β-環糊精增敏催化動力學光度法測定亞硝酸根

趙樺萍

（齊齊哈爾大學 化學與化學工程學院，黑龍江 齊齊哈爾 161006）

分析監測

β-環糊精增敏催化動力學光度法測定亞硝酸根

趙樺萍

（齊齊哈爾大學 化學與化學工程學院，黑龍江 齊齊哈爾 161006）

在磷酸介質中利用亞硝酸根催化條件下溴酸鉀氧化甲基紅的褪色反應，建立了β-環糊精（β-CD）增敏催化動力學光度法，對亞硝酸根進行測定。該方法最佳反應條件為：0.05 mol/L甲基紅溶液加入量8.0%（φ，下同），0.1 mol/L溴酸鉀溶液加入量12.0%，1.0 mol/L稀磷酸加入量12.0%，0.15 mol/L β-CD溶液加入量16.0%，反應溫度40 ℃，反應時間15 min。亞硝酸根測定的線性范圍為8.0×10-6～6.0×10-4g/L，線性回歸方程的相關系數為0.996 6，檢出限為4.0×10-7g/L。亞硝酸根的加標回收率為99.0%～102.0%，水樣測定結果的相對標準偏差為2.4%～3.2%。加入β-CD后測定亞硝酸根的靈敏度增加了2.5倍。

甲基紅；溴酸鉀；催化動力學光度法；亞硝酸根；β-環糊精；增敏作用

亞硝酸鹽廣泛存在于水、土壤以及糧食、蔬菜中。水中的亞硝酸鹽主要來源于工業廢水以及生活污水中含氮有機物的分解。亞硝酸鹽是一種具有化學活性的有害物質，它不僅會導致體內血紅素的交換能力下降，還會轉化為一氧化氮，與二級胺和三級胺反應后形成致癌的亞硝胺。人體如果過量攝入亞硝酸鹽就會中毒甚至死亡［1］。因此，亞硝酸鹽是水質以及食品檢測的重要項目。國家標準中采用Griess法測定亞硝酸根，該方法所用的偶聯試劑鹽酸萘乙二胺的性質不穩定，測定條件不易控制，且價格昂貴，氣味難聞，還可致癌。因此，尋找新的亞硝酸鹽測定方法成為人們研究的熱點［2-6］。

β-環糊精（β-CD）可對某些顯色反應起到增敏作用［7-10］。本工作以β-CD為增敏劑，建立了催化動力學光度法測定亞硝酸根的新方法。該法靈敏度高，

操作簡單，避免使用有害試劑，用于水中亞硝酸根的測定，結果令人滿意。

1 實驗部分

1.1 試劑、材料和儀器

甲基紅、溴酸鉀、磷酸、亞硝酸鈉、β-CD：分析純；蒸餾水。

自制水樣：亞硝酸鈉與蒸餾水配制。

實際水樣：某化肥廠處理后的廢水。

721型可見分光光度計：北京普析通用儀器有限公司。

1.2 實驗方法

我患了乳腺癌。目前病情已得到控制，但癌細胞隨時都有轉移的可能，我不知道還能活到什么時候。我是家里的獨生女，父母快四十了才有了我。我還沒有成家，剛買了一套兩居室，把父母從農村老家接來不過才三個月而已。

取兩支25 mL比色管，分別依次加入0.05 mol/L甲基紅溶液2.0 mL，0.1 mol/L溴酸鉀溶液3.0 mL，1.0 mol/L磷酸溶液3.0 mL，一支加入1.0×10-6g/L亞硝酸鈉溶液4.0 mL，一支不加，用蒸餾水稀釋至刻線，搖勻。將兩支比色管同時放入40 ℃的恒溫水浴鍋中加熱15 min，迅速取出，用流水冷卻2 min，用1 cm比色皿載樣，以蒸餾水為參比，采用可見分光光度計測定反應體系于不同波長下的吸光度。按照上述方法配制不加亞硝酸鈉的空白溶液和加入亞硝酸鈉的試液各一份，在每份溶液中各加入0.15 mol/L β-CD溶液4.0 mL，用蒸餾水稀釋至刻線，搖勻，分別測定每一種溶液的吸光度。

改變各溶液的加入量、反應溫度、反應時間，重復上述實驗，測定反應體系于波長520 nm處的吸光度，以確定最佳反應條件。

2 結果與討論

2.1 不同反應體系的可見吸收光譜

不同反應體系的可見吸收光譜見圖1。

圖1 不同反應體系的可見吸收光譜

由圖1可見：各反應體系的吸收曲線形狀類似，最大吸收波長均為520 nm；由吸收曲線位置的高低可以看出亞硝酸根對溴酸鉀氧化甲基紅的褪色反應具有催化作用，且β-CD可增敏該催化氧化反應。因此，本實驗在磷酸介質中利用亞硝酸根催化條件下溴酸鉀氧化甲基紅的褪色反應，建立β-CD增敏催化動力學光度法，對亞硝酸根進行測定，測定波長為520 nm。

2.2 反應條件的優化

以反應前后反應體系吸光度的差值?A來評價褪色效果。

2.2.1 甲基紅溶液加入量

在溴酸鉀溶液加入量3.0 mL、稀磷酸加入量3.0 mL、β-CD溶液加入量4.0 mL、反應溫度40℃、反應時間15 min的條件下，甲基紅溶液加入量對?A的影響見圖2。由圖2可見，甲基紅加入量為2.0 mL時褪色效果最好。因此，選擇甲基紅溶液加入量為2.0 mL。

圖2 甲基紅溶液加入量對?A的影響

2.2.2 溴酸鉀溶液加入量

在甲基紅溶液加入量2.0 mL、稀磷酸加入量3.0 mL、β-CD溶液加入量4.0 mL、反應溫度40℃、反應時間15 min的條件下，溴酸鉀溶液加入量對?A的影響見圖3。由圖3可見，溴酸鉀加入量為3.0 mL時褪色效果最好。因此，選擇溴酸鉀溶液加入量3.0 mL。

2.2.3 稀磷酸加入量

在甲基紅溶液加入量2.0 mL、溴酸鉀溶液加入量3.0 mL、β-CD溶液加入量4.0 mL、反應溫度40 ℃、反應時間15 min的條件下，稀磷酸加入量對?A的影響見圖4。由圖4可見，稀磷酸加入量為3.0 mL時褪色效果最好。因此，選擇稀磷酸加入量為3.0 mL。

圖3 溴酸鉀溶液加入量對?A的影響

圖4 稀磷酸加入量對?A的影響

2.2.4 β-CD溶液加入量

在甲基紅溶液加入量2.0 mL、溴酸鉀溶液加入量3.0 mL、稀磷酸加入量3.0 mL、反應溫度40 ℃、反應時間15 min的條件下，β-CD溶液加入量對?A的影響見圖5。由圖5可見，β-CD溶液加入量為4.0 mL時褪色效果最好。因此，選擇β-CD溶液加入量為4.0 mL。

圖5 β-CD溶液加入量對?A的影響

2.2.5 反應溫度

在甲基紅溶液加入量2.0 mL、溴酸鉀溶液加入量3.0 mL、稀磷酸加入量3.0 mL、β-CD溶液加入量4.0 mL、反應時間15 min的條件下，反應溫度對?A的影響見圖6。由圖6可見，反應溫度為40 ℃時褪色效果最好。因此，選擇反應溫度為40 ℃。

圖6 反應溫度對?A的影響

2.2.6 反應時間

在甲基紅溶液加入量2.0 mL、溴酸鉀溶液加入量3.0 mL、稀磷酸加入量3.0 mL、β-CD溶液加入量4.0 mL、反應溫度40 ℃的條件下，反應時間對?A的影響見圖7。由圖7可見，反應時間為15 min時褪色效果最好。因此，選擇反應時間為15 min。

圖7 反應時間對?A的影響

2.3 線性回歸方程的建立

在上述最佳反應條件下，移取不同量的亞硝酸鈉溶液進行反應。以亞硝酸根質量濃度（ρ，g/L）為橫坐標，?A為縱坐標，繪制工作曲線，求得線性回歸方程，并按3倍信噪比確定檢出限。結果表明：亞硝酸根質量濃度在8.0×10-6～6.0×10-4g/L范圍內符合比爾定律；線性回歸方程為?A=1 550ρ + 0.021，相關系數為0.996 6；亞硝酸根的檢出限為4.0×10-7g/L。

未加β-CD體系的線性回歸方程為?A=440ρ+ 0.011。由兩方程對應的工作曲線斜率可以看出，加入β-CD后，測定亞硝酸根的靈敏度增加了2.5倍。

2.4 共存離子的影響

當亞硝酸根質量濃度為1.0×10-4g/L時，分別

加入不同量的干擾離子進行干擾實驗。將測定結果的相對誤差限定在±5%以內。實驗結果表明：共存離子對亞硝酸根測定結果無干擾的含量上限為：1 000倍的NH4+，Ca2+，K+，Na+，Bi3+，Mg2+；500倍的Pb2+，Sn2+，Zn2+，Cl-；100倍的Cu2+，Fe2+； 50倍的Br-，I-。

2.5 水樣的測定與加標回收

按照上述實驗方法測定水樣中的亞硝酸根，同時進行加標回收實驗，并與Griess法進行比較，結果見表1。

表1 水樣的測定與加標回收實驗結果（n=6）

由表1可見，亞硝酸根的加標回收率為99.0%～102.0%，水樣測定結果的相對標準偏差為2.4%～3.2%。對本實驗和Griess法的測定結果進行F檢驗和t檢驗，兩者無顯著性差異。

3 結論

a）在磷酸介質中利用亞硝酸根催化條件下溴酸鉀氧化甲基紅的褪色反應，建立了β-CD增敏催化動力學光度法，對亞硝酸根進行測定。

b）該方法最佳反應條件為（反應體系總體積25 mL）：0.05 mol/L甲基紅溶液加入量2.0 mL（8.0%（φ，下同）），0.1 mol/L溴酸鉀溶液加入量3.0 mL（12.0%），1.0 mol/L稀磷酸加入量3.0 mL，0.15 mol/L β-CD溶液加入量4.0 mL（16.0%），反應溫度40 ℃，反應時間15 min。

c）亞硝酸根測定的線性范圍為8.0×10-6～6.0×10-4g/L，線性回歸方程為?A=1 550ρ+0.021，相關系數為0.996 6，檢出限為4.0×10-7g/L。亞硝酸根的加標回收率為99.0%～102.0%，水樣測定結果的相對標準偏差為2.4%～3.2%。加入β-CD后測定亞硝酸根的靈敏度增加了2.5倍。

［1］趙樺萍.肉制品中亞硝酸鹽的測定［J］.食品研究與開發，2014，35（1）：80-82.

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（編輯 魏京華）

Determination of nitrite by β-cyclodextrin-sensitized catalytic kinetic spectrophotometry

Zhao Huaping
（College of Chemistry and Chemical Engineering，Qiqihar University，Qiqihar Heilongjiang 161006，China）

The β-cyclodextrin-sensitized catalytic kinetic spectrophotometric method for determination of nitrite was developed based on the fading reaction of methyl red oxidized by potassium bromate and catalyzed by nitrite in phosphoric acid.The optimum reaction conditions of the method are as follows：methyl red solution（0.05 mol/L）dosage 8.0%（φ，the same below），potassium bromate solution（0.1 mol/L）dosage 12.0%，phosphoric acid（1.0 mol/L）dosage 12.0%，β-cyclodextrin solution（0.15 mol/L）dosage 16.0%，reaction temperature 40 ℃ and reaction time 15 min.The linear range for determination of nitrite is 8.0×10-6-6.0×10-4g/L，the correlation coefficient of linear regression equation is 0.996 6，and the detection limit is 4.0×10-7g/L.The recovery of standard addition for nitrite is 99.0%-102.0%，and the relative standard deviation of determination results of the water sample is 2.4%-3.2%.The sensitivity of nitrite determination is increased by 2.5 times in the presence of β-cyclodextrin.

methyl red；potassium bromate；catalytic kinetic spectrophotometry；nitrite；β-cyclodextrin；sensitization effect

O657.32

A

1006-1878（2016）02-0226-04

10.3969/j.issn.1006-1878.2016.02.020

2015-10-21；

2016-01-11。

趙樺萍（1966—），女，黑龍江省齊齊哈爾市人，碩士，教授，電話 15084590032，電郵 15084591092@163.com。