铁（Ⅱ）-铁氰化钾体系共振散射光谱法测定消毒液中的过氧乙酸

刘桂珍，李兰芬，梁振攀，陈梦灵，凌绍明

（百色学院化学与环境工程学院，广西 百色 533000）

过氧乙酸（PAA）是一种广泛使用的高效消毒剂，在医疗卫生、食品工业、纺织工业、有机合成等领域有广泛的应用[1]。过氧乙酸有氧化性，易分解，使用过程中难以实现完全反应，或多或少会有残留，给后续的工艺处理带来不良影响[2]，因此过氧乙酸在使用前后均需要掌握其准确浓度。目前，过氧乙酸的测定方法主要有滴定法[3]、光度法[4-5]、荧光法[6]、电化学发光法[7]、气相色谱法[8]和液相色谱法[9]等。碘量法的操作时间长，影响因素复杂，重现性差，终点不易判定。气相色谱法和高效液相色谱法的灵敏度、精密度和准确度高，但操作较为复杂，检测成本高。电化学法的灵敏度较高，检出限低，但选择性和重现性较差。共振散射光谱法是20世纪90年代初发展起来的光谱分析技术，在金属离子、蛋白质和核酸等物质的检测上有广泛的应用[10-14]。基于缔合微粒体系的疏水性而建立的共振散射光谱法用于测定过氧乙酸鲜见报道。研究发现，铁(Ⅱ)与铁氰化钾发生反应会生成疏水性的KFe[Fe(CN)6]化合物，导致体系出现共振散射光谱效应，过氧乙酸的存在对该反应有阻抑作用，本文据此建立了测定痕量过氧乙酸的共振散射光谱分析方法。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

F-7000型荧光分光光度计，AE240型电子分析天平，KG-200KDB型数控超声波清洗器，SY-1220EN型恒温水浴锅，TST-UPB-20型超纯水器。

0.0543 mol•L-1过氧乙酸标准储备溶液：移取质量分数为18%的过氧乙酸溶液2.7mL，加超纯水100mL稀释后，滴加0.01mol•L-1高锰酸钾水溶液至微红色，用碘量法进行标定，4℃冰箱保存。

3.0×10-4mol•L-1过氧乙酸标准工作液：准确移取1380μL上述已标定的过氧乙酸储备溶液至250mL棕色容量瓶，定容，4℃冰箱保存备用。

1.0 mol•L-1硫酸水溶液：移取13.9mL浓硫酸溶于适量水中，冷却后转移至250mL容量瓶定容。

1.0×10-3mol•L-1硫酸亚铁水溶液：准确称取硫酸亚铁晶体(FeSO4•7H2O) 0.0695g溶于适量水中，转移至250mL容量瓶并定容。

5.0×10-3mol•L-1铁氰化钾水溶液（PF）：准确称取铁氰化钾0.4116g，溶于适量水后转移至250mL容量瓶，定容。

1.2 实验方法

在2支5.0mL比色管中，分别加入1.0×10-3mol•L-1硫酸亚铁水溶液 500μL、1.0 mol•L-1硫酸水溶液250μL、一定量的过氧乙酸标准工作溶液（其中1支比色管不加过氧乙酸标准工作溶液，记为I0）。震荡均匀，室温下反应3min后，加入5.0×10-3mol•L-1铁氰化钾水溶液50μL，加入超纯水至5.0mL，摇匀。在F-7000型荧光分光光度计上，取EX狭缝=EM狭缝=5.0nm，PMT电压400V，扫描速度1200nm•min-1，扫描范围 200～800nm，进行同步扫描（λem=λex），得到共振散射光谱图，并计算324nm处的共振散射强度变化量ΔI（ΔI=I-I0）。

2 结果与讨论

2.1 共振散射光谱图

在硫酸水溶液中，亚铁离子与铁氰化钾发生反应，生成疏水性的KFe[Fe(CN)6]化合物，导致体系出现共振散射效应，其中324nm附近的共振散射效应最强。有过氧乙酸存在时，亚铁离子被过氧乙酸氧化为Fe（Ⅲ），疏水性的KFe[Fe(CN)6]化合物减少，体系在324nm附近的共振散射强度减弱，随着过氧乙酸浓度增加，体系在324nm处的共振散射信号强度逐渐降低（图1）。

图1 共振散射光谱图

2.2 测定条件的优化

2.2.1 FeSO4溶液用量

在400～650μL范围内，考察硫酸亚铁水溶液用量对测定结果的影响，结果见图2。由图2可见，随着硫酸亚铁用量增加，体系的ΔI逐渐增大，当硫酸亚铁用量为500μL时，体系的ΔI值达到最大值。因此选取硫酸亚铁用量为500μL。

图2 硫酸亚铁用量的影响

2.2.2 硫酸水溶液用量

在200～450μL范围内，考察硫酸水溶液用量对测定结果的影响，结果见图3。由图3可见，随着硫酸水溶液用量增加，体系的ΔI逐渐增大，当硫酸水溶液用量为250μL时，体系的ΔI值达到最大值。因此选取硫酸水溶液用量为250μL。

图3 硫酸水溶液用量的影响

2.2.3 反应时间

图4 反应时间的影响

在1～6min范围内，考察反应时间对测定结果的影响，结果见图4。由图4可见，随着反应时间延长，体系的ΔI逐渐增大，当反应时间为4min时，体系的ΔI值达到最大值。因此确定反应时间为4min。

2.2.4 铁氰化钾水溶液用量

在25～300μL范围内，考察铁氰化钾水溶液用量对测定结果的影响，结果见图5。由图5可见，随着铁氰化钾水溶液的用量增加，体系的ΔI逐渐增大，当铁氰化钾水溶液用量为50μL时，体系的ΔI值达到最大值。因此选取铁氰化钾水溶液的用量为50μL。

图5 铁氰化钾用量的影响

2.3 线性方程和检出限

用本方法分别测定不同用量的过氧乙酸标准工作液体系（0、25、50、100、300、500μL）在 324nm处的共振散射强度I，发现体系的共振散射强度与过氧乙酸浓度有较好的线性关系，方法的线性范围为 1.5×10-6～3.0×10-5mol•L-1，线性方程为ΔI=14.15+9.0×107C，相关系数 R2为 0.9910。采用3Sb/K（Sb为11个空白值的相对标准偏差，K为线性方法的校正斜率）计算得到方法的检出限为7.0×10-7mol•L-1。

2.4 干扰实验

选择过氧乙酸的浓度为1.8×10-5mol•L-1，考察常见物质对体系的影响。在允许相对误差 -5%～+5% 范 围 内，600 倍 的 Na+、K+，50倍 的Ca2+、Mg2+、Zn2+、NH4+、葡萄糖，20 倍的 Cu2+、Al3+、CO32_、SO32_、NO2_、HCO3_不干扰检测。相同浓度的MnO42_、Cr2O72_干扰检测。

2.5 样品测定

2.5.1 样品前处理

准确移取过氧乙酸样品溶液0.25 mL，加15 mL超纯水，搅拌条件下缓慢滴加0.01 mol•L-1KMnO4水溶液至混合溶液呈稳定的微红色，加水定容至500.0mL，得过氧乙酸待测溶液。

2.5.2 PAA含量测定

取3份不同生产厂家的过氧乙酸样品进行前处理后，各取0.10 mL，按本实验方法检测过氧乙酸含量并做加标回收实验，结果见表1。由表1可见，测定结果的RSD小于3%，回收率在94.5%～96.0之间，说明方法具有较好的精密度和准确度。根据测定结果可以计算出这3种过氧乙酸样品溶液的质量分数分别为14.4%、15.6%、16.4%，与标示值基本一致。

表1 样品分析结果（n=5）

3 结论

在硫酸介质中，亚铁离子与铁氰化钾发生化学反应，生成疏水性的KFe[Fe(CN)6]化合物，导致体系出现共振散射光谱效应，体系在324nm处有最强的共振散射峰，据此建立了一种共振散射光谱法测定消毒液中PAA的方法。实验考察了硫酸介质用量、硫酸亚铁用量、铁氰化钾的用量、反应时间对体系的影响，并优化了测定条件。在最佳实验条件下，体系的共振散射强度变化量ΔI值与消毒液中的PAA浓度有较好的线性关系，方法的线性范围为 1.5×10-6～ 3.0×10-5mol•L-1，线性方程为ΔI=14.15 + 9.0×107C，相关系数R2为0.9910，检出限为7.0×10-7mol•L-1。本方法应用于消毒液中PAA含量的测定，测定结果的RSD为2.1%～2.7%，回收率为94.5 %～96.0 %。本方法操作简便，选择性较好，可满足消毒液中PAA的快速测定。