分光光度法快速测定水中氰尿酸

黄报亮 ,邓金花,2∗ ,秦 惠 ,林昆仑

(1.广东环凯微生物科技有限公司,广州 510663; 2.广东省微生物研究所,广州 510070)

氰尿酸又名三聚氰酸,是20世纪80年代开发的一种重要的精细化工中间体,被广泛用于合成三氯异氰尿酸、氰尿酸-甲醛树脂、环氧树脂、抗氧剂、涂料、油漆、黏合剂、农药除草剂、金属氰化缓蚀剂、高分子材料改性剂等,也可用作游泳池氯稳定剂,还可直接用于尼龙、赛克、燃剂及化妆品的添加剂等。三氯异氰尿酸常被使用在游泳池的循环水系统中,其在水中水解生成次氯酸和氰尿酸,次氯酸起杀菌作用,氰尿酸则起稳定次氯酸从而增强三氯异氰尿酸杀菌效果的作用。然而,随着三氯异氰尿酸不断地加入循环水中,系统内的氰尿酸含量逐渐增大。氰尿酸在循环水中的积累会对三氯异氰尿酸的杀菌效果产生一定影响,同时氰尿酸含量过高对人体也会产生一定的危害。因此,对循环水中氰尿酸的含量进行监测具有重要的意义。

目前氰尿酸的测定方法主要有酸碱滴定法、电位滴定法和重量分析法等[1],微量氰尿酸的测定用的是纤维素薄层色谱法[2]或者高效液相色谱法[3],这些方法要么操作繁琐,要么需要用到大型的分析仪器,无法满足快速测定的要求。

文献[4]提到了三聚氰胺能与氰尿酸反应后生成悬浮物,其浊度与氰尿酸的含量成正比。但是该方法的试验结果测定误差大、线性差,反应时间需要10 min,无法满足现场快速测定的要求。

本工作采用分光光度法快速测定水中氰尿酸的含量,通过加入分散剂亚硫酸氢钠使反应产物转换成更稳定的三聚氰胺氰尿酸亚硫酸盐,再加入稳定剂聚乙烯吡咯烷酮,使生成的沉淀物能够均匀分布。本方法测定结果稳定,反应时间只需3 min,而且将所有试剂混合均匀制成单独粉剂包装,可满足现场快速测定的要求,大大提高了分析效率。

1 试验部分

1.1 仪器与试剂

UV-1800 型紫外-可见分光光度计;Master-S型超纯水机。

氰尿酸标准储备溶液:1 000 mg·L－1,称取1.020 4 g氰尿酸(纯度为98%),用适量热水溶解后,冷却至室温,再用水定容至1 L容量瓶中。

氰尿酸标准溶液:50.00 mg·L－1,移取适量的1 000 mg·L－1氰尿酸标准储备溶液,用水稀释而成。

氰尿酸快速测定试剂:将三聚氰胺、亚硫酸氢钠、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、酒石酸、磷酸氢二钠、磷酸二氢钾均置于105 ℃真空干燥至恒重后,过0.425 mm(40 目)筛,按三聚氰胺、亚硫酸氢钠、聚乙烯吡咯烷酮、酒石酸、磷酸氢二钠、磷酸二氢钾的质量分数依次为5.0%,5.0%,3.0%,1.0%,58%,28%称取适量并混合均匀后,用自动包装机分装成每包0.20 g(铝箔包装)的试剂包。

所用试剂均为分析纯,试验用水为纯水。

1.2 试验方法

移取适量的氰尿酸标准溶液或水样于10 mL比色管中,加入1包氰尿酸快速测定试剂,缓慢摇匀并放置3 min,以水为参比,于波长480 nm 处测量吸光度。

2 结果与讨论

2.1 反应体系酸度的选择

试验中移取适量的50.00 mg·L－1氰尿酸标准溶液,向其中加入氰尿酸快速测定试剂,通过改变氰尿酸快速测定试剂中磷酸氢二钠和磷酸二氢钾的质量分数,考察了酸度对反应体系吸光度的影响,结果见图1。

图1 酸度对反应体系吸光度的影响Fig.1 Effect of acidity on absorbance of the reaction system

由图1可知:pH 为4.0时,反应体系的吸光度最高;继续增大p H,反应体系的吸光度下降;pH 为6.0～8.0时,反应体系的吸光度较稳定。试验选择氰尿酸快速测定试剂中磷酸氢二钠和磷酸二氢钾的质量分数依次为58%,28%,此时实际反应体系的pH 为7.0～7.3。

2.2 聚乙烯吡咯烷酮用量的选择

试验中移取适量的50.00 mg·L－1氰尿酸标准溶液,向其中加入氰尿酸快速测定试剂,通过改变氰尿酸快速测定试剂中聚乙烯吡咯烷酮的质量分数,考察了聚乙烯吡咯烷酮用量对反应体系吸光度的影响,结果见表1。

表1 聚乙烯吡咯烷酮用量对反应体系吸光度的影响Tab.1 Effect of amount of polyvinylpyrrolidone on absorbance of the reaction system

由表1可知:随着聚乙烯吡咯烷酮质量分数的升高,反应体系吸光度的平行性越好;聚乙烯吡咯烷酮的质量分数为3.0%～3.5%时,反应体系吸光度的平行性最好;继续升高聚乙烯吡咯烷酮的质量分数,反应体系吸光度的平行性下降。聚乙烯吡咯烷酮质量分数较高时,反应体系的黏度较高,这导致其他试剂的溶解,从而引起反应不够充分,反应体系吸光度的平行性下降。试验选择氰尿酸快速测定试剂中聚乙烯吡咯烷酮的质量分数为3.0%。

2.3 亚硫酸氢钠用量的选择

试验中移取适量的50.00 mg·L－1氰尿酸标准溶液,向其中加入氰尿酸快速测定试剂,通过改变氰尿酸快速测定试剂中亚硫酸氢钠的质量分数,考察了亚硫酸氢钠用量对反应体系吸光度的影响,结果见表2。

表2 亚硫酸氢钠用量对反应体系吸光度的影响Tab.2 Effect of amount of sodium bisulfite on absorbance of the reaction system

由表2可知:随着亚硫酸氢钠质量分数的升高,反应体系吸光度的平行性越好;亚硫酸氢钠的质量分数为4.0%～6.0%时,反应体系吸光度的平行性最好;亚硫酸氢钠的质量分数高于6.0%时,反应体系吸光度的平行性下降。当亚硫酸氢钠的质量分数较高时,反应体系的pH 降低,引起反应不稳定,导致反应体系吸光度的平行性下降。试验选择氰尿酸快速测定试剂中亚硫酸氢钠的质量分数为5.0%。

2.4 三聚氰胺用量的选择

试验中分别移取适量的5.00,20.00,50.00 mg·L－1的氰尿酸标准溶液,向其中加入氰尿酸快速测定试剂,通过改变氰尿酸快速测定试剂中三聚氰胺的质量分数,考察了三聚氰胺用量对反应体系吸光度的影响,结果见图2。

由图2可知:随着三聚氰胺质量分数的升高,反应体系的吸光度逐渐增大:三聚氰胺的质量分数为4%～6%时,反应体系的吸光度较稳定;继续增大三聚氰胺的质量分数,由于三聚氰胺较难溶解,反应体系的吸光度上升。试验选择氰尿酸快速测定试剂中三聚氰胺的质量分数为5.0%。

图2 三聚氰胺用量对反应体系吸光度的影响Fig.2 Effect of amount of melamine on absorbance of the reaction system

2.5 反应时间的选择

按试验方法对50.00 mg·L－1氰尿酸标准溶液进行测定,在加入氰尿酸快速测定试剂后每隔1 min测量一次吸光度。结果表明:随着反应时间的延长,反应体系的吸光度逐渐增大;反应时间为3 min时,反应体系的吸光度最大:继续延长反应时间,反应体系的吸光度较稳定。试验选择反应时间为3 min。

2.6 干扰试验

氰尿酸快速测定试剂中含有大量磷酸盐,所以氰尿酸快速测定试剂中还加入了质量分数为1.0%的酒石酸,用来掩蔽1 000 mg·L－1钙、镁对氰尿酸测定的干扰。

2.7 标准曲线和检出限

按试验方法对1.00,2.00,3.00,5.00,10.00,15.00,20.00,25.00,30.00,40.00,50.00,70.00,100.00 mg·L－1的氰尿酸标准溶液系列进行测定,并绘制标准曲线。结果表明:氰尿酸的质量浓度在5.00～50.00 mg·L－1内与其对应的吸光度呈线性关系,线性回归方程为y＝1.380×10－2x＋2.530×10－2,相关系数为0.999 6。

以3倍标准偏差除以标准曲线斜率计算方法的检出限(3s/k),结果为50μg。

2.8 回收试验

按试验方法对4个游泳池水样进行分析,并进行加标回收试验,计算回收率和测定值的相对标准偏差(RSD),结果见表3。

表3 回收试验结果(n＝6)Tab.3 Results of test for recovery(n＝6)

由表3可知:回收率为98.1%～102%,RSD 为1.8%～2.3%。该快速测定试剂用于实际水样的分析时,方法的准确度和精密度均较好。

本工作建立了分光光度法快速测定水中氰尿酸的分析方法,本方法准确度高、精密度好,如果配套置有内置曲线的检测仪,可应用于泳池水、循环水、废水等中氰尿酸的现场快速测定。