分光光度法测定水中水合肼方法检出限的优化

丁佳，滕凯玲

(绍兴市环境监测中心站,浙江 绍兴 312000)



分光光度法测定水中水合肼方法检出限的优化

丁佳，滕凯玲

(绍兴市环境监测中心站,浙江 绍兴 312000)

用对二甲氨基苯甲醛分光光度法测定水中水合肼，将显色剂用量由5.0 mL降至3.0 mL，比色皿厚度由30 mm增至50 mm，水样酸度由1 mol/L降至0.5 mol/L，同时增加低浓度校准曲线，实现对其方法检出限的优化。结果表明，优化后方法检出限由0.007 8 mg/L降至0.001 0 mg/L，精密度及加标回收率均符合规范要求，能够保证低浓度水样的准确测定。

水合肼；对二甲氨基苯甲醛分光光度法；检出限

2008年4月,中国环境监测总站根据环保部《关于做好全国环境保护重点城市集中式饮用水地表水源主要指标达标工作的通知》文件要求,下达了地级市以上监测站开展109项全分析任务。水合肼项目作为109项全分析任务之一，被纳入常规监测项目。但在实践中发现，《生活饮用水标准检验方法有机物指标》(GB/T 5750.8-2006)对水合肼的检测由于灵敏度低、检出限接近标准限值[1-2]，已不能满足环境监测和环境管理的需求。为降低方法检出限、提高方法适用性，从显色剂添加量、反应体系的酸度、比色皿的光程、校准曲线的浓度范围等方面对现有标准方法进行优化，从而扩大方法适用范围。

1 现有的标准方法

1.1 测定原理与适用范围

在酸性条件下，水样中的肼与对二甲氨基苯甲醛作用，生成黄色醌式结构的对二甲氨基苄连氮，比色定量[1]。适用于生活饮用水及其水源水中水合肼的测定。

1.2 方法检出限

最低检测质量为0.05 μg(以肼计)，若取水样10 mL测定，则最低检测质量浓度为0.005 mg/L(以肼计)，水合肼为0.007 8 mg/L。

1.3 仪器与试剂

1.3.1 仪器

722型可见分光光度计；25 mL具塞比色管；30 mm比色皿。

1.3.2 试剂

1.3.2.1 盐酸溶液(1.0 mol/L)：取盐酸(ρ20=1.19 g/mL)91 mL，加纯水至1 000 mL。

1.3.2.2 肼标准贮备液(ρ(N2H4)=100 μg/mL)：准确称取0.328 0 g盐酸肼(N2H4·2HC1)，用少量纯水溶解后，加91 mL盐酸(ρ20=1.19 g/mL)，转入1 000 mL容量瓶中用纯水定容。1.3.2.3 肼标准使用液(ρ(N2H4)=1.00 μg/mL)：准确吸取肼标准贮备液(ρ(N2H4)=100 μg/mL)10.00 mL，移入1 000 mL容量瓶中，用盐酸溶液(1.3.2.1)稀释至刻度。

1.3.2.4 对二甲氨基苯甲醛溶液：称取4.0 g对二甲氨基苯甲醛溶于200 mL乙醇溶液(1+9)中，加盐酸(ρ20=1.19 g/mL)20 mL，储于棕色瓶中，常温可保存1个月。

1.4 测定方法

1.4.1 样品采集与保存

在1 L水样中加91 mL盐酸(ρ20=1.19 g/mL)，使酸度为1 mol/L，于冰箱中保存10 d，肼的浓度无变化。

1.4.2 分析步骤

1.4.2.1 吸取酸化水样10.0 mL于25 mL具塞比色管中。

1.4.2.2 另取8支比色管，分别加入肼标准使用液(1.3.2.3)0.00、0.05、0.10、0.25、0.50、1.00、2.00和4.00 mL，用盐酸(1.3.2.1)稀释至10 mL。

1.4.2.3 向水样及标准管内加入5.0 mL对二甲氨基苯甲醛溶液(1.3.2.4)，混匀。放置20 min后，于460 nm波长，用30 mm比色皿，以纯水为参比，测定吸光度。

1.4.2.4 绘制标准曲线，从曲线上查得水样中肼的质量。

1.4.3 水合肼测定

吸取酸化水样10.0 mL于25 mL具塞比色管中。向水样内加入5.0 mL对二甲氨基苯甲醛溶液(1.3.2.4)，混匀。放置20 min后，于460 nm波长，选择30 mm比色皿，以纯水为参比，测定吸光度。

用盐酸(1.3.2.1)代替酸化水样作空白试验，按(1.4.3)进行测定。空白试样与样品同批测定。

1.5 计算

水合肼浓度按式1计算。

(1)

式中：ρ(N2H4·H2O)——水样中水合肼(以N2H4·H2O计)的质量浓度， mg/L；m——从标准曲线上查得水样中肼(以N2H4计)的质量，μg；V——水样体积，mL；1.56——1 mol肼(N2H4)相当于1 mol水合肼(N2H4·H2O)的质量换算系数。

2 优化后的方法

2.1 测定原理与适用范围

在酸性条件下，水样中的肼与对二甲氨基苯甲醛作用，生成黄色醌式结构的对二甲氨基苄连氮，比色定量[1]。适用于生活饮用水、地表水、工业废水中的水合肼测定。

2.2 方法检出限

若取水样10 mL测定，测定范围(以肼计)为0.002～0.030 mg/L，方法检出限为0.000 6 mg/L(以肼计)，折算成水合肼检出限为0.001 0 mg/L；测定范围(以肼计)为0.010～0.200 mg/L，方法检出限为0.002 9 mg/L(以肼计)，折算成水合肼方法检出限为0.004 5 mg/L。

2.3 仪器与试剂

2.3.1 仪器

722型可见分光光度计；25 mL具塞比色管；50 mm比色皿、30 mm比色皿。

2.3.2 试剂

2.3.2.1 盐酸溶液(0.5 mol/L)：取盐酸(ρ20=1.19 g/mL)45.5 mL，加纯水至1 000 mL。

2.3.2.2 肼标准贮备液(ρ(N2H4)=100 μg/mL)：准确称取0.328 0 g盐酸肼(N2H4·2HCl)，用少量纯水溶解后，加45.5 mL盐酸(ρ20=1.19 g/mL)，转入1 000 mL容量瓶中用纯水定容。

2.3.2.3 肼标准使用液(ρ(N2H4)=1.00 μg/mL)：准确吸取肼标准贮备液(ρ(N2H4)=100 μg/mL)10.00 mL，移入1 000 mL容量瓶中，用盐酸溶液(2.3.2.1)稀释至刻度。

2.3.2.4 肼标准工作液(ρ(N2H4)=0.10 μg/mL)：准确吸取肼标准使用液(ρ(N2H4)=1.00 μg/mL)10.00 mL，移入100 mL容量瓶中，用盐酸溶液(2.3.2.1)稀释至刻度。

2.3.2.5 对二甲氨基苯甲醛溶液：称取4.0 g对二甲氨基苯甲醛溶于200 mL乙醇溶液(1+9)中，加盐酸(ρ20=1.19 g/mL)20 mL，储于棕色瓶中，常温可保存1个月。

2.4 测定方法

2.4.1 样品采集与保存

在1 L水样中加入45.5 mL盐酸(ρ20=1.19 g/mL)，使酸度为0.5 mol/L，于冰箱中保存3 d，肼的浓度无变化。

2.4.2 分析步骤

2.4.2.1 低浓度样品的校准曲线绘制

取7支比色管，分别加入肼标准工作液(2.3.2.4)0.00、0.20、0.40、0.60、1.00、2.00和3.00 mL，用盐酸(2.3.2.1)稀释至10 mL。向标准管内加入3.0 mL对二甲氨基苯甲醛溶液(2.3.2.5)，混匀。放置20 min后，于460 nm波长，用50 mm比色皿，以纯水为参比，测定吸光度。绘制标准曲线，从曲线上查得水样中肼的质量。

2.4.2.2 高浓度样品的校准曲线绘制

取7支比色管，分别加入肼标准使用液(2.3.2.3)0.00、0.10、0.20、0.40、0.80、1.00和2.00 mL，用盐酸(2.3.2.1)稀释至10 mL。向标准管内加入3.0 mL对二甲氨基苯甲醛溶液(2.3.2.5)，混匀。放置20 min后，于460 nm波长，用30 mm比色皿，以纯水为参比，测定吸光度。绘制标准曲线，从曲线上查得水样中肼的质量。

2.4.3 水合肼测定

吸取酸化水样10.0 mL于25 mL具塞比色管中。向水样内加入3.0 mL对二甲氨基苯甲醛溶液(2.3.2.5)，混匀。放置20 min后，于460 nm波长，选择50 mm(30 mm)比色皿，以纯水为参比，测定吸光度。

用盐酸(2.3.2.1)代替酸化水样作空白试验，按(2.4.3)进行测定。空白试样与样品同批测定。

2.5 计算

水合肼浓度按式2计算。

(2)

式中：ρ(N2H4·H2O)——水样中水合肼(以N2H4·H2O计)的质量浓度，mg/L；m——从标准曲线上查得水样中肼(以N2H4计)的质量，μg；V——水样体积，mL；1.56——1 mol肼(N2H4)相当于1 mol水合肼(N2H4·H2O)的质量换算系数。

3 结果与讨论

3.1 反应体系酸度对测定结果的影响

准确吸取肼标准工作液(2.3.2.4)1.0 mL，用不同浓度的盐酸稀释至10 mL，加3 mL对二甲氨基苯甲醛，混匀，放置20 min，460 nm，50 cm比色皿测定。

不同酸度对应的吸光度值见表1。由表1可见，吸光度值的大小，随着盐酸酸度的增大而降低，且酸度越低，灵敏度越高。同时，盐酸浓度在0.5～1.0 mol/L之间，吸光度相对稳定。故优化方法选择0.5 mol/L的盐酸作为反应体系酸度[3]，以此提高方法灵敏度。

表1 不同浓度酸度对显色的影响

3.2 保存天数对测定结果的影响

分别对饮用水、地表水、废水根据优化方法的要求加酸保存，并对其进行多天测定，分析步骤同2.4.3，结果见表2。由表2可见，水样酸度为0.5 mol/L 时，保存天数≤3 d，水合肼浓度基本无变化。

表2 保存天数对测定结果的影响 mg/L

3.3 显色剂用量对测定结果的影响

准确吸取肼标准工作液(2.3.2.4)2.0 mL，用0.5 mol/L盐酸稀释至10 mL，加不同量的对二甲氨基苯甲醛，混匀，放置20 min，460 nm，50 cm比色皿测定，见表3。由表3可见，显色剂用量在2～8 mL之间，吸光度稳定。故优化方法减少显色剂添加量，用量由5 mL降至3 mL，以此降低方法检出限。

表3 显色剂添加量对测定结果的影响

3.4 对二甲氨基苯甲醛试剂对测定结果的影响

显色剂组分为：乙醇、盐酸、对二甲氨基苯甲醛、蒸馏水。其中，对二甲氨基苯甲醛试剂稳定性较差，放置时间过久，容易潮解，导致颜色变深或出现沉淀，故空白吸光度值主要由其贡献。因此，实验前必须对显色剂做消耗性材料检验，选择空白吸光度值低的试剂。

3.5 校准曲线测定

对于低浓度样品，采用50 mm比色皿，测定范围(以肼计)为0.002～0.030 mg/L；对于高浓度样品，采用30 mm比色皿，测定范围(以肼计)为0.010～0.200 mg/L，按照2.4.2的操作步骤，分别绘制低、高浓度校准曲线，见表4和表5。结果表明，低浓度回归方程Y=1.037 1X+0.003 6，相关系数为0.999 3；高浓度回归方程Y= 0.548 1X-0.005 8，相关系数为0.999 6。

表4 低浓度校准曲线

表5 高浓度校准曲线

3.6 检出限测定

根据检出限计算方法[4]，方法检出限是吸光度(扣除空白)为0.010相对应的浓度值，即测定范围(以肼计)为0.002～0.030 mg/L，方法检出限为0.000 6 mg/L(以肼计)，折算成水合肼方法检出限为0.001 0 mg/L；测定范围(以肼计)为0.010～0.200 mg/L，方法检出限为0.002 9 mg/L(以肼计)，折算成水合肼方法检出限为0.004 5 mg/L。

3.7 精密度测定

对标准样品、饮用水、地表水、废水，按照2.4.3的操作，重复测定6次，见表6，相对标准偏差在1.62%～15.49%之间。

表6 不同浓度水样的精密度试验

3.8 准确度测定

对0.010、0.050和0.200 mg/L的肼标准样品，按照2.4.3的操作，重复测定6次，相对误差在0.25%～3.00%之间，结果见表7。

表7 不同浓度标准样品的准确度试验

3.9 加标回收测定

空白加标量按检出限(0.000 6 mg/L)的4倍和6倍加入，标样加标量按与检出量浓度相近加入。测定步骤与2.4.3相同,结果见表8。由表8可见，空白加标回收率范围在105%～108%之间，标样加标回收率范围在81.0%～106%之间。

表8 空白及标样的加标回收试验

对不同种类水样进行加标回收试验，结果见表9。由表9可见，饮用水、地表水回收率范围在103%～106%之间，废水回收率范围在81.0%～117%之间。

表9 不同种类水样的加标回收试验

3.10 不同种类废水的精密度、准确度测定

根据本地工业废水的特点，选择印染废水、制药废水、污水厂废水、电镀废水等4种废水，进行精密度、准确度试验，结果见表10。由表10可见，利用优化方法，重复测定工业废水6次，相对标准偏差在2.50%～7.33%之间，回收率范围在81.0%～120%之间。

表10 不同种类废水的精密度、准确度试验

4 结语

通过降低显色剂用量和反应体系酸度，增加比色皿厚度和低浓度校准曲线，将对二甲氨基苯甲醛分光光度法测定水合肼的检出限由0.007 8 mg/L降至0.001 0 mg/L，大大提高了低浓度样品测定的准确性[5-6]。对于低浓度样品，采用50 mm比色皿，方法检出限为0.001 0 mg/L，测定范围(以肼计)为0.002～0.030 mg/L；而高浓度样品，采用30 mm比色皿，方法检出限为0.004 5 mg/L，测定范围(以肼计)为0.010～0.200 mg/L。

优化方法适用饮用水、地表水、废水的多种水样的测定，且其线性关系良好、方法检出限低、灵敏度高，相对标准偏差在1.62%～15.49%之间，饮用水、地表水回收率在103%～106%之间，废水回收率在81.0%～117%之间，精密度及准确度较高，能满足实际监测工作的需要。

[1] 国家标准化管理委员会. GB/T 5750.8-2006 生活饮用水标准检验方法有机物指标[S].北京:中国标准出版社,2007.

[2] 环境保护总局,国家质量监督检验检疫总局.GB 3838-2002地表水环境质量标准[S].北京:中国环境科学出版社,2002.

[3] 华蕾,董淑英,袁玉璐.水中水合肼测定方法改进——对二甲氨基苯甲醛的分光光度法[J].卫生研究,1993,22(2):90-93.

[4] 环境保护部.HJ 168-2010 环境监测 分析方法标准制修订技术导则[S].北京:中国环境科学出版社,2010.

[5] 王媛媛,王玲玲,李丹,等.分光光度法测定水中活性氯的方法研究与改进[J].环境监控与预警,2012,4(5):21-22.

[6] 凌彦群,阚莉,戴秀英,等.差示分光光度法在水质监测中的应用[J].环境监控与预警,2013,5(4):30-31.

Optimization of the Detection Limit of Hydrazine Hydrate in Water by Spectrophotometric Method

DING Jia, TENG Kai-ling

(ShaoxingEnvironmentalMonitoringCenter，Shaoxing,Zhejiang312000，China)

The paradime thylaminobenzaldehyde spectrophotometric method was used for the determination of hydrazine hydrate in water and its detection limit was optimized. The dose of chromogenic agent was reduced from 5.0 mL to 3.0 mL, the thickness of cuvette was increased from 30 mm to 50 mm, the acidity of the water samples was reduced from 1 mol/L to 0.5 mol/L, and the amount of sampling points at low concentrations on the calibration curve was increased all of which were used to optimize the detection limit. The experimental results showed that the optimized detection limit decreased significantly from 0.007 8 mg/L to 0.001 0 mg/L. The precision and recovery rate could both meet the requirements of the specification, which guaranteed the accuracy of the determination of water samples at low concentration.

Hydrazine hydrate; Paradime thylaminobenzaldehyde spectrophotometric method; Detection limit

2014-12-18；

2015-05-26

丁佳(1982—)，女，工程师，本科，从事环境监测工作。

O657.32；X832

B

1674-6732(2015)04-0019-05