吸光光度法测定饮用水的色度

吸光光度法测定饮用水的色度

王志勇
西安市自来水总公司南郊水厂 7210054

　　摘要：建立了应用吸光光度法测定水中色度的新方法，在盐酸基体中^〔1〕，铂－钴色列的最大吸收波长为486.5nm。在0～500度范围内呈良好的线性关系（r＝0.9997，n＝9），经11次平行测定，其相对标准偏差RSD为0.74％，平均回收率为107.3％，摩尔吸光系数87.0 L·mol^－1·cm^－1，灵敏度S为5.0度，检测限为1度，并确定了应用吸光光度法测定色度时吸光度值的选择范围。
　　 关键词：吸光光度法 铂－钴色列 最大吸收波长　 吸光度选择的范围

　　水色是1mg/L Pt [以(PtCl₆)^2-]形式存在所具有的颜色作为一个色度单位，称为1度^〔1〕。一些发达国家饮用水的标准为在20度之内，我国现行国家标准规定色度不超过15度（铂－钴单位）并不得呈现异色。
　　 水色可分为真色和表色两种，去除水中悬浮物质后，所呈现的颜色称为真色，它主要来源于溶解在水中的腐值质和水生物；水中存在的各种有机物或无机物杂质称为表色或假色。水色是衡量水质污染的主要指标之一，色度如果大于15度时多数人即可察觉，水色的存在使饮用者有外观不快的感觉，还能引起一些轻工业如食品、造纸、纺织等产品质量降低。目前，应用目视比色测定色度受其测定范围小、准确度低、检测环境等因素的影响，其测定结果不尽人意。因此，探索一种能够准确、方便测定水色的方法，是人类生活和生存亟待解决的问题。实验通过应用吸光光度法测定色度取得较好的结果，其测定值相对标准偏差RSD为0.74％。

1 试验部分

1.1 主要仪器和试剂

　　 可见分光光度计 7230G型 （上海精密科学仪器有限公司分析仪器总厂）
　　 离心机 800B型 （上海安亭科学仪器厂）
　　 成套高型具塞比色管 （50mL）
　　 滤膜 （0.45μm）
　　 氯铂酸钾(K₂PtCl₆)　　 （分析纯）
　　 氯化钴(CoCl₂·6H₂O)　 （分析纯）
　　 铂−钴标准储备液（500度）：准确称取1.246g氯铂酸钾(K₂PtCl₆)和1.000g干燥的氯化钴(CoCl₂·6H₂O)，溶于100mL纯水中，加入100mL盐酸(ρ＝1.18g／mL)，在1000mL的容量瓶中用纯水定容。此标准溶液的色度为500度。
　　 所用试剂均为分析纯，实验用水为二次去离子水。
1.2 实验部分
1.2.1 色度标准色列的配制
　　取比色管24支，分别加入500度铂−钴标准溶液0，0.50，1.00，1.50，2.00，2.50，3.00，3.50，4.00，4.50，5.00 ，6.00，7.00，8.00，9.00，10.00，15.00，20.00，25.00，30.00，35.00，40.00，45.00，50.00mL，加纯水至50 mL刻度线，摇匀，即配制成色度为0，5，10，15，20，25，30，35，40，45，50，60，70，80，90，100，150，200，250，300，350，400，450，500度的标准色列。
1.2.2 实验方法
　　 于50mL比色管中加入适量的储备液，用水定容至50mL刻度线，混匀，放置5分钟左右，用3cm比色皿，以水为参比溶液，于486.5nm波长下测定吸光度。用标准曲线法计算色度。

2、结果与讨论

2.1 基体的确定：
　　由于色度标准色列其配制在色度国家标准^〔1〕里已经作了规定，即用1：10的盐酸下配制而成，故实验中基体为1：10的盐酸。
2.2最大吸收波长
　　将色度为50度标准溶液倒入3cm的比色皿中，进行实验，调节波长（λ），记录吸光度（A）的变化。经过实验发现在可见光波长（400～750nm）范围内675nm时色度系列的吸光度（A）最小，故选择在675nm下用色度标准溶液调零，然后用不同浓度，调节波长实验，记录吸光度的变化。见图一

　　由实验数据得：在波长（λ）在486.5nm下其吸收最大，故486.5nm是色度系列的最大吸收波长。
2.3 参比溶液的选择
　　 配制色度标准色列时，所用试剂盐酸和水均无色，故选择水作为参比溶液。
2.4 吸收光谱
　　 在实验条件下，铂－钴色度系列的吸收曲线如图2。

图2 吸收光谱

2.5 标准曲线的绘制
　　在实验条件下，分别将标准色列从0，5，10，15，20，25，30，35，40，45，50度以次放入光路，在486.5nm下测定，记录吸光度。以浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，作标准曲线见图三。

图三 标准曲线

2.6 线性范围
　　实验对色度系列0～50度和0～500度进行测定，均服从比尔定律（A=0.629×10^－3c＋0.091×10^－3，R=0.9996；和A=0.584×10^－3c＋3.336×10^－3，R=0.9997），线性很好。
2.7 分光光度法测量时误差计算
　　在应用分光光度法测定物质含量时，为使结果的误差减少，根据Lamber-Beer定律：

　　A=-lgT-εlc　　　　　　　 　　　　　（1）

　　微分后得：

　　　 或：　　　　 （2）

　　将（2）式代入（1）式，则测定结果的相对误差为：

　　要测定结果的相对误差（△c/c）最小，对T求导数应有极小值即：

　　

　　解得：lgT＝－0.434 或 T＝36.8％。

　　即当A＝0.434时吸光度测量值误差最小，如果吸光度计度数误差为1%，若要求浓度测量的相对误差小于5%，则待测溶液的透射比应选在70%～10%范围内，吸光度为0.15～1.00。
　　 由于吸光度（A）值较小，要将吸光度控制在0.15～1.00之间，需选择3cm或更大一点的比色皿。
2.8 方法的重现性
　　 重复测定色度值为25度的标准溶液，求得RSD＝0.74％，表明方法重现性好。
2.9 灵敏度及检测限
　　 根据实验数据计算得该方法的桑德尔灵敏度S为5.0度，检测限为1度，
2.9 影响因素
　　 在实验过程中发现，水得浊度对色度得测定影响很大，所以在测量样品之前需将样品作预处理，将水样沉淀或者用离心机后在进行实验测定。

3 样品及回收率的测定

3.1模拟样品及回收率得测定：
　　将500度色度系列取5mL加入100mL容量瓶中，摇匀，在实验条件下测定。其结果如表1所示，

表1 模拟合成样品的分析结果

编 号 项 目

1

2

3

平均值

模拟样品（度）

25

25

25

25

实验测定（度）

25.42

23.87

25.42

24.90

加标（度）

5

5

5

测定值（度）

29.84

31.41

29.84

回收率（％）

96.8

128.2

96.8

107.3

3.2 水样的测定：
3.2.1水样的预处理
　　取200mL的水样，用0.45μm滤膜过滤去除表色，弃初滤液20～30mL，取适量滤液分析。
3.2.2水样测定
　　分别取预处理过得出厂水和原水各50mL，在实验条件下测定。其结果如表2所示，

表2 样品测定

样品名称

出厂水

原水

测定结果（度）

10

8

10

21

22

21

平均值（度）

9

21

4、结果讨论

　　根据实验建立了应用吸光光度法测定水中色度的新方法，并确定了最大吸收波长、线性范围和灵敏度等。该方法解决了目视比色法测量的不准确、范围小等问题，尤其在色度较大时测量上取得突破性成果，可以测量出500度的色度，为加强水质管理和色度测定向仪器方面得发展起着很大的作用。
　　 但由于该方法是对物质本身颜色的测定，其摩尔吸光系数较小，灵敏度底。

参考文献

[1]生活饮用水卫生规范[M]. 中华人民共和国卫生部卫生法制与监督司，2001
[2] 陈国新，王英华.分光光度法－遗传算法同时测定锌、镉、钴、镍、锰[J] 冶金分析, 2005, 25(3): p1
[3] 北京大学化学系仪器分析教学组编.仪器分析教程[M]. 北京: 北京大学出版社, 1997

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