浊点萃取-荧光光度法测定水中的苯酚

王红艳 王 聪 苏永祥 许文文 章林霞

（宿州学院化学化工学院，宿州学院自旋电子与纳米材料安徽省重点实验室，安徽宿州234000）

浊点萃取-荧光光度法测定水中的苯酚

王红艳 王 聪 苏永祥 许文文 章林霞

（宿州学院化学化工学院，宿州学院自旋电子与纳米材料安徽省重点实验室，安徽宿州234000）

基于非离子表面活性剂Triton X-100，以浊点萃取结合荧光光度法测定水中的苯酚，考察影响浊点萃取的各种因素。在pH＝3.0的磷酸氢二钠-磷酸二氢钾缓冲溶液中，采用2.0mL Triton X-100（5%）、82℃平衡温度、8min平衡时间的条件下，苯酚被萃取到Triton X-100表面活性剂相与水相分开，用于环境水样中苯酚的测定，结果令人满意。

苯酚；浊点萃取；荧光光度法；环境水样

0 前言

酚类化合物具有致癌、致畸、致突变的潜在毒性［1］。苯酚是含酚废水中有毒有害物质的主要成分，因其来源广，危害大，国家环保局已将其列为环境监测的重要项目［2］。测定苯酚方法主要有蒸馏萃取分光光度法、高效液相色谱法、紫外可见分光光谱法、荧光光度法、化学发光法等［3-5］，除分光光度法外，其余方法均需要复杂的样品前处理过程和昂贵的检测仪器［6-7］。分光光度法所需仪器简单，操作简便，但它的灵敏度不佳［8］。若结合适当的分离富集手段，则可大大提高分光光度法的灵敏度［9］。

传统的液-液萃取技术操作步骤繁琐，萃取过程中需要用有机溶剂，不仅耗费人力资源还会污染环境，浊点萃取法弥补了传统萃取技术的缺陷［10-13］。浊点萃取法目前已广泛应用于分析化学领域，但是浊点萃取与荧光光度法联合使用测定污染物的报道很少。本实验在磷酸氢二钠-磷酸二氢钾缓冲溶液中，用非离子表面活性剂Triton X-100浊点萃取苯酚，结合荧光光度法进行测定，建立了浊点萃取-荧光光度法测定水中苯酚的方法。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

F-4500型荧光分光光度计（日本日立公司）；TE2145型电子天平（赛多利斯科学仪器北京有限公司）；HH-1型恒温水浴锅（常州国华电器有限公司）；80-2型电动离心机（金坛市金城国胜实验仪器厂）；玻璃仪器气流烘干机（巩义市英峪予华仪器厂）；DHG-9030A型电热恒温鼓风干燥箱（上海精宏实验设备有限公司）；JK-450B型超声波清洗器（合肥金尼克机械制造有限公司）；恒温搅拌油浴锅（金坛市天竟实验仪器厂）；PHS-3CT精密酸度计（上海大普仪器有限公司）；SYZ-550型石英亚沸高纯水蒸馏器（金坛市江南仪器厂）。

苯酚、Triton X-100乳化剂、磷酸氢二钠、磷酸二氢钾、丙酮、无水乙醇、无水乙醇钠、冰乙酸、氯化钠、正己烷、氢氧化钠等试剂均为分析纯试剂；实验用水为石英亚沸二次水。

1.2 实验方法

在10mL离心管中加入5.0mL苯酚溶液（条件实验浓度为0.25mg/L）或样品，2.0mL Triton X-100溶液，1.0mL pH为1.0～5.0的磷酸氢二钠-磷酸二氢钾缓冲溶液，振荡，摇匀。置82℃恒温水浴中加热8min，取出，趁热以3 500r/min转速离心10min。分相后的溶液置于冰水中冷却5min，弃去上层水相，下层有机相变成粘滞的液相，加水至5mL，转移至比色皿中，测定其荧光强度。

2 结果与讨论

2.1 苯酚的激发光谱和发射光谱

用F-4500型荧光分光光度计测定待测物质时，只有找到其最佳的激发波长和发射波长，才能获得较高的灵敏度。因此首先在荧光光度计上分别扫描苯酚溶液的激发光谱和发射光谱，结果如图1和图2所示。可以看出苯酚的激发波长为273.0nm，发射波长为301.0nm，因此测定苯酚时选用波长为273.0/301.0nm。

图1 苯酚的激发光谱图Figure 1 Fluorescence excitation spectra of phenol.

图2 苯酚的发射光谱图Figure 2 Fluorescence emission spectra of phenol.

2.2 酸度的选择

2.2.1 酸度对荧光强度的影响

以磷酸氢二钠-磷酸二氢钾缓冲溶液调节溶液pH值，考察不同pH值条件下苯酚荧光强度的变化，结果如图3。可以看出，苯酚在pH为1.0至8.0时，荧光较强且稳定；pH值超过8.0后，荧光强度急剧减弱。因此可选择pH＝1.0～8.0作为苯酚测定酸度。原因可能是因为苯酚溶液为弱酸性，离解作用对荧光的性质有影响，离解的苯酚不会产生荧光，未离解的苯酚会产生荧光［14］。利用苯酚这一荧光特性，可以在强酸性条件下测定苯酚的含量。

2.2.2 酸度对萃取率的影响

在pH为1.0～8.0的磷酸氢二钠-磷酸二氢钾缓冲溶液中，考察pH值对苯酚萃取率的影响，如图4所示。从图4可以看出，在pH＝1.0～3.0时，随着pH值增加，进入胶束相的苯酚量增多，萃取率增大；当pH值大于3.0时，随着pH值增大，萃取率减小。当pH＝3.0时，萃取率最大。这可能是因为苯酚是一种弱酸，会发生电离。当pH值较小时，不利于苯酚的电离，与水分子形成氢键的能力会降低，有利于苯酚进入胶束相；当pH值较大时，苯酚的电离程度较大，与水分子形成氢键的能力增大不利于苯酚进入胶束相，萃取率会降低。因此实验选用缓冲溶液pH值为3.0。

图3 溶液pH值对荧光强度的影响Figure 3 Effects of pH on fluorescence intensity.

图4 溶液pH值对萃取率的影响Figure 4 Effects of pH on extraction rate.

2.3 试剂用量对萃取率的影响

2.3.1 Triton X-100用量对萃取率的影响

Triton X-100用量对萃取率的影响见图5。结果表明，随着Triton X-100用量增加，萃取率先增大后减小，当Triton X-100用量为2.0mL时，苯酚的萃取率最高。因而实验选用2.0mL作为Triton X-100的最佳用量。

2.3.2 苯酚初始浓度对萃取率的影响

苯酚初始浓度对萃取率的影响见图6。图6可以看出，随着苯酚浓度增大，萃取率呈现降低的趋势，但降低的趋势不明显。

2.4 加热时间对苯酚萃取率的影响

图7为加热时间对苯酚萃取率的影响。结果发现，加热时间少于8min时，萃取率随着加热时间的增加而增大；加热时间为8min时，溶液的萃取率达到最大；之后随着加热时间的增加萃取率反而减小。故选择加热时间为8min。文献资料显示适当延长加热时间有利于形成较稳定的富胶束相。

图5 Triton X-100用量对萃取率的影响Figure 5 Effects of Triton X-100content on extraction rate.

图6 苯酚初始浓度对萃取率的影响Figure 6 Effects of initial phenol concentration on extraction rate.

图7 加热时间对萃取率的影响Figure 7 Effects of heating time on extraction rate.

2.5 平衡温度对萃取率的影响

浊点萃取的平衡温度通常要求高出浊点温度15～20℃。实验考察了75～95℃范围内不同的平衡温度对萃取率的影响，结果见图8。由图8可以看出，当平衡温度为82℃时，苯酚的萃取率达到最大；高于90℃后，苯酚萃取率基本保持不变。故实验选择平衡温度为82℃。

图8 平衡温度对萃取率的影响Figure 8 Effects of equilibrium temperature on extraction rate.

2.6 标准曲线的绘制

对系列浓度的苯酚标准溶液按实验方法进行浊点萃取后测定，以质量摩尔浓度（C，μg/mL）为横坐标、荧光强度（F）为纵坐标绘制标准曲线。结果表明，苯酚浓度在0.01～0.50μg/mL时其浓度与荧光强度线性关系良好，线性回归方程为F＝0.279 5＋119.321 2C，相关系数R＝0.999 44（图9）。以10次空白测定值标准偏差的3倍除以斜率（3Sb/K）计算方法检出限为0.01μg/mL。分别对0.25μg/mL和0.50μg/mL苯酚标准溶液平行测定3次，结果的相对标准偏差RSD分别为2.0%和3.0%，平均回收率分别为99.1%和99.5%。

2.7 干扰物质的影响

考察了常见无机离子和可能共存的有机物对测定的干扰。对于0.50μg/mL的苯酚溶液，当相对误差在4%～5%时，300倍以上的Ca2＋，Mg2＋，Cu2＋，Fe2＋，Zn2＋，500倍以上的Na＋，K＋，Cl-不干扰测定，20倍以上的苯甲酸不产生干扰。2倍以上的二苯酚会产生干扰，可考虑利用同步荧光技术消除。

3 样品测定

在优化的实验条件下对自来水、河水、湖水等样品中的苯酚含量进行测定，并在各自溶液中加入适量的标准溶液，记录其中苯酚的荧光强度值，根据标准曲线计算样品中苯酚的含量，并计算加标回收率，结果见表1。

表1 样品测定结果Table 1 Analytical results of phenol in water samples /（μg·mL-1）

4 结论

Triton X-100作为浊点萃取剂具有价格低廉、有利于离心分离、密度较高、浊点温度低等优点。本实验基于非离子表面活性剂Triton X-100，采用浊点萃取-荧光光度法测定水中的苯酚，在激发波长为273.0nm，发射波长为301.0nm处有较高的荧光强度。在pH＝3.0的磷酸氢二钠-磷酸二氢钾缓冲溶液中，5%的Triton X-100用量2.0mL、平衡温度为82℃，平衡时间为8min、苯酚溶液用量为5mL的条件下有较好的萃取率。常见无机离子和可能共存的有机物无干扰。在最佳实验条件下，苯酚被萃取到Triton X-100表面活性剂相并与水相分开。该方法具有快速、准确、高选择性、高灵敏度的特点，适用于环境水样中痕量苯酚的测定。

［1］刘青，王灿，赵长春，等.浊点萃取分离富集荧光光度法测定水中α-萘酚［J］.环境监测管理与技术（TheAdministrationandTechniqueofEnvironmentalMonitoring），2009，21（2）：34-36.

［2］严平，杨晓帆.高效液相色谱法测定废水中的苯酚［J］.西南民族大学学报：自然科学版（JournalofSouthwest UniversityforNationalies：NaturalScienceEdition），2009，35（6）：1224-1227.

［3］牛晓梅.蘑菇罐头中的浊点苯甲酸萃取-高效液相色谱测定法［J］.职业与健康（OccupationandHealth），2011，27（24）：2870-2871.

［4］朱霞石，朱小红，赵亮，等.浊点萃取-紫外可见分光光度法分析苯酚［J］.分析仪器（AnalyticalInstrumentation），2006（1）：32-34.

［5］张文伟，辛长波，李晓辉，等.荧光光度法直接测定环境水中的苯酚和苯胺［J］.分析试验室（ChineseJournalof AnalysisLaboratory），2000，19（5）：37-39.

［6］申进朝，邵学广.浊点萃取技术及其在有机化合物分离分析中的应用［J］.化学进展（ProgressinChemistry），2006，18（4）：482-487.

［7］梁沛，李静.浊点萃取技术在金属离子分离和富集以及形态分析中应用的进展［J］.理化检验：化学分册（Phys-icalTestingandChemicalAnalysisPartB：Chemical Analysis），2006，42（7）：582-587.

［8］丁宗庆，吕丽丽，徐晖.浊点萃取分光光度法测定水样中痕量铁［J］.应用化工（AppliedChemicalIndustry），2008，37（12）：1506-1507，1516.

［9］李静.浊点萃取技术在金属离子分离富集及形态分析中的应用［D］.武汉：华中师范大学，2004.

［10］朱圆圆.非离子表面活性剂浊点萃取痕量金属元素的研究［D］.上海：同济大学，2008.

［11］王红艳，代如梅，王聪.浊点萃取-分光光度法测定痕量NO2-［J］.分析试验室（ChineseJournalofAnalysis Laboratory），2012，31（1）：84-86.

［12］丁宗庆，张琼瑶.浊点萃取光度法测定水样中亚硝酸根［J］.化学研究与应用（ChemicalResearchand Application），2009，21（7）：1083-1085.

［13］朱小红.浊点萃取-光谱分析应用研究［D］.扬州：扬州大学，2006.

［14］谭晓燕，黎国兰，李松，等.水中痕量苯酚的微波萃取气相色谱分析［J］.化学研究与应用（ChemicalResearch andApplication），2009，21（7）：1067-1069.

Determination of Phenol with Cloud Point Extraction by Spectrofluorimetric Method

WANG Hongyan，WANG Cong，SU Yongxiang，XU Wenwen，ZHANG Linxia
（DepartmentofChemistryandChemical-Engineering，AnhuiKeyLaboratoryofSpinElectronand Nanomaterials，SuzhouUinviersity，Suzhou，Anhui234000，China）

Based on a non-ionic surface active agent，TritonX-100，the research presents an analytical method for the determination of phenol in water using cloud point extraction by spectrofluorimetry.Experimental parameters were investigated and the optimized conditions were obtained as follows：the reaction of medium was the potassium dihydrogen phosphate buffer solution at pH＝3.0，the dosage of Triton X-100（5%）was 2.0mL，the equilibrium temperature was 82℃，and the equilibrium time was 8min.Under the optimum experimental conditions，phenol was extracted from aqueous phase into surfactant phase by Triton X-100.The method had been successfully used to determine the content of phenol in environmental water samples with satisfactory results.

phenol；cloud point extraction；spectrofluorimetry；environmental water samples

O657.34；TH744.16

A

2095-1035（2015）03-0011-05

2015-04-27

2015-07-07

安徽省自然科学基金项目（1408085MB40，1408085QB41）；省级大学生创新创业训练计划项目（201310379039，AH20141037906）资助

王红艳，女，教授，主要从事环境分析化学研究。E-mail：suzhouwhy＠163.com

10.3969/j.issn.2095-1035.2015.03.004