸(abts)生成绿色而稳定的abts自由基来测定过氧化氢含量，即在含有亚铁离子、过氧化氢以及abts的反应液中，亚铁离子与过氧化氢首先通过芬顿反应快速生成羟基自由基，然后abts与生成的羟基自由基快速反应生成绿色的abts自由基，再依据abts自由基的吸光度值来测定过氧化氢含量。亚铁离子活化过氧化氢的芬顿反应生成的羟基自由基氧化还原电位非常高，高达1.8-2.7v，氧化能力非常强，可快速与abts发生定量显色反应，从而达到快速测定过氧化氢含量的目的。

3、本发明简单易行，不需要再额外进行紫外辐照、微波辐照、电子束辐照、超声空化、曝气、外加电磁场及加热；与传统碘量法相比，本发明测定时间由30-45分钟缩短至仅需0.5-2.5分钟；与高锰酸钾滴定法相比，本发明具有操作简便、结果可靠、受其他离子以及有机物影响小的特点；与化学发光法相比，本发明使用的药剂廉价易获取、测定时间短；与色谱法相比，本发明使用仪器相对廉价；与基于偶氮染料褪色的紫外-可见分光光度法相比，本发明具有绿色环保的优点，测定过程中投加的fe²⁺、abts及其产物均为对环境友好的化学物质；与利用过氧化氢酶-n，n-二乙基对苯二胺试纸比色法相比，本发明具有实验药品廉价、易保存、易配置、易获取、灵敏度高等特点；与电流分析法相比，本发明具有操作简便、测试时间短、测试成本低等特点。

4、本发明不需要昂贵仪器设备及试剂，仅需一台普通的紫外可见分光光度计即可满足测定要求，降低了测定成本，可广泛用于环保、日化及医疗行业中，对各种经氧化、漂白或消毒的样品中过氧化氢含量进行快速、简单、准确的检测。

附图说明

图1为本发明实施例1的标准曲线图；

图2为本发明实施例2的标准曲线图；

图3为本发明实施例3的标准曲线图；

图4为本发明实施例4的标准曲线图。

具体实施方式

以下通过具体实施方式结合附图对本发明的技术方案进行进一步的说明和描述。

下述实施例中，常温为4～36℃，优选为5～35℃.

实施例1：

本实施例的一种基于芬顿氧化abts显色测定过氧化氢含量的多波长分光光度法，包括如下步骤：

步骤(1)：制作标准曲线：

1、将0.25ml的硫酸亚铁溶液和0.5ml的2′-联氨-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸(abts)硫酸盐母液加入至1.5ml的酸性纯净水中，得第一混合溶液，然后测定第一混合溶液在415nrn处的吸光度值，并校零；

2、分别向第一混合溶液中加入0.25ml不同浓度梯度的过氧化氢标准溶液形成第二混合溶液，总反应体积为2.5ml；

3、常温反应1min后，测定反应后第二混合溶液在415nm处的吸光度值，记为b；

4、以b作为横坐标，以过氧化氢在第二混合溶液中的最终浓度作为纵坐标，建立标准曲线及其线性回归方程；

说明：

其中，硫酸亚铁溶液浓度为10mmoll^-1，abts硫酸盐母液浓度为10mmoll^-1，酸性纯净水ph为2.4；硫酸亚铁溶液、abts溶液、酸性纯净水与第二混合溶液的体积比为0.1∶0.2：0.68∶1；所述的不同浓度梯度是指过氧化氢在第二混合溶液中的浓度分别为0、5、10、20、30及40μmoll^-1。

步骤(2)：测定样品中过氧化氢含量：

1、将0.25ml的硫酸亚铁溶液和0.5ml的abts母液加入至1.7ml的酸性纯净水中，得第一混合溶液，然后测定第一混合溶液在415nm处的吸光度值，并校零；

2、向第一混合溶液中加入0.05ml的已知过氧化氢浓度为1moll^-1的水样，得到第三混合溶液，常温反应1min后，测定显色后第三混合溶液在415nm处的吸光度值，记为c；

3、将c值代入到步骤(1)中所得标准曲线的线性回归方程中，计算得出水样中过氧化氢的含量。

本实施例所得的标准曲线如图1所示，所得线性回归公式如下：

[过氧化氢]反应＝a415÷0.0419

因此，水样中过氧化氢浓度计算公式如下：

[过氧化氢]样品＝v总÷v样品×[过氧化氢]反应

＝2.5÷0.05×(a415÷0.0419)

本实施例测得的a415为0.867，代入上述公式中计算得出水样中过氧化氢浓度为1034.6μmoll^-1，测定偏差为3.5％，说明本测定方法准确可靠。

本实施例利用硫酸亚铁活化过氧化氢生成羟基自由基快速氧化abts硫酸盐生成绿色abts自由基，方法简单易行，不需要再额外进行紫外辐照、微波辐照、电子束辐照、超声空化、曝气、外加电磁场及加热，测定时间短，测定结果误差小，投加的硫酸亚铁、abts硫酸盐及它们的反应产物均为对环境友好的化学物质，不需要昂贵仪器设备及试剂，仅需一台普通的紫外可见分光光度计即可满足测定要求，降低了成本。测定方法可广泛用于环保、印染及医疗行业中，对各种经氧化、漂白或消毒的样品中过氧化氢含量进行快速、环保、有效的检测。

实施例2

本实施例的一种基于芬顿氧化abts显色测定过氧化氢含量的多波长分光光度法，包括如下步骤：

步骤(1)：制作标准曲线：

1、将0.25ml的硫酸亚铁溶液和0.5ml的abts硫酸盐母液加入至1.5ml的酸性纯净水中，得第一混合溶液，然后测定第一混合溶液在650nm处的吸光度值，并校零；

2、分别向第一混合溶液中加入0.25ml不同浓度梯度的过氧化氢标准溶液形成第二混合溶液，总反应体积为2.5ml；

3、常温反应0.5min后，测定反应后第二混合溶液在650nm处的吸光度值，记为b；

4、以b作为横坐标，以过氧化氢在第二混合溶液中的最终浓度作为纵坐标，建立标准曲线及其线性回归方程；

说明：

其中，硫酸亚铁溶液浓度为25mmoll^-1，abts硫酸盐母液浓度为10mmoll^-1，酸性纯净水ph为2.5；硫酸亚铁溶液、abts硫酸盐溶液、酸性纯净水与第二混合溶液的体积比为0.1∶0.2∶0.6∶1；所述的不同浓度梯度是指过氧化氢在第二混合溶液中的浓度分别为0、5、10、20、30及40μmoll^-1。

步骤(2)：测定样品中过氧化氢含量：

1、将0.25ml的硫酸亚铁溶液和0.5ml的abts硫酸盐母液加入至1.5ml的酸性纯净水中，得第一混合溶液，然后测定第一混合溶液在650nm处的吸光度值，并校零；

2、向第一混合溶液中加入0.25ml的已知过氧化氢浓度为0.1mmoll^-1的水样，得到第三混合溶液，常温反应1min后，测定显色后第三混合溶液在650nm处的吸光度值，记为c；

3、将c值代入到步骤(1)中所得标准曲线的线性回归方程中，计算得出水样中过氧化氢的含量。

本实施例所得的标准曲线如图2所示，所得线性回归公式如下：

[过氧化氢]反应＝a650÷0.01728

因此，水样中过氧化氢浓度计算公式如下：

[过氧化氢]样品＝v总÷v样品×[过氧化氢]反应

＝2.5÷0.25×(a650÷0.01728)

本实施例测得的a650为0.175，代入上述公式中计算得出水样中过氧化氢浓度为101.3μmoll^-1，测定偏差为1.3％，说明本测定方法准确可靠。

实施例3

本实施例的一种基于芬顿氧化abts显色测定过氧化氢含量的多波长分光光度法，包括如下步骤：

步骤(1)：制作标准曲线：

1、将0.25ml的硫酸亚铁溶液和0.5ml的abts硫酸盐母液加入至1.7ml的酸性纯净水中，得第一混合溶液，然后测定第一混合溶液在732nm处的吸光度值，并校零；

2、分别向第一混合溶液中加入0.05ml不同浓度梯度的过氧化氢标准溶液形成第二混合溶液，总反应体积为2.5ml；

3、常温反应1min后，测定反应后第二混合溶液在732nm处的吸光度值，记为b；

4、以b作为横坐标，以过氧化氢在第二混合溶液中的最终浓度作为纵坐标，建立标准曲线及其线性回归方程；

说明：

其中，硫酸亚铁溶液浓度为10mmoll^-1，abts硫酸盐母液浓度为10mmoll^-1，酸性纯净水ph为2.0；硫酸亚铁溶液、abts溶液、酸性纯净水与第二混合溶液的体积比为0.1∶0.2∶0.68∶1；所述的不同浓度梯度是指过氧化氢在第二混合溶液中的浓度分别为0、5、10、20、30及40μmoll^-1。

步骤(2)：测定样品中过氧化氢含量：

1、将0.25ml的硫酸亚铁溶液和0.5ml的2′-联氨-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸硫酸盐母液加入至1.7ml的酸性纯净水中，得第一混合溶液，然后测定第一混合溶液在732nm处的吸光度值，并校零；

2、向第一混合溶液中加入0.05ml的已知过氧化氢浓度为1mmoll^-1的水样，得到第三混合溶液，常温反应1min后，测定显色后第三混合溶液在732nm处的吸光度值，记为c；

3、将c值代入到步骤(1)中所得标准曲线的线性回归方程中，计算得出水样中过氧化氢的含量。

本实施例所得的标准曲线如图3所示，所得线性回归公式如下：

[过氧化氢]反应＝a732÷0.02178

因此，水样中过氧化氢浓度计算公式如下：

[过氧化氢]样品＝v总÷v样品×[过氧化氢]反应

＝2.5÷0.05×(a732÷0.02178)

本实施例测得的a732为0.429，代入上述公式中计算得出水样中过氧化氢浓度为984.8μmoll^-1，测定偏差为-1.5％，说明本测定方法准确可靠。

实施例4

本实施例的一种基于芬顿氧化abts显色测定过氧化氢含量的多波长分光光度法，包括如下步骤：

步骤(1)：制作标准曲线：

1、将0.25ml的硫酸亚铁溶液和0.5ml的abts硫酸盐母液加入至1.5ml的酸性纯净水中，得第一混合溶液，然后测定第一混合溶液在820nm处的吸光度值，并校零；

2、分别向第一混合溶液中加入0.25ml不同浓度梯度的过氧化氢标准溶液形成第二混合溶液，总反应体积为2.5ml；

3、常温反应0.5min后，测定反应后第二混合溶液在820nm处的吸光度值，记为b；

4、以b作为横坐标，以过氧化氢在第二混合溶液中的最终浓度作为纵坐标，建立标准曲线及其线性回归方程；

说明：

其中，硫酸亚铁溶液浓度为25mmoll^-1，abts硫酸盐母液浓度为10mmoll^-1，酸性纯净水ph为2.5；硫酸亚铁溶液、abts硫酸盐溶液、酸性纯净水与第二混合溶液的体积比为0.1∶0.2∶0.6∶1；所述的不同浓度梯度是指过氧化氢在第二混合溶液中的浓度分别为0、5、10、20、30及40μmoll^-1。

步骤(2)：测定样品中过氧化氢含量：

1、将0.25ml的硫酸亚铁溶液和0.5ml的abts酸硫酸盐母液加入至1.5ml的酸性纯净水中，得第一混合溶液，然后测定第一混合溶液在820nm处的吸光度值，并校零；

2、向第一混合溶液中加入0.25ml的已知过氧化氢浓度为0.1mmoll^-1的水样，得到第三混合溶液，常温反应1min后，测定显色后第三混合溶液在820nm处的吸光度值，记为c；

3、将c值代入到步骤(1)中所得标准曲线的线性回归方程中，计算得出水样中过氧化氢的含量。

本实施例所得的标准曲线如图4所示，所得线性回归公式如下：

[过氧化氢]反应＝a820÷0.01965

因此，水样中过氧化氢浓度计算公式如下：

[过氧化氢]样品＝v总÷v样品×[过氧化氢]反应

＝2.5÷0.25×(a820÷0.01965)

本实施例测得的a820为0.205，代入上述公式中计算得出水样中过氧化氢浓度为104.3μmoll^-1，测定偏差为4.3％，说明本测定方法准确可靠。

上述各实施例中，所述酸性纯净水均为蒸馏水、去离子水、纯净水中的一种或其中几种按任意体积比的组合。所用比色皿材质为玻璃或石英，比色皿长度为1cm、2cm、3cm、5cm或10cm。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。