污水中鎘含量的分光光度法測定

沈昱，吳艷波，劉淑紅，王連峰(大連交通大學環境與化學工程學院，遼寧大連116028)*

污水中鎘含量的分光光度法測定

沈昱，吳艷波，劉淑紅，王連峰
(大連交通大學環境與化學工程學院，遼寧大連116028)*

選用鎘-碘化鉀-羅丹明B多元絡合物顯色體系，分光光度法測定污水中鎘的含量.研究結果表明:向待測鎘標準溶液中加入1.0 mol/L硫酸溶液3.0 mL，碘化鉀-抗壞血酸溶液4.0 mL和10 g/L聚乙烯醇-1750溶液2.0 mL，加入顯色劑0.5 g/L羅丹明B溶液1.8 mL，搖勻放置10 min后，在600 nm波長處測定吸光度，鎘的質量濃度在0～1.0 mg/L范圍內符合朗伯-比爾定律，標準曲線相關系數R2為0.993 3，加標回收率為98.75%～102.50%.

鎘測定;分光光度法;多元絡合物

0 引言

鎘( Cd)屬于鋅族元素，是繼汞、鉛之后污染環境、威脅人類健康的第三種金屬元素，因此人們對污水中鎘含量測定方法的研究愈加重視［1］.目前鎘的分析方法主要有顯色絡合物的分光光度法［2-4］，火焰［5-8］及石墨爐［9-10］原子吸收光譜法以及電化學分析方法［11-12］等.原子吸收光譜法具有測定快速、干擾少、應用范圍廣等特點，但儀器比較昂貴，運行維護的費用也較高.在環境監測中常用的是雙硫腙分光光度法，這是水質鎘測定的國家標準方法［2］，但其中使用劇毒的氰化鉀和毒性較大的氯仿，給操作者帶來危害，并且手續繁瑣，操作費時.本文研究了多元絡合物水相直接分光光度法測定鎘含量，分別考察了酸度條件、穩定劑的加入量、顯色劑用量、顯色時間等條件對測定結果的影響，確定了多元絡合物顯色分光光度法測定鎘含量的最佳條件，測定出了標準曲線及加標回收率.

1 實驗方法

1.1主要試劑及儀器

硫酸鎘，濃硫酸，碘化鉀，抗壞血酸，聚乙烯醇，羅丹明B(均為分析純)，電子天平(梅特勒-托利多儀器有限公司)，2000型分光光度計(尤尼柯(上海)儀器有限公司).

1.2吸收光譜曲線的測定

向50 mL容量瓶中加入一定量的鎘標準溶液，再加入一定量的1.0 mol/L硫酸溶液和碘化鉀-抗壞血酸溶液，混勻;加入一定量的10 g/L聚乙烯醇-1750溶液，0.5 g/L羅丹明B溶液，用水稀釋至刻度，搖勻，放置10 min.以試劑空白作參比，用1 cm比色皿，在波長570～680 nm范圍內測定吸光度.

1.3測定條件的選擇

分別考察溶液酸度、碘化鉀－抗壞血酸用量、羅丹明B用量以及聚乙烯醇用量對顯色反應的影響，確定最佳測定條件.

1.4標準曲線的測定

取5個50 mL容量瓶，分別加入10 mg/L鎘標準溶液1.00、2.00、3.00、4.00、5.00 mL，在最佳條件下顯色，放置10 min.以試劑空白作參比，用1 cm比色皿，在所選擇的測定波長下測定每份溶液的吸光度，繪制吸光度-濃度標準曲線.測定分別加入1.0 mol/L硫酸溶液3 mL，搖勻;再加入碘化鉀-抗壞血酸溶液4 mL，搖勻;再加入10 g/L聚乙烯醇-1750溶液2 mL，搖勻;再加入0.5 g/L羅丹明B溶液1.8 mL，輕輕搖勻，用水稀釋至刻度，搖勻.

2 實驗結果與討論

2.1顯色反應測定條件的選擇

2.1.1測定波長的選擇

從波長570～680 nm測定顯色液以及試劑空白的吸收光譜曲線，如圖1所示.以水為參比，試劑空白的吸收光譜曲線的吸光度從570 nm開始快速下降，到610 nm處吸光度達到0.而以試劑空白為參比，顯色液的吸收光譜曲線，吸光度從570 nm開始逐漸增大，在594 nm處達到最大值0.309，之后逐漸下降;但在波長為594 nm時，試劑空白吸光度為0.032，干擾較大，當在波長600 nm時顯色液的吸光度為0.292，試劑空白的吸光度為0.018，干擾較小.根據吸收最大，干擾最小的原則，我們選擇600 nm作為測定顯色液吸光度的最佳波長.

圖1 顯色液及試劑空白的吸收光譜曲線

2.1.2酸度對待測溶液吸光度的影響

通過改變顯色液中硫酸的加入量考察吸光度的變化，如圖2所示.硫酸用量從0增加到5 mL顯色液的吸光度逐漸增大.當硫酸的用量為3 mL時顯色液的吸光度為0.475;當硫酸的用量為4 mL時顯色液的吸光度為0.477，增加程度不大;再增加硫酸的用量顯色液的吸光度反而有所下降.綜合考慮我們選擇硫酸的最佳用量為3 mL.

圖2 硫酸用量的影響

2.1.3碘化鉀-抗壞血酸用量對待測溶液吸光度的影響

通過改變顯色液中碘化鉀-抗壞血酸的加入量考察吸光度的變化，如圖3所示.當碘化鉀-抗壞血酸的用量從0增加到6 mL過程中，吸光度逐漸增大，用量再繼續增加到8 mL時吸光度反而下降.在碘化鉀-抗壞血酸的用量為2、4、6 mL時，溶液的吸光度值都較大，從效果和經濟性兩個角度綜合考慮，選擇碘化鉀－抗壞血酸的最佳用量為4 mL.

圖3 碘化鉀-抗壞血酸用量的影響

2.1.4羅丹明B用量對待測溶液吸光度的影響

如圖4所示，當羅丹明B用量從1 mL增加到1.8 mL時溶液的吸光度快速增大，用量繼續增加到2 mL和2.5 mL時，吸光度變化不大，當用量再繼續增加到3 mL時吸光度反而迅速減小.因此，選擇羅丹明B的最佳用量為1.8 mL.

圖4 羅丹明B用量的影響

2.1.5聚乙烯醇用量對待測溶液吸光度和穩定性的影響

圖5為加入不同量聚乙烯醇，溶液的吸光度隨著時間變化的曲線.可以看出當聚乙烯醇用量為1 mL時，在顯色時間的前45 min顯色液的吸光度值穩定在0.451;繼續放置到80 min，溶液吸光度略有下降;繼續放置溶液的吸光度值快速下降，溶液的穩定性已經達不到要求.當聚乙烯醇用量為2 mL時，顯色的前120 min內溶液的吸光度均為0.475，穩定時間較長，到150 min時吸光度才略有下降.當聚乙烯醇用量為3 mL時，顯色的前60 min內溶液的吸光度均為0.484，超過60 min后吸光度逐漸降低.實驗結果表明聚乙烯醇對顯色體系有良好的增穩效果，通過上述分析可選擇聚乙烯醇的最佳用量為2 mL.

圖5 聚乙烯醇用量的影響

2.2標準曲線的測定

在上述顯色反應的最佳條件下:分別加入1. 0 mol/L硫酸溶液3 mL，碘化鉀-抗壞血酸溶液4 mL，10 g/L聚乙烯醇-1750溶液2 mL，再加入0.5 g/L羅丹明B溶液1.8 mL，搖勻，用水稀釋至刻度，搖勻.放置10 min，測定每份標準溶液的吸光度，標準曲線如圖6所示.由圖可知，鎘標準溶液的吸光度與濃度的關系在0～1.0 mg/L范圍內符合朗伯-比爾定律，相關系數R2=0.993 3，說明線性關系很好.

圖6 分光光度法測定鎘的標準曲線

2.3加標回收率的測定

按照測定標準曲線的方法，分別測定0.25、0.50、0.75、0.90 mg/L的鎘標準溶液的吸光度，從標準曲線上查得每份溶液的鎘濃度，并計算出回收率如表1所示.從表中可以看出加標回收率在98.75%～102.50%之間，說明采用多元絡合物分光光度法測定水中鎘含量的方法準確可靠.因此，本法靈敏度高、簡單易行、操作快速、線性關系好、儀器價格便宜，是測定污水中微量鎘含量的首選方法.

表1 加標回收率的測定

3 結論

本文選擇鎘-碘化鉀-羅丹明B顯色體系，多元絡合物分光光度法測定鎘含量，得出結論如下:

( 1)通過吸收光譜曲線的測定，選擇600 nm作為顯色液吸光度測定的最佳波長;

( 2)條件實驗結果表明，在待測鎘溶液中加入1.0 mol/L硫酸溶液3.0 mL，碘化鉀－抗壞血酸溶液4.0 mL和10 g/L聚乙烯醇-1750溶液2.0 mL，加入顯色劑0.5 g/L羅丹明B溶液1.8 mL，搖勻放置10 min后，可以得到穩定的紫紅色三元絡合物顯色液;

( 3)配制不同鎘濃度的一系列標準溶液，在最佳條件下顯色并測定吸光度值，繪制標準曲線.結果表明，鎘的質量濃度在0～1.0 mg/L范圍內符合朗伯-比爾定律，相關系數R2為0.993 3，加標回收率為98.75%～102.50%.

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Determination of Cadmium in Sewage by Spectrophotometry

SHEN Yu，WU Yanbo，LIU Shuhong，WANG Lianfeng
( School of Environmental and Chemical Engineering，Dalian Jiaotong University，Dalian 116028，China)

Cadmium-iodide-rhodamine B complex color system was established for the determination of the content of cadmium in wastewater using spectrophotometric method.The results show that 3.0 ml of sulfuric acid solution ( 1.0 mol/L)，4.0 ml of potassium iodide and ascorbic acid solution and 2.0 ml of polyvinyl alcohol-1750 solution ( 10 g/L) are added to the cadmium standard solutions，and then 1.8 mL of chromogenic agent rhodamine B solution ( 0.5 g/L) is added.The solution is shaked well for determination of absorbance in 600 nm after 10 minutes.The relationship between the absorbance and cadmium concentration follows Lambert Beer law in the range of 0～1.0 mg/L.Correlation coefficient R2of standard curve is 0.993 3，and recovery rates of standard substances are 98.75%～102.50%.

cadmium determination; spectrophotometry; multicomponent complexes

A

1673-9590( 2016) 01-0078-04

2015-06-18

遼寧省教育廳高等學校科學研究計劃資助項目( L2013178)

沈昱( 1969－)，女，副教授，博士，主要從事環境催化材料的制備及污染物控制研究

E-mail: shenyu@ djtu.edu.cn.