论4-氨基安替比林法测定酚的机理及萃取效率

张文龙

论4-氨基安替比林法测定酚的机理及萃取效率

张文龙

1 苯酚的化学特性

酚类分子中含有羟基和芳环，因此它们具有羟基和芳环所特有的性质。酚类分子中的羟基和芳环相联，受到羟基的影响。酚羟基由于与芳环直接相联，也受到芳环的影响。

1.1 苯酚和苯氧基离子共轭体系的形成

在苯酚和苯氧基离子中，氧原子上末共电子对所在的P轨道与苯环碳原子上的P轨道组成包括六个碳原子和一个氧原子的分子轨道。

每个碳原子各供给一个电子，氧原子供给两个电子。原来由氧独占的未共电子对分布到整个共轭体系中，对氧来说是失去了一部分负电荷。因此，在苯酚中氧原子带部分正电荷。在苯氧基离子中，氧原来带有负电荷，共轭体系的形成是一部分负电荷分散到苯环上。

1.2 苯酚和苯氧基离子的安定性

由于苯酚和苯氧基离子形成共轭体系，安定性都有增加。但增加的程度不同，在苯氧基离子中，形成共轭体系使集中在氧原子上的电荷分散到共轭体系中。在本文中，共轭体系使氧原子上未共电子对所带电荷分散，但也引起了正负电荷的分离，正负电荷的分离使体系的能量增加，安定性相应降低。因此，共轭体系的形成使苯氧基离子安定性增加的程度大于苯酚（见图1）。

2 空白值

酚是对人体和其他生物的有害物质，国家规定，它的废水排放标准为0.5mg/L，因此，它是环境分析科学中重要的研究内容之一。目前测定酚的方法主要有分光光度法、气相色谱法和电化学分析法等。常用的分光光度法是经过蒸馏分离、萃取光度测定的方法，适用于饮用水、地表水、地下水核工业废水中挥发酚的测定。沸点低于230℃的酚为挥发性酚，毒性大，是水质监测的一个重要指标。酚类化合物主要存在于钢铁工业的焦化厂、城市煤气厂、石油化工厂废水中，是煤加工过程中的主要副产物之一，炼焦过程中所产生的污水含有大量的酚、氨、氯化物、焦油等杂质。由于酚类化合物对环境有明显的毒害作用，其在环境治理过程中尤其被重视。

在环境监测分析中，样品的分析影响值与空白值是同样一个数量级。在这种情况下，空白值测定就显得格外重要，这里所指的空白值有下面两种情况：第一，空白完全不含预测物质，其他组分量与待测样品完全相同。第二，空白与待测样品的基本不完全一致，包括其他因素，如实验室环境污染及操作过程中的污染等。由于影响空白值的因素大小经常变化，如空白值增大，就会引起标准差增大，检出限也随之升高。所以空白值的大小将严重影响样品分析结果的精密度和准确度。

由于酚类化合物极性强，挥发性低，组成复杂。在用4-氨基安替比林-氯仿萃取分离过程中，氯仿对单纯的氨水、铁氰化钾、氨水加铁氰化钾没有萃取作用，吸光度为零。氯仿对4-氨基安替比林有明显的萃取作用，特别是在氨水存在的情况下，其吸光度还高于无氨水时，这是由于pH值增高的结果。铁氰化钾单独存在是不被氯仿萃取，但当有4-氨基安替比林存在情况，而被大量萃取，同时空白偏高。铁氰化钾的萃取率也大大增加，引起共萃取。在萃取中，主要是某一溶剂在两相间的分配。这里主要是金属阳离子Fe3+和金属络阴离子Fe（CN）63-，都能通过较强的静电结合起来，形成可萃取的离子缔合物。这种离子缔合物是疏水性的，体积较大，不易被水化。碱性染料桔红色的吲哚酚安替比林和金属的络阴离子Fe（CN）63-的离子半径都很大，它们通过库仑力的相互作用形成中性分子即离子缔合物，这类离子缔合物失去亲水性，用于有机溶剂。所以说，4-氨基安替比林和铁氰化钾的使用量，是影响空白值的因素之一，应引起高度重视。

3 萃取效率

溶剂萃取分离，是将被测物或干扰元素由亲水性转化为疏水性的过程。溶剂萃取具有简便、快捷、完全分离、适用范围广等优点。因此在水质分析中，应用较广，甚至有时可采取萃取比色法，既可以分离，又可以测定，灵敏度、选择性也就高。但这种分离方法的缺陷就是萃取操作的工作量较大，许多有机溶液有毒。4-氨基安替比林和氯仿实例可以看出，萃取后，不仅使酚定量的从溶液中分离出来，而且可以直接就进行比色测定了。

（2）进入有机相的A进一步缔合：由上述反应可知，A在水相中以A、A-、A2-三种形式存在，而在有机相中，以A种形式存在，故：

D——分配比。

所以，4-氨基安替比林是空白值偏高的主要原因之一。

在溶剂萃取分离中，重要的是萃取效率，其值越高，分离越完全，所以需要萃取的次数也越少。

W1——经过一次萃取后水中剩余的溶质量（g）；

Wn——经过几次萃取后水中剩余的溶质量（g）；

W0——水中溶质含量（g）；

V水—— 水的体积（ml）；

V有——有机溶剂的体积（ml）。

例如：在250ml水中酚含量0.2mg，今用10ml氯仿萃取：（1）全量一次萃取；（2）每次用5ml分两次萃取；（3）每次用2.5ml分四次萃取；求水中剩余的萃取量，并比较萃取率（已知D=80）。

（1）全量一次萃取时：

萃取百分率为：

（2）每次用5ml分二次萃取：

（3）每次用2.5ml分三次萃取：

萃取百分率为：

萃取百分率为：

从上述解答可知，同量的有机溶剂，分几次萃取的效果比一次萃取的效果好。但应注意，增加萃取次数，将增加萃取操作的工作量，在很多情况下是不现实的，因此，我们可以适当增加萃取次数来达到提高萃取效率的目的

河南省信阳水文水资源勘测局 464000）