黄河水院地热水中铁含量的测定

魏家红，王哲嵘，崔 鹏

（黄河水利职业技术学院 环境与化学工程系，河南 开封 475001）

黄河水院地热水中铁含量的测定

魏家红，王哲嵘，崔 鹏

（黄河水利职业技术学院 环境与化学工程系，河南 开封 475001）

通过分析pH、盐酸羟胺、乙酸-乙酸钠缓冲溶液和邻菲啰啉的用量对测铁吸光度的影响，确定分光光度法测定地热水中铁的含量的测试条件为：pH等于5、盐酸羟胺用量为1.00mL、乙酸-乙酸钠缓冲溶液用量为5.00mL、邻菲啰啉溶液用量为2.00 L。以此条件测得黄河水利职业技术学院地热水中铁含量为0.16mg／L，RSD为1.78%，平均回收率97.1%。

黄河水院；地热水；分光光度法；铁含量测定；RSD；实验回收率

0 引言

地热资源作为一种清洁环保的新能源，自古以来被人们开发利用。地热水矿化度高，离子含量复杂，当某种离子含量较高时，不宜直接利用［1～3］。铁是自然界重要的金属元素，也是生命体不可缺少的一种重要微量元素。但是，超量摄入会对人体产生毒性，造成潜在危害。因而，地热水中铁含量的测定具有重要意义［4］。

铁含量测定方法主要有EDTA滴定法、原子吸收分光光度法及邻菲啰啉分光光度法等［5］。其中，邻菲啰啉分光光度法具有高灵敏度、高选择性、稳定性好、干扰易消除等优点。本实验采用邻菲啰啉分光光度法测定地热水中铁的含量，通过分析pH、盐酸羟胺、乙酸-乙酸钠缓冲溶液和邻菲啰啉的用量对吸光度的影响，确定其最佳测试条件。

1 实验设施和原理

1.1 试剂与仪器

实验所用地热水为黄河水利职业技术学院地热水，分析用水为二次蒸馏水。

实验所用试剂包括：浓度为10%的盐酸羟胺溶液、乙酸-乙酸钠缓冲溶液（pH＝4.6）、浓度为0.5%的邻菲啰啉溶液、硫酸亚铁铵（分析纯）、（1+1）H2SO4、浓度为100mg／L的铁标准贮备液、浓度为10mg／L的铁标准使用液。铁标准贮备液的配制方法为：准确称取0.7020 g分析纯硫酸亚铁铵于200 mL烧杯中，再加入50mL的（1+1）H2SO4，完全溶解后，移入1 000mL容量瓶中，加蒸馏水稀释至刻度，摇匀。铁标准使用液的配制方法为：用25mL的移液管准确移取铁标准贮备液25.00mL，置于250mL的容量瓶中，加蒸馏水稀释至刻度，摇匀。

实验所用仪器包括：TU-1810型紫外-可见分光光度计 （北京普析通用仪器有限责任公司生产）；哈纳pH211C型酸度计（HANNA／哈纳生产）；梅特勒AB204-L型电子天平 （瑞士梅特勒-托利多公司生产）；ZRD-8210电热风干燥箱 （上海智诚分析仪器制造有限公司生产）；电子万用炉（北京市永光明医疗仪器厂生产）。

1.2 实验原理

亚铁离子与邻菲啰啉在一定的条件下生成稳定的红色配合物。当铁以Fe3+形式存在于溶液中时，可用还原剂盐酸羟胺将Fe3+还原为Fe2+［6］。根据此反应，可用比色法测定铁的含量。测量波长为510 nm，其摩尔吸光系数为1.1×104L／（mol·cm）［7］。

2 结果与讨论

2.1 pH值对吸光度的影响

确定控制律的关键是求解正则方程（10），以系统进入吸引区（可线性化区域）为目标，求解微分方程（10）的初值条件λ（0），其算法流程图如图2所示。

取14份5.00mL铁标准使用液分别置于14支50mL的比色管中，用NaOH溶液或HCl溶液调节各比色管中溶液的pH值，使其分别为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14，然后，各加入1.00mL的盐酸羟胺和2.00mL的邻菲啰啉溶液。以试剂空白作参比溶液，于510 nm处测各管的吸光度，其结果如图1所示。

图1 pH值与吸光度的关系图Fig.1 Relations of pH and absorbancy

从图1可以看出，溶液的pH值对吸光度影响较大。当pH值小于3时，邻菲啰啉显色非常慢，吸光度也较小；当pH值为3～6时，邻菲啰啉铁络合物的吸光度最大，且较稳定；当pH值大于6时，随着pH值的增大，吸光度减小。这是因为，当pH值大于7时，盐酸羟胺的还原性增强，将部分Fe2+还原为铁单质［8］。因此，pH值约等于5为较适宜的测试条件。

2.2 盐酸羟胺用量对吸光度的影响

取10份5.00mL的铁标准使用液分别置于10支50mL的比色管中，再分别加入0.20mL、0.40mL、0.60mL、0.80mL、1.00mL、1.20mL、1.40mL、1.60mL、1.80mL、2.00mL的盐酸羟胺，并加蒸馏水稀释至刻度，然后，各加入5.00mL乙酸-乙酸钠缓冲溶液和2.00mL邻菲啰啉溶液，摇匀，显色15min，于510 nm处测其吸光度，结果如图2所示。

从图2可以看出，溶液吸光度先随着盐酸羟胺溶液用量的增加而增大，当体积在1.00mL时，样品的吸光度最大，且比较稳定。所以，较适宜的盐酸羟胺溶液用量为1.00mL。

2.3 乙酸-乙酸钠缓冲溶液用量对吸光度的影响

取10份5.00mL铁标准使用液分别置于10支50mL的比色管中，先在各比色管中加入1.00mL盐酸羟胺，再分别加入1.00mL、2.00mL、3.00mL、4.00mL、5.00mL、6.00mL、7.00mL、8.00mL、9.00mL、10.00mL的乙酸-乙酸钠缓冲溶液，最后，各加入2.00mL的邻菲啰啉溶液，摇匀，显色15min，于510 nm处测其吸光度，结果如图3所示。

图2 盐酸羟胺体积与吸光度的关系图Fig.2 Relations of hydroxylam ine hydrochloride volume and absorbancy

图3 缓冲溶液量与吸光度的关系图Fig.3 Relations of buffered solution volume and absorbancy

2.4 邻菲啰啉用量对吸光度的影响

取10支50mL的比色管，先各加入5.00mL的铁标准使用液、1.00 mL的盐酸羟胺和5.00 mL的乙酸-乙酸钠缓冲溶液，再分别加入邻菲啰啉溶液0.50mL、1.00mL、1.50mL、2.00mL、2.50mL、3.00mL、3.50mL、4.00mL、4.50mL、5.00mL，用蒸馏水稀释至刻度。以0.00mL邻菲啰啉比色管的溶液作参比，于510 nm处测其吸光度，结果如图4所示。

图4 邻匪啰啉用量与吸光度的关系图Fig.4 Relations of phenanthroline and absorbancy

由图4可知，吸光度值先随着邻菲啰啉用量的增加而增大，当邻菲啰啉的加入量为1.50～4.50mL时，溶液的吸光度保持不变，之后，随着邻菲啰啉加入量的增加而减少。所以，2.00mL的邻菲啰啉加入量较为适宜。

2.5 铁的标准曲线绘制

分别移取铁的标准溶液0.00mL、0.50mL、1.00mL、1.50m L、2.00mL、2.50mL、3.00mL、3.50mL、4.00mL、4.50mL、5.00mL于11支50mL的比色管中，用蒸馏水稀释至刻度，摇匀，再各加入1.00mL的盐酸羟胺、5.00mL的乙酸-乙酸钠缓冲溶液、2.00mL的邻菲啰啉溶液，摇匀，放置15min，在510 nm处测定其吸光度。以吸光度值为纵坐标，以标准样品质量为横坐标，绘制标准曲线（如图5所示）。求得线性回归方程y＝0.0041x-0.0013，R2＝0.9997，相关系数r＝0.9998（n＝11）。

图5 铁标准曲线Fig.5 Ferric standard curve

2.6 地热水样品的测定

吸取地热水20mL置于50mL比色管中，依次加入1mL的盐酸羟胺、5mL的乙酸-乙酸钠缓冲溶液、2mL的邻菲啰啉，每加一种试剂后摇匀，静置15min。平行测定3次，以试剂空白作参比溶液，通过校准曲线求出样品中铁的含量。连续测定10 d，结果如表1所示。

表1 黄河水院地热水中铁含量测定结果Table 1 Geothermal water ferric content determ ination results of Yellow River Conservancy Technical Institute

由表1可知，地热水样品中铁含量为0.16mg／L。

2.7 精密度

用移液管移取2.50mL的铁标准使用液于100mL的比色管中，加蒸馏水稀释至50mL，再加入1.00mL的盐酸羟胺、5.00mL的乙酸-乙酸钠缓冲溶液、2.00mL的邻菲罗啉溶液，与标系相同条件下测定其吸光度，平行做 6份。测得吸光度分别为：0.099、0.099、0.101、0.097、0.098、0.096。计算其相对标准偏差RSD＝1.78%。

2.8 回收率试验

吸取6份20mL的地热水样品于50mL的比色管中，均加入铁标准使用液2.50mL进行加标回收试验，测定结果如表2所示。

表2 回收率试验结果Table 2 Recovery test results

3 结语

用邻菲啰啉分光光度法测定地热水中铁的含量具有简便，快速，切实可行等优点。采用此法测地热水中铁含量时，较适宜的测试条件为：pH＝5、盐酸羟胺用量为1.00mL、乙酸-乙酸钠缓冲溶液的用量为5.00mL、邻菲啰啉用量为2.00mL。本实验测得样品中铁含量为0.16mg／L，低于国家规定的生活饮用水卫生标准0.3mg／L［9］。

［1］赵金平，王心义，韩鹏飞，等.河南省东部平原地热水结垢与腐蚀评价及防护技术的研究［J］.福州大学学报：自然科学版，2004，32（1）：118-122.

［2］张国俊，马静，黄国振.开封市区深层地下水可持续利用现状与对策［J］.河南水利，2005（5）：6-7.

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［4］宣亚文，武文.分光光度法测定工业废水中的铁［J］.光谱实验室，2011，28（3）：1560-1562.

［5］楚红英，曹静，魏家红，等.用邻菲啰啉法测定苦菜含铁量探讨［J］.黄河水利职业技术学院学报，2013，25（2）：52-54.

［6］李穗芳.水质检验技术［M］.北京：中国建筑工业出版社，2005：191.

［7］HJ／T 345-2007，水质 铁的测定邻菲啰啉分光光度法（试行）［S］.

［8］李国祥，刘芳.铁的分光光度分析法综述［J］.内蒙古石油化工，2007（3）：47-49.

［9］GB 5749-2006，生活饮用水卫生标准［S］.

[责任编辑 杨明庆]

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1008-486X（2015）01-0050-04

2014-02-25

黄河水利职业技术学院科研基金项目：多孔陶瓷滤材的制备及去除水中重金属离子效果研究（2014KXJS017）；黄河水利职业技术学院科研基金项目：高铁酸盐对校区污水净化的扩大试验研究（2013KXJS010）；河南省教育厅科学技术研究重点项目：污泥陶粒的制备及净化研究（13B150132）。

魏家红（1967-），女，河南信阳人，讲师，主要从事环境监测水质分析教学、实验与研究工作。