胭脂紅在環境水樣中的三維熒光光譜分析

張彥青

(衡水學院 化工學院，河北 衡水 053000)

1 引言

胭脂紅是一種偶氮型酸性染料，主要用于食品、飲料及化妝品的著色，也用于羊毛、蠶絲的染色及制造色淀。工業廢水的排放，嚴重影響環境水樣的質量。光譜檢測技術能夠從原子和分子的角度反映物質的光譜特性，它是研究物質結構的一種重要手段。這種檢測技術具有非常重要的價值和意義[1-3]。熒光光譜分析法在水質檢測方面有更好的優勢，該技術靈敏度高、選擇性好，檢測速度快等優點已被廣泛應用[4-9]。本文主要采用三維熒光光譜分析技術研究胭脂紅的三維熒光特性，再通過三維熒光譜圖對水樣進行分析。為環境廢水中水樣的檢測提供依據。

2 實驗部分

2.1 儀器與試劑

主要儀器：熒光分光光度儀(型號：F-7000，廠家：日立)，電子天枰(型號：FA2204B，廠家：上海精密儀器股份有限)。

試劑：胭脂紅(天津市光復精細研究所)，1.654×10-4胭脂紅標準儲備溶液。本實驗所用試劑均為分析純，實驗用水為二次蒸餾水。

2.2 胭脂紅的三維熒光光譜特性研究

2.2.1 胭脂紅三維熒光光譜掃描

取濃度為1.654×10-4mol/L的胭脂紅溶液適量轉移到1mL熒光比色皿中，使用熒光光度儀進行三維熒光光譜掃描，胭脂紅的三維熒光等高線圖中熒光的位置可以直觀的顯示出來(如圖1所示)。

圖1 胭脂紅三維熒光等高線圖

2.2.2 確定胭脂紅的激發和發射波長

因為三維熒光掃描的范圍相對比較大，掃描速度快，造成數據的不準確。這就需要進行掃描獲得精確的數值。取濃度為1.654×10-5mol/L的胭脂紅溶液進行一下掃描。確定激發的波長為Ex=320nm，發射波長的掃描范圍為500～700nm，掃描速度為240nm/min；掃描結果如圖2所示。

圖2 確定胭脂紅的激發Ex和發射Em波長

2.2.3 胭脂紅不同濃度溶液的熒光強度變化

從1.654×10-4mol/L胭脂紅一級儲備液中分別取0.2，0.4，0.6，1，1.4，2，2.4，2.8，3、4mL于10mL比色管中，配置成濃度為3.308×10-5，6.616×10-5，9.924×10-5，1.654×10-5，2.315×10-5，3.308×10-5，3.696×10-5，4.631×10-5，4.962×10-5，6.616×10-5mol/L的溶液，在Ex=320nm，Em：350-550nm，掃描速度為240nm/min下掃描。把結果用origin75進行作圖，如圖3。固定波長：Ex=320nm，Em=490nm。掃描結果如圖4所示，從圖中可以看出兩者符合良好的線性關系，相關系數R2=0.99934。

圖3 不同濃度胭脂紅溶液熒光強度的變化

圖4 胭脂紅的熒光光度值回歸曲線

2.2.4 實驗結果

胭脂紅的最佳激發波長(Ex)和發射波長為Ex=320nm，Em=429nm。從此處位置的掃描結果可以看出，胭脂紅溶液的熒光強度隨著它的濃度增加而不斷增強，通過程序計算線性擬合可得知，相關系數R達0.9994，二者的線性關系非常之明顯。

2.3 環境水樣中胭脂紅的三維熒光光譜分析

2.3.1 三種水樣的三維熒光光譜

對三種水樣分別進行三維熒光光譜掃描，設置掃描參數：激發波長Ex=200～700nm，發射波長Em=200～600nm，每隔5nm取一個數據；掃描速度為1200nm/min。掃描得到三種水樣的三維熒光等高線圖(如圖5至圖7)。

圖5 蒸餾水三維熒光光譜等高線圖

圖6 實驗室自來水三維熒光光譜等高線圖

圖7 環境水樣三維熒光光譜等高線圖

2.3.2 胭脂紅在三種水樣中的熒光特性

用三種水樣溶解胭脂紅溶液，把三維熒光光譜掃描出來。取用3組胭脂紅一級儲備液1mL分別移入10mL比色管中，用不同的水樣定至10mL，配置成1.654×10-5mol/L溶液。固定激發波長Ex=230～359nm，Em=385～650nm，掃描速度為1200nm/min。掃描結果圖8～圖10。

圖8 胭脂紅蒸餾水溶液三維等高線圖

圖9 胭脂紅自來水溶液三維等高線圖

圖10 胭脂紅環境水樣三維等高線圖

2.3.3 實驗結果

從蒸餾水、自來水、滏陽河河水三種水樣進行三維掃描的結果來看，三種水樣的差異是非常明顯的，理論上來說，純水是不會出現熒光的，但是在實驗中使用的蒸餾水不可能理想條件下的純度，含有一定量的雜質，這些雜質在特定波長光的照射下會衍生出散射峰。同時在熒光的發射光譜圖中能夠看出雜質對熒光強度的影響。各用蒸餾水和實驗室自來水還有環境水樣配出的胭脂紅溶液，熒光強度也不同，因此熒光特性受到溶液中存在的雜質的影響。