污水中镉含量的分光光度法测定

沈昱，吴艳波，刘淑红，王连峰(大连交通大学环境与化学工程学院，辽宁大连116028)*

污水中镉含量的分光光度法测定

沈昱，吴艳波，刘淑红，王连峰
(大连交通大学环境与化学工程学院，辽宁大连116028)*

选用镉-碘化钾-罗丹明B多元络合物显色体系，分光光度法测定污水中镉的含量.研究结果表明:向待测镉标准溶液中加入1.0 mol/L硫酸溶液3.0 mL，碘化钾-抗坏血酸溶液4.0 mL和10 g/L聚乙烯醇-1750溶液2.0 mL，加入显色剂0.5 g/L罗丹明B溶液1.8 mL，摇匀放置10 min后，在600 nm波长处测定吸光度，镉的质量浓度在0～1.0 mg/L范围内符合朗伯-比尔定律，标准曲线相关系数R2为0.993 3，加标回收率为98.75%～102.50%.

镉测定;分光光度法;多元络合物

0 引言

镉( Cd)属于锌族元素，是继汞、铅之后污染环境、威胁人类健康的第三种金属元素，因此人们对污水中镉含量测定方法的研究愈加重视［1］.目前镉的分析方法主要有显色络合物的分光光度法［2-4］，火焰［5-8］及石墨炉［9-10］原子吸收光谱法以及电化学分析方法［11-12］等.原子吸收光谱法具有测定快速、干扰少、应用范围广等特点，但仪器比较昂贵，运行维护的费用也较高.在环境监测中常用的是双硫腙分光光度法，这是水质镉测定的国家标准方法［2］，但其中使用剧毒的氰化钾和毒性较大的氯仿，给操作者带来危害，并且手续繁琐，操作费时.本文研究了多元络合物水相直接分光光度法测定镉含量，分别考察了酸度条件、稳定剂的加入量、显色剂用量、显色时间等条件对测定结果的影响，确定了多元络合物显色分光光度法测定镉含量的最佳条件，测定出了标准曲线及加标回收率.

1 实验方法

1.1主要试剂及仪器

硫酸镉，浓硫酸，碘化钾，抗坏血酸，聚乙烯醇，罗丹明B(均为分析纯)，电子天平(梅特勒-托利多仪器有限公司)，2000型分光光度计(尤尼柯(上海)仪器有限公司).

1.2吸收光谱曲线的测定

向50 mL容量瓶中加入一定量的镉标准溶液，再加入一定量的1.0 mol/L硫酸溶液和碘化钾-抗坏血酸溶液，混匀;加入一定量的10 g/L聚乙烯醇-1750溶液，0.5 g/L罗丹明B溶液，用水稀释至刻度，摇匀，放置10 min.以试剂空白作参比，用1 cm比色皿，在波长570～680 nm范围内测定吸光度.

1.3测定条件的选择

分别考察溶液酸度、碘化钾－抗坏血酸用量、罗丹明B用量以及聚乙烯醇用量对显色反应的影响，确定最佳测定条件.

1.4标准曲线的测定

取5个50 mL容量瓶，分别加入10 mg/L镉标准溶液1.00、2.00、3.00、4.00、5.00 mL，在最佳条件下显色，放置10 min.以试剂空白作参比，用1 cm比色皿，在所选择的测定波长下测定每份溶液的吸光度，绘制吸光度-浓度标准曲线.测定分别加入1.0 mol/L硫酸溶液3 mL，摇匀;再加入碘化钾-抗坏血酸溶液4 mL，摇匀;再加入10 g/L聚乙烯醇-1750溶液2 mL，摇匀;再加入0.5 g/L罗丹明B溶液1.8 mL，轻轻摇匀，用水稀释至刻度，摇匀.

2 实验结果与讨论

2.1显色反应测定条件的选择

2.1.1测定波长的选择

从波长570～680 nm测定显色液以及试剂空白的吸收光谱曲线，如图1所示.以水为参比，试剂空白的吸收光谱曲线的吸光度从570 nm开始快速下降，到610 nm处吸光度达到0.而以试剂空白为参比，显色液的吸收光谱曲线，吸光度从570 nm开始逐渐增大，在594 nm处达到最大值0.309，之后逐渐下降;但在波长为594 nm时，试剂空白吸光度为0.032，干扰较大，当在波长600 nm时显色液的吸光度为0.292，试剂空白的吸光度为0.018，干扰较小.根据吸收最大，干扰最小的原则，我们选择600 nm作为测定显色液吸光度的最佳波长.

图1 显色液及试剂空白的吸收光谱曲线

2.1.2酸度对待测溶液吸光度的影响

通过改变显色液中硫酸的加入量考察吸光度的变化，如图2所示.硫酸用量从0增加到5 mL显色液的吸光度逐渐增大.当硫酸的用量为3 mL时显色液的吸光度为0.475;当硫酸的用量为4 mL时显色液的吸光度为0.477，增加程度不大;再增加硫酸的用量显色液的吸光度反而有所下降.综合考虑我们选择硫酸的最佳用量为3 mL.

图2 硫酸用量的影响

2.1.3碘化钾-抗坏血酸用量对待测溶液吸光度的影响

通过改变显色液中碘化钾-抗坏血酸的加入量考察吸光度的变化，如图3所示.当碘化钾-抗坏血酸的用量从0增加到6 mL过程中，吸光度逐渐增大，用量再继续增加到8 mL时吸光度反而下降.在碘化钾-抗坏血酸的用量为2、4、6 mL时，溶液的吸光度值都较大，从效果和经济性两个角度综合考虑，选择碘化钾－抗坏血酸的最佳用量为4 mL.

图3 碘化钾-抗坏血酸用量的影响

2.1.4罗丹明B用量对待测溶液吸光度的影响

如图4所示，当罗丹明B用量从1 mL增加到1.8 mL时溶液的吸光度快速增大，用量继续增加到2 mL和2.5 mL时，吸光度变化不大，当用量再继续增加到3 mL时吸光度反而迅速减小.因此，选择罗丹明B的最佳用量为1.8 mL.

图4 罗丹明B用量的影响

2.1.5聚乙烯醇用量对待测溶液吸光度和稳定性的影响

图5为加入不同量聚乙烯醇，溶液的吸光度随着时间变化的曲线.可以看出当聚乙烯醇用量为1 mL时，在显色时间的前45 min显色液的吸光度值稳定在0.451;继续放置到80 min，溶液吸光度略有下降;继续放置溶液的吸光度值快速下降，溶液的稳定性已经达不到要求.当聚乙烯醇用量为2 mL时，显色的前120 min内溶液的吸光度均为0.475，稳定时间较长，到150 min时吸光度才略有下降.当聚乙烯醇用量为3 mL时，显色的前60 min内溶液的吸光度均为0.484，超过60 min后吸光度逐渐降低.实验结果表明聚乙烯醇对显色体系有良好的增稳效果，通过上述分析可选择聚乙烯醇的最佳用量为2 mL.

图5 聚乙烯醇用量的影响

2.2标准曲线的测定

在上述显色反应的最佳条件下:分别加入1. 0 mol/L硫酸溶液3 mL，碘化钾-抗坏血酸溶液4 mL，10 g/L聚乙烯醇-1750溶液2 mL，再加入0.5 g/L罗丹明B溶液1.8 mL，摇匀，用水稀释至刻度，摇匀.放置10 min，测定每份标准溶液的吸光度，标准曲线如图6所示.由图可知，镉标准溶液的吸光度与浓度的关系在0～1.0 mg/L范围内符合朗伯-比尔定律，相关系数R2=0.993 3，说明线性关系很好.

图6 分光光度法测定镉的标准曲线

2.3加标回收率的测定

按照测定标准曲线的方法，分别测定0.25、0.50、0.75、0.90 mg/L的镉标准溶液的吸光度，从标准曲线上查得每份溶液的镉浓度，并计算出回收率如表1所示.从表中可以看出加标回收率在98.75%～102.50%之间，说明采用多元络合物分光光度法测定水中镉含量的方法准确可靠.因此，本法灵敏度高、简单易行、操作快速、线性关系好、仪器价格便宜，是测定污水中微量镉含量的首选方法.

表1 加标回收率的测定

3 结论

本文选择镉-碘化钾-罗丹明B显色体系，多元络合物分光光度法测定镉含量，得出结论如下:

( 1)通过吸收光谱曲线的测定，选择600 nm作为显色液吸光度测定的最佳波长;

( 2)条件实验结果表明，在待测镉溶液中加入1.0 mol/L硫酸溶液3.0 mL，碘化钾－抗坏血酸溶液4.0 mL和10 g/L聚乙烯醇-1750溶液2.0 mL，加入显色剂0.5 g/L罗丹明B溶液1.8 mL，摇匀放置10 min后，可以得到稳定的紫红色三元络合物显色液;

( 3)配制不同镉浓度的一系列标准溶液，在最佳条件下显色并测定吸光度值，绘制标准曲线.结果表明，镉的质量浓度在0～1.0 mg/L范围内符合朗伯-比尔定律，相关系数R2为0.993 3，加标回收率为98.75%～102.50%.

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［2］中国科学院环境化学研究所.GB/ T 7471－1987水质镉的测定，双硫腙光度法［S］.［s.l.］:［s.n］，1987.

［3］刘本才，赵殊，宋冶，等.显色剂meso-四( 3-甲氧基-4-乙酰氧基苯基)卟啉的合成及其与镉( II)的显色反应［J］.化学试剂，2004，26( 5) : 279-282.

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Determination of Cadmium in Sewage by Spectrophotometry

SHEN Yu，WU Yanbo，LIU Shuhong，WANG Lianfeng
( School of Environmental and Chemical Engineering，Dalian Jiaotong University，Dalian 116028，China)

Cadmium-iodide-rhodamine B complex color system was established for the determination of the content of cadmium in wastewater using spectrophotometric method.The results show that 3.0 ml of sulfuric acid solution ( 1.0 mol/L)，4.0 ml of potassium iodide and ascorbic acid solution and 2.0 ml of polyvinyl alcohol-1750 solution ( 10 g/L) are added to the cadmium standard solutions，and then 1.8 mL of chromogenic agent rhodamine B solution ( 0.5 g/L) is added.The solution is shaked well for determination of absorbance in 600 nm after 10 minutes.The relationship between the absorbance and cadmium concentration follows Lambert Beer law in the range of 0～1.0 mg/L.Correlation coefficient R2of standard curve is 0.993 3，and recovery rates of standard substances are 98.75%～102.50%.

cadmium determination; spectrophotometry; multicomponent complexes

A

1673-9590( 2016) 01-0078-04

2015-06-18

辽宁省教育厅高等学校科学研究计划资助项目( L2013178)

沈昱( 1969－)，女，副教授，博士，主要从事环境催化材料的制备及污染物控制研究

E-mail: shenyu@ djtu.edu.cn.