Zr(IV)-F--鄰氯苯基熒光酮褪色光度法測定氟

張蘇敏，曾玉女，史載鋒

（海南師范大學 化學與化工學院，海南 海口 571158）

Zr(IV)-F--鄰氯苯基熒光酮褪色光度法測定氟

張蘇敏，曾玉女，史載鋒*

（海南師范大學 化學與化工學院，海南 海口 571158）

為尋求簡便、快捷的水中F-含量的測定方法，文章研究了氟離子溶液與鋯的鄰氯苯基熒光酮配合物的褪色光度法測定F-含量的條件，以及共存離子的干擾.結果表明，在0.146 mol·L-1HCl介質中，有氯化十六烷基吡啶存在時，鋯與鄰氯苯基熒光酮形成桔黃色的化合物，最大吸收波長為528 nm，表觀摩爾吸光系數ε=4.3×105L·mol-1·cm-1.在25 mL溶液中加入F-量為2～20μg時發生的褪色反應遵守比耳定律.常見離子干擾實驗表明，除Fe3+、NO3-、Bi3+干擾較為顯著外，多數離子不發生干擾.模擬含氟水溶液測定結果表明，該方法靈敏度高，選擇性好，可以得到滿意的效果.

鋯；鄰氯苯基熒光酮；氟；分光光度法

氟是人體必不可缺少的元素之一，對人體有重要的影響[1].生活飲用水衛生標準（GB5750-1985）規定生活飲用水的氟含量應小于或等于1 mg·L-1，因此研究快捷、準確地氟含量測定方法有重要意義.目前已報道的水中氟化物測定方法有離子色譜法，氟試劑分光光度法，茜素鋯目視比色法等[2]，但這些方法存在著靈敏度低、或選擇性差、或操作復雜、或分析費用高、或樣品處理繁瑣等缺點，因而在常規分析中受限制[3].

分光光度法是一種方便簡易的分析方法，適合測水中低濃度的氟[4]，玻璃中氟含量[5]和天然水中痕量氟[6].另外，鄰氯苯基熒光酮（O-Cl-PF）-氯化十六烷基吡啶（CPC）光度法在測定鋯、鐵等[7-8]研究中體現了快速、準確的優點，但用該法測定氟尚未見報導.

在HCl介質中，以及 CPC存在時，Zr（IV）與O-Cl-PF能生成穩定的桔黃色化合物，從而可利用分光光度法測定Zr（IV）含量.由于F-與Zr（IV）可形成更穩定的絡合物，使前者發生褪色，因此可利用褪色反應測定F-含量.本文研究該法的最佳條件以及常見離子對褪色反應的干擾，并進行模擬含F-廢水的測定.

1 實驗部分

1.1 主要儀器及試劑

主要儀器：FA1604型電子天平（上海天平儀器廠），722型分光光度計（上海索域儀器廠）.

主要試劑：Zr（NO3）4·5H2O（CP，南京細諾化工科技有限公司），HCl（AR，蘇州市聯東化工廠），O-Cl-PF（CP，南京細諾化工科技有限公司），乙醇（廣州俱輝化工廠），CPC（上海研晶生化試劑有限公司），NaF（CP，北京興瑞達化工廠）.

1.2 實驗方法

在25 mL比色管中，依次加入4μg·mL-1的Zr（NO3）41.0 mL溶液，1.5 mol·L-1的HCl溶液1.1 mL，質量分數0.04%的O-Cl-PF溶液0.8 mL，以及質量分數0.1%的CPC溶液2.0 mL，以蒸餾水稀釋至刻度，搖勻，（溶液的酸度為0.146 mol·L-1HCl），待顯色穩定后，測定最大吸收波長.

分別改變HCl和O-Cl-PF溶液用量，在確定的最大吸收波長處測定最佳酸度范圍和顯色劑用量.

在最佳條件下測定顯色穩定時間范圍.

確定顯色條件后，在以上溶液中分別加入不同量NaF溶液，待褪色反應完成后，測定與F-濃度相對應的工作曲線.

2 結果與討論

Zr（IV）-O-Cl-PF溶液以相應的試劑空白作參比，測得最大吸收波長為528 nm.在該波長下，向溶液中加入0.5～3.0 mL的1.5 mol·L-1的HCl溶液，結果顯示當酸度為0.14～0.23mol·L-1時，吸光度最大而且恒定，見圖1.因此，確定0.146 mol·L-1HCl為最佳顯色酸度，即在25 mL比色管中加入1.1 mL 1.5 mol·L-1的HCl.改變顯色劑0.04%O-Cl-PF的用量，表明在0.7～1.8 mL范圍內絡合物的吸光度最大而且恒定，見圖2.因而確定0.8 mL為最佳顯色劑用量，即在25 mL比色管中加入0.8 mL質量分數0.04%的O-Cl-PF.

在上述條件下測定顯色穩定時間結果表明，Zr（IV）-O-Cl-PF顯色反應后1 min，配合物的吸光度達到最大，而且吸光度值至少在5 h內恒定不變.Zr（IV）-F-O-Cl-PF顯色反應30 min后配合物的吸光度達到穩定，而且吸光度值至少在5 h內恒定不變.

圖1HCl(1.5 mol·L-1)對吸光度的影響Fig.1 Effects of amount of HCl(1.5 mol·L-1)on absorbance

圖2 顯色劑用量對吸光度的影響Fig.2Effects of amount of O-Cl-PF on absorbance

在25 mL上述Zr（IV）-O-Cl-PF溶液中依次加入不同量NaF，以蒸餾水稀釋至刻度，放置30 min后測吸光度，結果見圖3.由圖可知，25 mL溶液中氟含量在2～20 μg范圍內符合比耳定律，線性擬合相關系數為0.9985，說明在該濃度范圍內可以準確測出微量F-的濃度.

圖3 F-濃度與吸光度關系Fig.3 Concentration of F-vs.absorption

為考察共存離子對F-測定結果的影響，本文在F-含量為20 g的25 mL溶液中分別加入不同離子，測定不同離子濃度對F含量測定的影響.表1為控制F-測定誤差±5%時，共存離子的最大允許量.由表1可知，多數離子的允許量較高，對F-的干擾相對輕微，而Bi3+、Zn2+、Sn4+等允許量則較小，干擾較為顯著.可見有微量常見離子共存時對F-的測定基本不影響，無需進行微量共存離子的屏蔽.

表1 共存離子的最大允許量Tab.1Maximum allowable content of concurrention

表2為利用該法進行的模擬含F廢水的測定結果.可見兩個樣品兩次測定的相對誤差在±5%范圍內，氟的分析結果精密度較好，可以作為實際水樣中微量F的測定方法.

表2 樣品分析結果Tab.2Analysis of samples

通過以上實驗可知，Zr（IV）與O-Cl-PF在HCl介質中，有CPC存在時，生成的桔黃色化合物顯色穩定，且對528 nm的光有顯著吸收.加入F-可發生明顯褪色反應，因此可采用可見分光光度法測定F含量.離子干擾實驗表明，除少數共存離子的允許量極小外，多數離子的允許量較大，在允許量范圍內不會干擾F的測定.模擬含F廢水測定結果證實本方法有較好的靈敏度和選擇性，操作簡便，結果滿意.

[1]黃玉云,盧志雁,王榮義.飲用水采用氯化鋁除氟處理的研究[J].大同醫學專科學校學報,2003(2):25-26.

[2]何良漢.淺談氟試劑分光光度法測定水中氟化物[J].工業水處理,2007,27(1):64-65.

[3]李瑛,郭啟新,谷學新,等.鋯(IV)-偶氮胂III褪色光度法測定茶葉和尿樣中的草酸[J].分析科學報,2004,20(2):163-165.

[4]霍廣進,劉桂英.環境水中微量氟的測定[J].河北師范大學學報:自然科學版,2005,29(4):390-393.

[5]李善祥,開小明,夏霞仙,等.Zr(IV)－F-－偶氮胂III法測定微晶玻璃中含氟量[J].冶金分析,1994,14(4):46-47.

[6]黃章杰,楊亞玲,楊光宇,等.褪色光度法測定天然水體中痕量氟[J].分析化學,1999,27(11):1363-1367.

[7]王茀孔,汪洋,傅繪景.鄰氯苯基熒光酮-氯化十六烷基吡啶光度法測定鋯[J].海南師范學院學報:自然科學版,2002,15(1):70-72.

[8]吳麗香,宋官龍,甘羽.鄰氯苯基熒光酮分光光度法測定鋼樣中的鈦[J].分析儀器,2009(4):66-68.

Determination of F-with the Decoloring Reaction of Zr(IV)-F--O-Cl-PF

ZHANG Sumin，ZENG Yunü，SHI Zaifeng＊
（College of Chemistry and Chemical Engineering，Hainan Normal University，Haikou571158，China）

To find the easer and more simple method for determination of F-,the decoloring reaction of fluorine ion solu?tion with zirconium neighboring chlorine benzyl fluorescence alkone was studied in this article.Results indicated that with 0.146 mol·L-1HCl as medium,zirconium and neighboring chlorine benzyl fluorescence alkone will form an orange yellow compound while the chlorination hexadecyl pyridine exists.The maximum absorption wave length λmaxis 528 nm,the apparent mole extinction coefficientεis 4.3×105L·mol-1·cm-1.With the concentration of 2～20 μg of F-in 25 mL solu?tion,the decloring reaction obeys the Beer law.Common ion interference experiments showed that most of the ions do not interfere with the reaction except Fe3+,NO3-,Bi3+.The sensitivity and selectivity are good using this method to determine F-,and satisfaction results can be obtained.

Zr（IV）；O-Cl-PF；fluorine；Spectrophotometric

O 657.3

A

1674-4942（2012）01-0070-03

2011-10-18

海南省自然科學基金項目（209005）；教育部科學技術研究重點項目（210174）

*通訊作者

畢和平