水中阴离子表面活性剂的光度测定法

陈向明，邓彩兰，杨克儿，王贤杰，张学健

（1.汕头大学理学院化学系，广东 汕头 515063；2.汕头职业技术学院，广东 汕头 515063）

水中阴离子表面活性剂的光度测定法

陈向明1，邓彩兰1，杨克儿1，王贤杰2，张学健1

（1.汕头大学理学院化学系，广东 汕头 515063；2.汕头职业技术学院，广东 汕头 515063）

根据阳离子显色剂与阴离子表面活性剂缔合反应原理，建立了以吸光度值降低方式测定水中阴离子表面活性剂的方法.实验筛选了阴离子表面活性剂、沉淀剂兼指示剂的种类和用量，探讨了酸度、温度、静置时间、试剂加入顺序和共存离子对实验结果的影响，并以标准加入法和直接测定法准确测定了实际水样中阴离子表面活性剂的含量.该法具有实验步骤简单、操作简便和不用萃取剂等优点.

分光光度法；结晶紫；阴离子表面活性剂

0 引 言

虽然合成洗涤剂的广泛应用极大地方便了人们的生产和生活，但是含有合成洗涤剂污水的排放而导致水质恶化的现象也引起了人们的广泛重视.因此，有必要开展对环境水体中阴离子表面活性剂的监测、分析和快速鉴定的研究.环境水体中阴离子表面活性剂（AS）光度法测定是借助于阳离子显色剂与AS发生缔合反应原理进行的，有两种测定法：1）将缔合物萃取至有机相进行测定[1-2]，虽然此法灵敏度高，吸光度稳定，共存离子干扰量较小，但需采用氯仿、甲苯等有毒有机溶剂进行萃取，对环境危害较大；2）利用缔合物与阳离子显色剂吸收光谱的差异进行测定[3-5]，该法无需萃取，操作简便，但由于缔合物水溶性的降低会造成其吸光度不稳定而影响测定的准确性.本文以十二烷基硫酸钠阴离子表面活性剂为研究对象，发现其在酸性介质中与结晶紫形成沉淀，然后离心取上清液于591 nm测定吸光度，由于此吸光度值与阴离子表面活性剂浓度成反比，因此可测定水样中阴离子表面活性剂的含量，并利用此方法对流经汕头市的榕江、鮀济河和汕头大学校园内水库的水样进行了阴离子表面活性剂含量的测定.

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

仪器 UV-1100紫外可见分光光度计（北京瑞利分析仪器公司），PHS-10C数字酸度计（萧山市科学仪器厂），DF-101B集热式恒温加热磁力搅拌器（巩义市英峪仪器厂），80-2离心机（深圳市沙头角国华仪器厂）.

试剂 十二烷基硫酸钠标准溶液的配制（0.05 g/L）：准确称取0.025 g十二烷基硫酸钠（AR级），用蒸馏水溶解并定容至500 mL的容量瓶中.结晶紫储备液的配制（5 g/L）：称取0.5 g结晶紫，用100mL蒸馏水溶解并存放在试剂瓶中.结晶紫指示剂的配制（0.5g/L）：用移液管准确量取10 mL结晶紫储备液于100 mL的容量瓶中定容.配制适量的HCl溶液（0.1 mol/L）.

1.2 实验方法

在25 mL的比色管中，依次加入10 mL水样，2 mL十二烷基硫酸钠标准溶液，1 mL HCl溶液，0.5 mL结晶紫指示剂和11.5 mL蒸馏水，摇匀，静置10 min.再将比色管放入温度为45~50℃的水浴锅中保持20 min，取出自然冷却，然后3 000 r/min离心，静置20 min.以加结晶紫指示剂而不加十二烷基硫酸钠标准溶液为参比，在波长591 nm处测定吸光度值，然后对应标准曲线计算出水样中阴离子表面活性剂的含量.

2 结果与分析

2.1 指示剂的选择及介质酸度的调节

在相同条件下，分别做了甲基紫、孔雀石绿、副品红、碱性品红、亚甲基蓝、结晶紫的沉淀对比实验，结果表明，结晶紫的沉淀效果最好.因而在本实验中选择结晶紫作为沉淀剂兼指示剂，实验结果也表明结晶紫的用量在0.3~1.0 mL范围内，吸光度大且保持稳定，因此其用量选用0.5 mL.

酸度实验表明，十二烷基硫酸钠与结晶紫在酸性条件下（pH为2.6~2.7）沉淀效果较好，澄清液的吸收值最大，且其吸光度值和十二烷基硫酸钠浓度呈反比线性关系.本实验选用0.1 mol/L HCl溶液调节酸度，按照实验步骤加入，其用量为1.0 mL.

2.2 吸收曲线和标准曲线

实验中分别测定了0.5 g/L结晶紫指示剂+0.1 mol/L HCl溶液、0.5 g/L结晶紫指示剂+0.1 mol/L HCl溶液+十二烷基硫酸钠标准溶液的吸收光谱，结果见图1.实验表明，加入十二烷基硫酸钠后形成的沉淀消耗了部分结晶紫指示剂，且消耗量与十二烷基硫酸钠浓度有关，其浓度越大，消耗结晶紫指示剂的量就越大，反映在吸收光谱中上清液的吸光度值则越小，即上清液的吸光度值与阴离子表面活性剂的浓度呈反比关系.

在选定的实验条件下，发现十二烷基硫酸钠在0~22 g/mL范围内与上清液AS的吸光度值呈反比线性关系，得到标准曲线的回归方程为：A＝－42.058ρAS＋1.302，线性相关系数r＝0.991 9，其中A为上清液吸光度值，ρAS为十二烷基硫酸钠的浓度（g/mL）.

图1 UV-Vis光谱

2.3 静置时间的影响

不同浓度AS加入后即刻与结晶紫产生盐沉淀，将比色管放入温度为45~50℃的水浴锅中保持20 min，取出后自然冷却.在室温条件下静置不同时间后，3 000 r/min离心5 min，取上清液进行光度法测定，以考察静置时间对吸光度的影响.

实验结果表明，不同浓度的测定样品均在放置15 min之后离心取上清液时，吸光度值不再下降，保持恒定（见图2）.为保证测定的准确性，实验中样品在室温下放置时间确定为20 min.

2.4 试剂加入顺序的影响

在相同条件下，选择6组试剂加入顺序不同的实验体系进行光度法测定，考察试剂加入顺序对阴离子表面活性剂含量测定的影响.实验结果见图3，改变试剂加入的顺序会影响阴离子表面活性剂含量测定结果的准确性，其中以第3组的效果最好，成盐沉淀达到稳定所用的时间较短，吸光度值最大.因此，试剂加入的顺序确定为：十二烷基硫酸钠 >盐酸溶液 >结晶紫指示剂.图中x=An/A1，A1为第1组试剂加入顺序检测的吸光度值，An为第n组试剂加入顺序检测的吸光度值.

2.5 共存离子的影响

在确定的实验条件下，对每10 mL含有50 μg的十二烷基硫酸钠样品进行分光光度法测定，相对误差在±5%之间，各种共存离子的允许量见表1，其中二价铅离子对此测定法的干扰比较严重，因为Pb2+与AS容易形成沉淀，对测定不利.

2.6 样品AS含量测定

图2 静置时间的影响

图3 试剂加入顺序的影响

表1 共存离子的允许量/（mg·L-1）

对流经汕头市的榕江、鮀济河和汕头大学校园内水库的水样进行阴离子表面活性剂含量的测定.分别移取经过滤的水样10 mL于25 mL比色管中，采用本文确定的实验方法，以标准加入法和直接测定法测定水样中阴离子表面活性剂的含量.榕江、鮀济河和汕头大学校园内水库的水样中AS测定结果分别为（括号内为直接测定法结果）：ρ榕江=0.238（0.233）g/mL， ρ鮀济河=0.690（0.676）g/mL 和 ρ水库=0.03（0.04）g/mL.以外推法为标准，发现其相对误差小于2.1%.

3 结 语

本文利用结晶紫沉淀吸光度值降低的方式成功地建立了一套测定水样中微量阴离子表面活性剂的结晶紫沉淀-光度测定法，并对汕头市的榕江、鮀济河和汕头大学校园内水库的水样进行了分析.由实验步骤与分析结果可以看出，该方法与传统方法[6]相比，具有实验步骤简单、操作简便和不需要萃取剂等优点，其结果在微量分析中相对误差较小，重复性较好，对环境检测具有较大的参考意义.

[1] 中国标准出版社第二编辑室.水质分析方法国家标准汇编[S].北京：中国标准出版社，1996：154-160.

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[4] 冯泳兰.1-（2-羟基－3，5-二硝基苯基）-3-[4-（苯基偶氮）苯基]-三氮烯-阴离子表面活性剂-季铵盐型阳离子表面活性剂显色反应及其应用[J].分析化学，1999，27（8）：961-964.

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[6] 傅克廷，戚文彬.用结晶紫萃取光度法测定天然水体中阴离子表面活性剂[J].环境污染与防治，1985（04）： 1-4.

Abstract：A spectrophotometric method to determine the anionic surfactant（AS） was established.In experiments， the kinds and amounts of indicators（and precipitator） to indicate（and deposit） anionic surfactant were selected carefully.The influences of acidity，temperature， standing time， as well as agent adding sequence were discussed in detail.Furthermore，the AS presenting in the actual water samples were accurately determined by both of direct method and standard addition method.Comparing with traditional method，this AS determining way exhibits characteristics of easy operation with simple steps，and without using any extracting.

Key words：Spectrophotometry； crystal violet； anionic surfactant

Determination for Negative Ion Surface Active Agent of Water Sample

CHEN Xiang-ming1， DENG Cai-lan1， YANGKe-er1， W AN GXian-jie2， ZHANG Xue-jian1

（1.Department of Chemistry， Shantou University， Shantou 515063， Guangdong， China；2.Shantou Polytechnic， Shantou 515063， Guangdong， China）

O 652

A

1001-4217（2010）02-0038-04

2009-12-21

陈向明（1962-），男，广东台山人，副教授.研究方向：应用化学.E-mail：xmchen@stu.edu.cn