微乳液/離子液體協同增敏分光光度法測定水中苯酚

1 引 言

人體攝入含有一定量苯酚的飲用水后，會出現急性中毒癥狀，可引起頭疼、貧血及神經系統障礙。目前，測定苯酚的方法有電化學法［1］、色譜法［2］和光譜法等。國家規定的環境監測分析方法是4-氨基安替比林（4-AAP）光度法，基于K3Fe（CN）6氧化苯酚生成的氧化物與4-AAP絡合顯色［3］。但是此法測定靈敏度不高。

離子液體（ILs）和表面活性劑均在光譜分析、電化學分析、色譜分析等領域［4～8］展示出廣闊的應用前景。本課題組曾研究表面活性劑（膠束、微乳液）對光譜分析的增溶增敏作用［9～11］。與膠束相比，微乳液具有較低的界面張力和較高的增溶能力，由于其特殊組成及結構，具有很強的增溶、增敏及增穩作用。

親水性離子液體與表面活性劑協同作用后，能夠對待測體系起到增溶增敏的作用，進而提高體系的靈敏度。劉斐等［4］利用離子液體（氯化1-丁基-3甲基咪唑）與Triton X-100膠束協同作用作為新型光度法增敏劑測定鋁。本研究將Triton X-100微乳液/離子液體（1-乙基-3-甲基咪唑乙基硫酸鹽， Triton X-100-M/ILS）應用于苯酚測定。結果表明，在pH＝10.0緩沖液中，Triton X-100微乳液/離子液體能提高苯酚-4-AAP- K3Fe（CN）6測定體系靈敏度。通過測定不同介質中4-AAP分配系數，探討了Triton X-100微乳液/離子液體體系的協同增敏作用機理。本方法測定水中苯酚，操作簡便，結果準確。

2 實驗部分

2.1 儀器與試劑 UV-723PC可見分光光度計（上海新茂有限公司）；pHS-25型pH計（上海精科雷磁公司）；2K-82 B型 真空干燥箱（上海宜川儀表廠）。1.000 g/L酚標準貯備液，臨用時逐級稀釋；氨水-氯化銨緩沖溶液（pH＝10.0±0.2）；2% 4-氨基安替比林溶液； 8% K3Fe（CN）6溶液；在Triton X-100微乳液中， Triton X-100、正丁醇、正庚烷與水的質量比為10.0∶4.0∶1.0∶85.0；濃度為10.0%的離子液體（1-乙基-3-甲基咪唑乙基硫酸鹽，合成方法參見文獻［12］）；所有試劑均為分析純， 實驗用水為自制新鮮無酚蒸餾水。

2.2 吸光度與分配系數的測定 比色管中加入0.50 mL 10.0 mg/L苯酚標準液，0.50 mL緩沖溶液，0.20 mL Triton X-100微乳液，0.20 mL 4-AAP，0.2 0mL K3Fe（CN）6和2.00 mL 10.0%離子液體，定容至5 mL， 靜置10 min，以試劑空白作參比，在496 nm波長處測定吸光度。分配系數的測定參見文獻［13］。

3 結果與討論

3.1 介質選擇 考察不同介質體系中吸光度變化情況（表1）。TritonX-100-M/ILs介質對體系具有最好的協同增敏作用。由表1可知，體系在Triton X-100-M/ILs中吸光度最大。因此，選擇Triton X-100-M/ILs為測定介質。

M. 微乳液（Microemulsion）；m. 膠束（Micelle）；ILs. 離子液體（Ionic liquids）；4-AAP: 4-Aminoantipyrine。

3.2 測定條件優化 在pH 7.0～12.0范圍內，考察pH值對體系影響。結果表明，體系酸度對苯酚-4-AAP-K3Fe（CN）6穩定性影響很大。當pH＝10.0時，體系吸光度達到最大。

在室溫下顯色10 min后，0.20 mL 4-AAP，020 mL K3Fe（CN）6使體系吸光度能夠達到最大值，且基本保持不變。

ILs用量為2.00mL時，體系中有色化合物的吸光度最大，且基本保持不變。固定ILs用量為2.00 mL，改變Triton X-100-M用量。當Triton X-100-M與ILs的體積比達到0.08～0.12時，吸光度最大。說明Triton X-100-M與ILs達到一定的比例時產生協同作用; 低于或超過此比例，Triton X-100-M與ILs間的靜電引力會打破原來的平衡狀態，使整個體系趨于單一介質，協同作用減?。?3］。本實驗選擇兩者體積比為0.10。

3.3 干擾實驗 考察了常見陰和陽離子對0.50 mg/L苯酚測定的影響。在相對誤差≤±5%范圍內，1000倍K＋， Mg2+， V， Mo， PO3－4， NO－3， 檸檬酸和乙酸；500倍的SO２－4；10倍的鄰硝基酚；5倍的對苯二酚，對測定無干擾。

3.4 分析特性 在最佳實驗條件下，苯酚標液濃度在0.12～20.00 mg/L內呈線性關系，線性方程為A＝0.1986c－0.023（mg/L）， r＝0.9988，檢出限為12.0

SymbolmA@ g/L。

3.5 樣品分析

苯酚標樣GBW（E）080470經適當稀釋后，測得苯酚含量為（0.89±0.04） g/L，RSD為2.8%（n＝3），與其標準值（0.93±0.03） g/L相符。

測得某化工廠廢水中苯酚含量為（0.26±0.03）mg/L（n＝3），回收率為95.5%～104.0%。

第6期姜蓉蓉等： 微乳液/離子液體協同增敏分光光度法測定水中苯酚

3.6 分配系數測定及增敏機理探討

通過測定4-AAP在水溶液、微乳液及微乳液/離子液體混合介質中的分配系數， 討論增敏機理。介質對光譜的增敏能力主要依據其對4-AAP的增溶能力。在不同介質中分配系數的順序為KD（Triton X-100-M/ILs）＝1639＞KD（Triton X-100-M）＝991＞KD（ILs）＝379。原因可能是在混合介質中，ILs的陽離子與水，陰離子與水及Triton X-100-M與水之間能夠形成氫鍵，其作用力比單一介質中的靜電作用強，因此能夠增加混合介質的穩定性及溶解能力［15］。同時，在混合介質中，ILs對Triton X-100-M作用的位置是柵欄組織，ILs中陽離子的存在在靜電引力的作用下使得柵欄組織部分間距降低部分間距增大，在間距增大的位置上能容納更多的表面活性劑分子，與單一微乳液介質或ILs介質相比較，同一液滴就擁有了更多的表面活性劑分子［15］，能夠極大地增加4-AAP在其中的溶解度，分配系數增加。此結果表明，4-AAP在Triton X-100-M/ILs中具有更好的增溶作用，從而有利于顯色反應的進行，提高光度法測定的靈敏度。

References

1 Ma H Z， Zhang X H， Ma Q L， Wang B. Hazard Mater， 2009， 165: 475～480

2 Agnes K， Aniko K， Maria M， Gábor V， Tamás R， Kornél T. J. Chromatogr. A， 2008， 1194（1）: 139～142

3 GB/T 7490-1987 Determinated the Volatile Phenol of Distilled Water with 4-AAP by Spectrophotometer. AQSIQ， 1987-08-01

4 LIU Fei， ZHAO Guo-Po（劉 斐，趙國坡）． Chemical Research and Application（化學研究與應用）， 2008， 20（5）: 611～613

5 SHANGGUAN Xiao-Dong， TANG Hong-Shen， LIU Rui-Xiao， ZHENG Jian-Bin（上官小東， 湯宏勝， 劉銳曉，鄭建斌）. ChineseJ.Anal.Chem.（分析化學）， 2010，38（10）：1510～1516

6 Silvester D S， Ward K R， Aldous L， Hardacve C， Compton R G. J. Electroanal. Chem.， 2008， 618（1-2）: 53～60

7 Anne L R， Fabrice M. J. Chromatogr. A， 2009， 1216（23）: 4775～4786

8 Lanfang H. L， Jay L G， Jodie V. J. Chromatogr. A， 2005，1062（2）: 217～225

9 Zhu X S， Bao L， Guo R， Wu J. Anal. Chim. Acta， 2004，523（1）: 43～48

10 Zhu X S， Hu Y Y， Yu S H. Anal. Letts.， 2007，40（1）: 103～112

11 GONG Ai-Qin， ZHU Xia-Shi， GUO Rong， MA Xiao-Qin（龔愛琴，朱霞石，郭 榮，馬曉芹）. Spectroscopy and Spectral Analysis（光譜學與光譜分析）， 2008，28（4）: 900～903

12 John D H， Matthew R W， Richard P S， Broker G A， William R P， Kenneth R S， Robin D R. Green Chem.， 2002，4（5）: 407～413

13 QI Wen-Bin， ZHU Li-Zhong（戚文彬，朱利中）.Acta Chimica Sinica（化學學報）， 1987，45（7）: 707～710

14 YANG Ming-Tao， BIAN Feng， LIU Xue-Feng， FANG Yun（楊明桃，邊 鋒，劉雪峰，方 云）. Chemistry and Bioengineer（化學與生物工程）， 2008，25（8）: 17～20

15 ZHAI Cui-Ping， LIU Xue-Jun， WANG Jian-Ji（翟翠萍，劉學軍，王建吉）. Progress In Chemistry（化學進展）， 2009，21（5）: 1040～1051

Determination of Phenol by Synergism Sensitizing of Triton X-100

Microemulsion/Ionic Liquids Spectroscopic Method

JIANG Rong-Rong， ZHU Xia-Shi

（Department of Chemistry in Yangzhou University， Yangzhou 225002）

Abstract The sensitizing effect of Triton X-100 microemulsion/ionic liquids （ILs） on the determination of phenol by spectroscopic method was developed. The sensitizing mechanism and various factors influencing adsorption spectra were discussed. Under the optimum conditions， the linear equation was A＝0.1986c （mg/L）－0.023（correlation coefficient r＝0.9988）. The linear range and detection limit were 0.12—20.00 mg/L and 12.0

SymbolmA@ g/L， respectively. The proposed method was applied to the determination of phenol in water samples with satisfactory results.

Keywords Phenol; Ionic liquids; Triton X-100 microemulsion; Spectroscopic method; Synergism sensitization

（Received 14 November 2010; accepted 20 January 2011）