流动注射荧光法测定工业废水中的邻苯二胺

王冬梅

（巢湖学院化学与材料工程学院，安徽 巢湖 238000）

流动注射荧光法测定工业废水中的邻苯二胺

王冬梅

（巢湖学院化学与材料工程学院，安徽 巢湖 238000）

用葫芦脲［7］作为增敏试剂，本文研究了一种新型的流动注射荧光法测定工业废水中的痕量邻苯二胺的方法。实验表明：在适量葫芦脲［7］的包结下，邻苯二胺的荧光有显著增强。在最优化实验条件下，该方法的线性范围是0.09～7.5μmol L-1，检出限为0.048μmol L-1，进样频率为60 h-1，此方法简单、快速、灵敏，实验结果令人满意。

流动注射荧光法；邻苯二胺；葫芦脲［7］

邻苯二胺（OPD）作为一种重要的化工原料和化工中间体，广泛应用于染料工业，医药和农药中［1］。然而，众所周知，邻苯二胺具有毒性、致癌性和致畸性，对环境和人体健康危害极大［2］，因此，如何测定和控制废水中的邻苯二胺含量就显得尤为重要。目前测定邻苯二胺的方法有离子交换法［3］、毛细管气相色谱法［4］、分光光度法［5］、催化极谱法［6］、催化动力学法［7］、循环伏安法［8］等等。但是这些方法往往需要复杂的预处理或是繁琐的人工操作，同时检出限较高（＞0.1 μmol L-1）。与这些方法相比，流动注射荧光法不仅能实现自动在线分析，而且具有荧光法的高灵敏度和高选择性，此外，还具有快速，重复性强［9-12］等优点。目前此方法用于测定邻苯二胺还未见报道。

葫芦脲［n］（CB［n］），为继冠醚、环糊精和杯芳烃的超分子体系后的第四代超分子主体化合物。它是一种具有两端开口空腔的葫芦状大环化合物（见图1），由于其良好的客体包结性质，近年来受到了越来越多的关注［13］。在葫芦脲家族中，葫芦脲［7］应用最为广泛。比如Pozo［14-15］在2011年成功的用葫芦脲［7］和多菌灵的主客体包结来测定多菌灵。山西师大的杜立明也报道了利用葫芦脲［7］和L-苯丙氨酸的包结作用荧光法测定L-苯丙氨酸［16］。最近周运友课题组又报道了用葫芦脲［7］作为荧光增敏剂分别在水中和奶中测定三聚氰胺［17］。

这里，我们构建了一个用葫芦脲［7］作为有效增敏剂，采用流动注射来测定邻苯二胺的动力学荧光法。让我们欣喜的是，葫芦脲［7］对邻苯二胺展现了很好的识别性并能显著提高其荧光强度，并且测定非常快速（进样频率为60h-1）。虽然流动注射和葫芦脲的应用多见报道，但用葫芦脲［7］作为分析试剂，用流动注射荧光法来测定邻苯二胺还是首次。这一研究也为进一步研究葫芦脲提供了有用的信息。

图1 葫芦脲的结构

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

日本Shimadzu RF-5301型荧光光谱仪 （仪器附有氙灯，150μL流动池，1.0×1.0cm2的四通光石英比色皿），流动注射仪（IFFM-E，西安瑞迈）（仪器附有八通道旋转换向阀和两个蠕动泵）

葫芦脲［7］根据文献合成［18-19］，经1H NMR，IR确证；邻苯二胺（分析纯，西亚试剂有限公司），葫芦脲［7］和邻苯二胺配制成1.0×10-3mol L-1的水溶液，其他试剂均为分析纯。

Britton-Robinson缓冲液是使用浓度均为0.04mol L-1H3PO4、HAc、H3BO3所组成的混合酸和0.2mol L-1NaOH溶液配制而成。实验所有用水为石英亚沸水。

1.2 实验过程

1.2.1 荧光测定

准确移取0.4mL的1.00×10-4mol L-1邻苯二胺和适量葫芦脲［7］于10mL容量瓶中，稀释至刻度，摇匀，静置5min测定其荧光光谱。

1.2.2 流动注射分析

流动注射流路如图2所示。用泵2分别将葫芦脲［7］溶液和作为载流的Britton-Robinson缓冲溶液以恒定流速泵入，样品/标准样品由泵1通过换向阀注入载流液中。溶液在反应管（50cm长）中混合，同时生成邻苯二胺和葫芦脲［7］的包结物，用RF-5301记录荧光强度。

图2 检测邻苯二胺的流动注射流路

2 结果与讨论

2.1 荧光光谱性质

如图3所示，邻苯二胺溶液（4.0×10-6mol L-1）有弱的荧光其最大激发及发射波长分别为282 nm和316nm。当加入适量的1.00×10-3mol L-1CB［7］，我们会发现OPD的荧光强度会明显加强同时其最大发射波长会发生红移（316→342 nm）（如图4）。由此前报道可知此时包结物形成［20］。

图3 荧光激发光谱（a）和发射光谱（b）λex=282.0 nm，λem=316.0 nm

图4 不同浓度的葫芦脲［7］对OPD的荧光光谱的影响（pH=7.0）：（1）0.0，（2）0.4，（3）1.0，（4）4.0×10-5mol L-1

为了利用OPD和CB［7］的包结作用建立一种流动注射分析法我们使用了图2中所示的系统，图5所表示的是在有无CB［7］存在的情况下OPD的流动注射荧光光谱，可以看到当加入CB［7］后相对荧光强度（△F）可以增强五倍。虽然已有基于包结作用利用荧光光谱来测定OPD的报道［21］，但本文由于利用了流动注射自动进样的高稳定性和准确性使得所建方法更加快速、灵敏。

图5 流动注射荧光光谱

2.2 优化反应条件

2.2.1 pH的影响

pH会影响邻苯二胺的质子化程度和CB［7］-OPD的包结过程，实验发现在碱性条件下CB［7］-OPD的荧光强度非常弱，所以实验中我们只研究了p H范围在2.0-7.0时CB［7］-OPD这一体系的荧光强度。在图6中可以看到pH在2.0-6.0范围内变化时荧光强度只发生很微小的变化，但是当pH为7.0时荧光强度显著下降，所以本实验中所有的数据都是在pH=6.0的情况下测得的。

图6 pH值对包结物的影响COPD=4.0×10-6molL-1，CCB［7］=1.0×10-4mol L-1

2.2.2 葫芦脲［7］浓度的影响

在上述条件及OPD为4.0×10-6mol L-1时研究了当CB［7］浓度在1.0×10-5mol L-1～5.0×10-4mol L-1范围内变化时峰高的变化，发现随着CB［7］含量的增加荧光强度逐渐增强，但当CB［7］的浓度增加到1.0×10-4mol L-1时再增加CB［7］的浓度，峰强不会发生明显的改变，所以我们采用1.0×10-4mol L-1的CB［7］做进一步的实验。

2.2.3 进样量的影响

在上述实验条件的基础上，我们研究了进样量在80-150μL范围内的荧光信号的变化。如我们所料，进样量增加，荧光强度也随之增强。最大强度出现在进样量135μL时。

2.3 校准曲线、精密度和检出限

在上述最优化条件下测定一系列浓度的邻苯二胺，绘制标准曲线。结果表明，相对荧光强度与邻苯二胺的浓度线性范围为0.09μmol L-1～7.5μmol L-1（如图 7）。 线性方程为△F=-4.83335×10-6+2.12457×C（△F是相对荧光强度，C是邻苯二胺浓度（10-7mol L-1）），相关系数R= 0.9993（n=7）检出限为0.048μmol L-1（11个空白测量的标准偏差），此时进样频率为60h-1。对浓度为0.4 μmol L-1邻苯二胺的标准溶液进行11次平行测定，相对标准偏差为1.2%。

图7 邻苯二胺测定流动注射荧光光谱（插图为邻苯二胺测定校准曲线）

2.4 干扰试验

为探讨所建方法测定实际样品的可行性，研究了可能共存物和共存离子对检测结果的影响。当测定0.4 μmol L-1的邻苯二胺溶液时，以荧光强度变化不超过±5%为不干扰，结果如表1。结果表明，多数物质在较大浓度下都不干扰测定。少量有机物如间苯二胺，对苯二胺，邻氨基苯甲酸有一定影响。

表1 干扰实验结果

2.5 样品分析

使用标准加入法对四个工业废水样品进行了测量，结果如表2。四个样品相对误差小于1.5%。结果表明，此包结作用用于流动注射检测邻苯二胺具有高选择性和灵敏度。

表2 样品测定结果n=6

3 结论

我们建立了一种流动注射荧光法测定工业废水中的邻苯二胺的新方法。利用葫芦脲［7］对邻苯二胺具有很好的识别性从而形成包结物，有效的提高了邻苯二胺的荧光强度，该方法灵敏度高，重现性好，精密度、准确度比较好，实验结果令人满意。

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DETERMINATION OF O-PHENYLENEDIAMINE IN INDUSTRIAL EFFLUENT THROUGH FLOWING INJECTION FLUORIMETRIC METHOD

WANG Dong-mei
（College of Chemistry and Material Engineering，Chaohu College，Chaohu Anhui 238000）

This paper is aimed at studying a new method for determining the trace of o-diaminobenzene through using cucurbituril［7］as the sensitization reagent and adopting the flowing injection fluorimetric method.The experiment shows that the fluorescence of o-phenylenediamine could be remarkably enhanced in the appropriate cucurbituril［7］.Under the optimal experimental conditions，the linear range is 0.09-7.5 μmol L-1.The detection limit is 0.048 μmol L-1with a sampling rate of 60 h-1. The proposed method is simple and convenient to determine o-phenylenediamine in industrial effluent with satisfactory results.

flowing injection fluorimetric method；o-phenylenediamine；cucurbituril［7］

陈小举

O657.3

A

1672-2868（2015）03-0048-06

2014-08-15

安徽高校省级自然科学基金项目（项目编号：KJ2013Z232）

王冬梅（1984-），女，安徽巢湖人。巢湖学院化学与材料工程学院，实验师。研究方向：流动注射荧光分析。