改進的Dragendorff試劑法定量檢測聚乙二醇

趙 朔，王亞品，韓明星

（中國樂凱集團有限公司研究院物化室 河北 保定 071054）

1 引言

20世紀60年代以來，以超濾為代表的膜分離技術迅速崛起，在飲用水制備、食品加工、制藥工業、生化產品加工、石油化工、污水處理等領域得到廣泛應用[1]。聚乙二醇（PEG）因具有不帶電荷、相對分子量分布窄、成本低廉、化學性質穩定等特點，成為評價超濾膜截留性能的常用標準物質[2]。

國內實驗室檢測超濾膜截留率時，通常執行國家海洋局行業標準HY/T050-1999《中空纖維超濾膜測試方法》[3]。該方法規定使用D試劑法檢測PEG濃度，即通過制備不同濃度的PEG標準溶液使之分別與D試劑發生顯色反應，用分光光度計測定510nm波長下系列PEG標準溶液的吸光度，繪制標準曲線，以此定量分析。然而，天津工業大學崔振宇等[4]指出：D試劑不耐可見光，易發生氧化，不易長期保存，從而影響測試結果的重復性。而且，天津大學吳金克等[5]通過實驗指出采用D試劑法檢測超濾膜的截留率并不可靠。國家海洋標準計量中心于小焱等[6]指出該方法失敗率較高。

筆者在按照國家海洋局行業標準HY/T050-1999檢測超濾膜對PEG的截留率時，發現D試劑的用量及其存放條件會影響截留率的檢測結果。因此，本文選用相對分子質量為4000和20000的PEG作為標準物質，對D試劑的用量、緩沖液的用量、顯色時間以及D試劑的存放條件進行了較深入的研究，提出了改進的D試劑法定量檢測PEG。

2 實驗部分

2.1 實驗試劑

PEG（相對分子質量4000，20000），次硝酸鉍，無水乙酸鈉，冰乙酸，碘化鉀，所有試劑均為分析純，均采購于上海阿拉丁生化科技股份有限公司。

2.2 實驗儀器

U-3000紫外可見分光光度計，日本HITACHI。

2.3 實驗方法

2.3.1 D試劑的配制[3]

A液：準確稱取0.800gBiONO3置于50mL容量瓶中，加入20mL冰醋酸，再加5mL去離子水，超聲2h后放置過夜，再用去離子水定容。

B液：準確稱取20.000gKI置于50mL棕色容量瓶中，用去離子水定容。

D試劑：將5mLA液和5mLB液置于100mL棕色容量瓶中，加入40mL冰醋酸，再用去離子水定容。

2.3.2 乙酸-乙酸鈉緩沖溶液的配制[3]準確移取59mL 0.2mol/L乙酸鈉溶液以及41mL 0.2mol/L乙酸溶液置于100mL容量瓶中，配制成pH=4.8的乙酸-乙酸鈉緩沖溶液。

2.3.3標準溶液的配制 將PEG置于真空干燥箱，60℃干燥4h去除水分。準確稱取0.100g干燥的PEG溶于100mL容量瓶中，再分別吸取該溶液0.5，1.0，1.5，2.0，2.5，3.0mL置于100mL容量瓶中，用去離子水定容，配制成濃度為5，10，15，20，25，30mg/L的標準溶液。

2.3.4 標準曲線的制作 準確移取不同濃度的PEG標準溶液各5.0mL，放置于潔凈的10.0mL棕色容量瓶中，分別加入2.0mLD試劑和2.0mL乙酸-乙酸鈉緩沖液，用去離子水定容。放置15min后，在510nm波長下測定吸光度，以去離子水為空白，繪制吸光度-PEG質量濃度的標準曲線。

分別采用不同溫度（4℃和25℃）條件下保存的D試劑，每隔7天做1次吸光度-PEG質量濃度的標準曲線，持續一個月，考察不同儲存條件下的D試劑對標準曲線的影響。

3 結果與討論

3.1 D試劑用量對吸光度的影響

使用濃度為5.0mg/L及20.0mg/L的PEG(相對分子質量4000，20000)溶液，乙酸-乙酸鈉緩沖溶液用量為2.0mL，加入不同體積D試劑，測定510nm波長下的吸光度，考察D試劑用量對吸光度的影響，結果如圖1和圖2。對于不同分子量的PEG，樣品的吸光度均隨著D試劑用量的增加而增大。對于PEG-4000和PEG-20000，D試劑的用量需分別大于2.0mL和1.5mL，才能使不同濃度的樣品有足夠的吸光度差。然而，當D試劑的用量大于2.5mL，樣品的吸光度過高，會導致測定誤差較大。因此，針對不同分子量的PEG，D試劑的最佳用量應為2.0mL，使得吸光度的數值能夠準確定量PEG樣品的濃度。

圖1 D試劑用量對PEG-4000吸光度的影響Fig.1 Influence of the D reagent dosage on the PEG-4000 absorbance

圖2 D試劑用量對PEG-20000吸光度的影響Fig.2 Influence of the D reagent dosage on the PEG-20000 absorbance

3.2 緩沖溶液用量對吸光度的影響

使用濃度為5.0mg/L及20.0mg/L的PEG(相對分子質量4000，20000)溶液，D試劑用量為2.0mL，加入不同體積的乙酸-乙酸鈉緩沖溶液，測定510nm波長下的吸光度，考察緩沖溶液用量對吸光度的影響，結果如圖3和圖4。對于不同分子量的PEG，低濃度樣品的吸光度隨緩沖溶液用量的增加而降低，當緩沖溶液用量大于1.5mL時，吸光度值隨緩沖溶液用量的增加變化不大；高濃度樣品的吸光度隨緩沖溶液用量的增加先減小后增大，當緩沖溶液用量為2.0mL時達到最低。因此，針對不同分子量的PEG，當緩沖溶液用量在1.5～2.0mL，樣品的吸光度值較為穩定。

圖3 緩沖液用量對PEG-4000吸光度的影響Fig.3 Influence of the buffer solution dosage on the PEG-4000 absorbance

圖4 緩沖液用量對PEG-20000吸光度的影響Fig.4 Influence of the buffer solution dosage on the PEG-20000 absorbance

3.3 顯色時間對吸光度的影響

使用濃度為5.0mg/L及20.0mg/L的PEG溶液(相對分子質量4000，20000)，D試劑用量為2.0mL，緩沖液用量為2.0mL，在加入D試劑后的30min內，每5min測定樣品溶液在510nm波長下的吸光度值，結果如圖5和6所示。15min之前PEG與D試劑反應生成絡合物，使得所測的吸光度數值隨時間逐漸增大；在15～20min顯色時間內吸光度的值趨于穩定；超過20min之后測得的吸光度值不穩定，波動較劇烈。因此，選擇顯色時間15～20min為宜。

圖5 PEG-4000顯色時間與吸光度的曲線Fig.5 The color time of PEG-4000 and standard curve

圖6 PEG-20000顯色時間與吸光度的曲線Fig.6 T he color time of PEG-20000 and standard curve

3.4 D試劑儲存條件對標準曲線的影響

由圖7～圖10可知，對于PEG-4000和PEG-20000的測試液，加入不同溫度條件下保存的D試劑，繪制的標準曲線均具有良好的線性關系。然而，標準曲線會隨D試劑保存時間的增長而產生向上偏移的趨勢，即相同濃度測試液的吸光度會隨時間逐漸增大；標準曲線的斜率隨D試劑保存時間的增長呈現先減小后增大的趨勢。

此外，相比25℃保存的D試劑，使用5℃保存的D試劑測得的標準曲線在剛開始的7d變化幅度最小；但隨著保存時間延長，使用5℃保存的D試劑測得的標準曲線向上偏移的速率卻比使用25℃保存的D試劑更快。以20.02mg/L的PEG-4000測試液為例，使用5℃保存的D試劑時，測試液第1天的吸光度的為0.410，第8天的吸光度為0.426，如仍按照第1天繪制的標準曲線計算濃度，則為20.67mg/L，誤差達到3.25%；第29天的吸光度為0.604，如仍按照第1天繪制的標準曲線計算濃度，則為30.50mg/L，誤差達到52.35%。使用25℃保存的D試劑時，PEG-4000測試液第1天的吸光度的為0.410，第8天的吸光度為0.447，如仍按照第1天繪制的標準曲線計算濃度，則為21.83mg/L，誤差達到9.04%；第29天的吸光度為0.538，如仍按照第1天繪制的標準曲線計算濃度，則為26.86mg/L，誤差達到34.17%。

以上結果表明，使用D試劑法定量檢測PEG時，標準曲線隨D試劑保存時間延長及保存溫度的不同而變化。為了對PEG準確定量，每次測試都應做出標準曲線，以避免D試劑隨保存時間延長帶來誤差。為了減少誤差并減少每次制作標準曲線的繁瑣工作，針對日常測試，建議每次配制的D試劑宜少不宜多，且低溫保存時間不宜超過7天。

圖7 使用5℃保存的D試劑測得的PEG-4000質量濃度與吸光度標準曲線Fig.7 PEG-4000 standard curve of D reagent at 5℃

圖8 使用25℃保存的D試劑測得的PEG-4000質量濃度與吸光度標準曲線Fig.8 PEG-4000 standard curve of D reagent at 25℃

圖9 使用5℃保存的D試劑測得的PEG-20000質量濃度與吸光度標準曲線Fig.9 PEG-20000 standard curve of D reagent at 5℃

圖10 使用25℃保存的D試劑測得的PEG-20000質量濃度與吸光度標準曲線Fig.10 PEG-20000 standard curve of D reagent at 25℃

4 結語

以PEG作為標準物質，采用改進的D試劑法測定超濾膜的截留率的測試條件為：D試劑2.0mL、緩沖液2.0mL，顯色時間15～20min。隨著D試劑存放時間的延長以及存放溫度的改變，測試樣的吸光度會有較大變化。因此，PEG截留性能測試應與標準曲線的制作同步進行。在日常的截留率檢測過程中，建議每次配制的D試劑應低溫保存不超過7天。改進的D試劑法在一定濃度范圍內，標準曲線的線性關系良好，能夠獲得可靠的測定結果。