流動注射鈷離子催化化學發光法測定環境水體中痕量2—氯苯酚

摘要：在弱堿性介質中，過氧化氫能使發光試劑魯米諾產生化學發光，Co2+對該化學發光體系具有很好的催化作用，2-氯苯酚的添加能增強該化學發光反應的發光信號，建立了測定2-氯苯酚的流動注射化學發光分析法。結果表明，2-氯苯酚產生的相對化學發光信號強度與其濃度在1.0×10-7～4.0×10-5 mol/L范圍內呈線性關系，方法的檢出限（3S/N）為5.0×10-8 mol/L。線性方程為y=1 492.9x-1 292.9，R2=0.990 6，對濃度為4.0×10-6 mol/L的2-氯苯酚進行11次平行測定，相對標準偏差為2.98%。

關鍵詞：流動注射；化學發光；魯米諾；2-氯苯酚

中圖分類號：O657.31 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2016）12-3179-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.12.045

Abstract： Under alkalescent condition， o-chlorophenol has a strong enhance on the chemiluminescence （CL） reaction of oxidation（H2O2） and the chemiluminescent（luminol） under the catalysis of the Co2+. Based on the system，a flow injection-chemilumnescence method has been established for the determination of o-chlorophenol. The method is simple，convenient and sensitive. The linear range is 1.0×10-7～4.0×10-5 mol/L，its linear equation is y=1 492.9x-1 292.9，R2=0.990 6， and the detection limit of 5.0×10-8 mol/L o-chlorophenol，the RSD is 2.98% for 4.0×10-6 mol/L o-chlorophenol（n=11）.

Key words：flow injection； chemiluminescence； luminol； o-chlorophenol

2-氯苯酚（o-chlorophenol），別名鄰氯苯酚，氣味難聞，主要應用于有機合成工業，易對水體和土壤造成污染[1]。急性毒性試驗表明，動物染毒后即出現不安，繼之無力、震顫、痙攣性抽搐直至死亡，在軟體動物、魚和哺乳動物體內有生物富集效應，具有遠期危害。2-氯苯酚主要來自塑料和染料工業，是美國EPA規定的優先監測的有機污染物。2-氯苯酚的主要測定方法有熒光分析法[2]、氣相色譜法[3]，液相色譜法[4]、色質聯用法[6]，其準確度高，但儀器使用和維護費用較高?；瘜W發光分析法靈敏度高、儀器設備簡單，常見于痕量物質的分析[7，8]。本研究結合流動注射技術，利用化學發光法具有檢出限低、靈敏度高、儀器設備簡單等優點，實現了工業廢水中微量2-氯苯酚的測定。

1 材料與方法

1.1 儀器和試劑

1.1.1 儀器 IFFM-E型流動注射化學發光分析儀、電子天平均購自北京塞多利斯儀器有限公司。

1.1.2 試劑 魯米諾（AR，A Johnson Matthey Company）（0.012 5 mol/L）：準確稱取0.443 2 g魯米諾用0.1 mol/L NaOH溶液溶解并定容于200 mL容量瓶中，置于4 ℃冰箱中避光保存。過氧化氫溶液（0.10 mol/L）：市售雙氧水質量分數為30%，量取1.14 mL 30%過氧化氫，定容于100 mL容量瓶中，現配現用。NaHCO3-Na2CO3緩沖溶液（0.1 mol/L）：分別配制0.1 mol/L碳酸氫鈉和0.1 mol/L碳酸鈉溶液，按照2∶3（V/V）的比例充分混合，待用。硝酸鈷溶液（0.010 00 mol/L）：準確稱取0.291 0 g硝酸鈷溶解并定容于100 mL容量瓶中，用時稀釋。2-氯苯酚溶液（0.010 0 mol/L）：準確稱取0.128 g 2-氯苯酚用蒸餾水溶解后定容于100 mL容量瓶中，用時稀釋至所需要的標準溶液的濃度。以上試劑除魯米諾外均為國藥試劑，分析純，試驗用水為去離子水。

1.2 方法

如圖1所示，過氧化氫溶液與魯米諾溶液預先通過三通管混合后進入IFFM-E型流動注射發光儀，與催化劑Co2+溶液進入流通池后充分混合，該反應為經典化學發光反應，產生的發光信號穩定。將2-氯苯酚溶液通過六通進樣閥注入鈷離子溶液中，充分混合，混合后的溶液在螺旋狀流通池催化并增敏雙氧水與魯米諾的化學發光反應。試驗參數由IFFM-E流動注射發光測量儀設定，相對發光強度與2-氯苯酚濃度成正比。

2 結果與分析

2.1 試驗條件的選擇

2.1.1 靜態化學發光 使用靜態化學發光方法獲得了2-氯苯酚在不同發光體系下的化學發光行為，氧化劑分別為Co2+催化下的H2O2溶液、鐵氰化鉀溶液以及高錳酸鉀溶液，產生的化學發光如圖2所示，其中橫軸為時間，縱軸為發光強度。在弱堿性NaHCO3-Na2CO3緩沖溶液中，Co2+催化H2O2氧化魯米諾化學發光非常穩定，2-氯苯酚的加入能顯著增強體系的發光強度，化學發光信號在溶液混合后0.5 s內達到最強，并在3～5 s內反應完成（圖2a）；在弱堿性的NaHCO3-Na2CO3緩沖溶液中，2-氯苯酚在鐵氰化鉀-魯米諾混合溶液中，對發光反應有一定猝滅效應，2-氯苯酚的加入讓發光體系非常不穩定（圖2b）；對于魯米諾-高錳酸鉀體系，2-氯苯酚對體系的增敏作用不明顯，反應體系不穩定（圖2c）。結果表明，2-氯苯酚增敏的Co2+-H2O2-Luminol發光反應是一個快反應，可以建立對2-氯苯酚的化學發光測定。

2.1.2 流路參數及儀器工作電壓 蠕動泵流速及管路設計對化學發光強度有一定影響，管路均采用內徑0.8 mm的硅橡膠管，各管路流速均為1.5 mL/min，流速大小影響靈敏度和試劑消耗。在2-氯苯酚與Co2+溶液混合后，在流路中設置一段混合管，使其進入流通池之前充分混合，混合管長度120 mm。IFFM-E流動注射發光測量儀光電倍增管工作電壓設置為-600 V。

2.1.3 魯米諾濃度對化學發光信號的影響 魯米諾為活性發光中間體，其濃度對發光強度影響較大。試驗研究了2.00×10-5～7.00×10-5 mol/L的魯米諾溶液對體系發光信號的影響。如圖3所示，隨著魯米諾濃度的變化，相對化學發光強度也不斷變化，當魯米諾溶液濃度為5.0×10-5 mol/L時，體系的相對發光強度最大，選擇魯米諾濃度為5.0×10-5 mol/L最合適。

2.1.4 過氧化氫濃度對化學發光信號的影響 在1.0×10-4～9.0×10-4 mol/L濃度范圍內，考察了H2O2濃度對發光強度的影響。隨著H2O2濃度的增大，發光強度持續增強，但相對發光強度的增強幅度減弱，如圖4所示，綜合考慮發光信號強度和試劑用量，選用H2O2濃度為6.0×10-4 mol/L。

2.1.5 鈷離子濃度對化學發光信號的影響 研究了2.0×10-7～1.4×10-6 mol/L的鈷離子對化學發光的影響，結果如圖5所示。當鈷離子的濃度小于1.0×10-6 mol/L時，體系的化學發光強度隨著鈷離子的濃度增加而增強，超過該濃度范圍化學發光的強度就會減弱。選擇鈷離子的最佳濃度為1.0×10-6 mol/L。

2.2 標準曲線及檢出限

在優化的試驗條件下，在1.0×10-7～4.0×10-5 mol/L濃度范圍，相對化學發光強度隨2-氯苯酚濃度的線性曲線可以用如下方程來表達：y=1 492.9x- 1 292.9，相關系數為R2=0.990 6，方法的檢出限為5.0×10-8 mol/L。線性方程是對濃度為4.0×10-6 mol/L的2-氯苯酚進行11次平行測定得到的，相對標準偏差為2.98%。

2.3 干擾試驗

在優化試驗條件下，以2-氯苯酚濃度4.0×10-6 mol/L，相對誤差在5%以內，研究干擾物質對測定的影響。結果表明，4 000倍的Cl-、Na+、K+，1 000倍的NH4+、Mg2+、Ca2+，250倍的EDTA；200倍的Al3+，100倍的Br-、SO42-，50倍的Fe3+；10倍的磷酸，5倍的水楊酸、Zn2+，等量的Cu2+、Fe2+，對測定無干擾。本試驗所測的樣品為實驗室模擬廢水，對可能有干擾的金屬離子可用EDTA掩蔽。

3 模擬檢測結果

取一定量的模擬廢水和工業廢水加入EDTA掩蔽Mg2+、Ca2+離子，在選定的最佳試驗條件下，采用標準加入法測定2-氯苯酚，測定結果如表1所示。

表1表明，該方法測定準確度高，誤差較小，可用于測定環境水體中痕量2-氯苯酚。

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