高濃度碘化物比色法探討與改進(jìn)

尹靜章,魏 琦，王玉玨，劉 琪

(1.德州市水文中心，山東 德州 253016；2.山東錦銘檢測(cè)技術(shù)有限公司，山東 德州 253016)

地下水是地球自然循環(huán)的產(chǎn)物，是生態(tài)循環(huán)的重要部分[1]。隨著工業(yè)化、城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展，生活污水、工業(yè)廢水的排放使得區(qū)域地下水環(huán)境變得較為復(fù)雜[2]。碘是維持人體甲狀腺正常功能所必需的微量元素，碘是人體不可缺少的生命元素之一，又被稱為“智慧元素”[3]。準(zhǔn)確測(cè)定地下水中碘化物含量具有重要意義。

目前適用地下水水中碘化物的測(cè)定方法很多，常用的有分光光度法、滴定法、色譜法、流動(dòng)注射分析法、離子色譜法等[4]。本文就GB/T 5750.5—2006《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法方法》中高濃度碘化物比色法[5]進(jìn)行了實(shí)踐和研究，對(duì)方法中主要不足進(jìn)行分析并提出改進(jìn)措施，對(duì)影響測(cè)定結(jié)果的條件進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)，提出了具有指導(dǎo)意義的研究結(jié)論。分析結(jié)果如下：

1 高濃度碘化物比色法

1.1 方法原理

在磷酸酸化的水樣中加入過量飽和溴水，碘化物被氧化為碘酸鹽。用甲酸鈉除去過量的溴，此時(shí)溶液中溴的顏色應(yīng)完全褪去，剩余的甲酸鈉在酸性溶液中加熱成為甲酸揮發(fā)逸失，冷卻后加入碘化鉀析出碘，再加入淀粉生成藍(lán)紫色復(fù)合物，比色定量[6]。

該方法所需溶液必須現(xiàn)用現(xiàn)配，滴加的飽和溴水和甲酸鈉必須在實(shí)踐中進(jìn)行總結(jié)，確定加入量。加入碘化鉀后，必須在暗處放置反應(yīng)，另外碘和淀粉的顯色反應(yīng)比較復(fù)雜，沒有固定的摩爾比，是一個(gè)可逆反應(yīng)[7]。

1.2 方法存在的不足

(1)GB/T 5750.5—2006中高濃度碘化物比色法規(guī)范中原理介紹相對(duì)清晰，但在分析步驟中明顯缺失甲酸鈉的加入時(shí)間，造成操作者無所適從。

(2)甲酸鈉的加入量多少未明確，應(yīng)定性說明。

(3)加入甲酸鈉后是否加熱，加熱多長(zhǎng)時(shí)間未明確。

(4)方法未明確檢出限，僅指出取樣體積10ml時(shí)最低檢測(cè)最低質(zhì)量濃度為0.05mg/l，此表述不代表方法的檢出限，不完全、不準(zhǔn)確。

該方法以上不足容易使檢測(cè)人員增加分析研究時(shí)間，標(biāo)準(zhǔn)曲線達(dá)不到精密度和準(zhǔn)確度要求[8]。

2 方法優(yōu)化與改進(jìn)

(1)明確甲酸鈉的加入時(shí)間，甲酸鈉的加入應(yīng)在水樣初次沸水浴加熱2min后加入，。

(2)甲酸鈉的加入量應(yīng)略多于飽和溴水的加入量。

(3)甲酸鈉的加熱時(shí)間應(yīng)不低于30s，以使甲酸完全揮發(fā)逸失。

(4)加入碘化鉀后保持暗處放置，且比色時(shí)應(yīng)盡量減少漏光時(shí)間。

(5)水浴加熱建議采用燒杯沸水浴加熱方式。

3 對(duì)比分析

3.1 甲酸鈉的加入時(shí)機(jī)

高濃度碘化物比色法GB 5750.5—2006方法原理中講到加入甲酸鈉為了除去過量的溴，但印刷版本中分析步驟未明確甲酸鈉的加入時(shí)機(jī)，屬于方法遺漏。為了探究甲酸鈉的作用和影響，特在試驗(yàn)過程中進(jìn)行了甲酸鈉加入與否的對(duì)比試驗(yàn)，甲酸鈉加入與否對(duì)比分析結(jié)果見表1。

表1 甲酸鈉加入與否對(duì)比分析成果表

由上表可以看出，碘化物的測(cè)定必須加入甲酸鈉，甲酸鈉的作用為去除過量的飽和溴水，否則無法測(cè)定正常的吸光度，標(biāo)準(zhǔn)系列不成線性，由此可以證明GB 5750.5—2006為刊印有誤。

3.2 飽和溴水的加入量對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響

根據(jù)分析方法，標(biāo)準(zhǔn)系列和水樣中要加入飽和溴水至呈淡黃色穩(wěn)定不變，飽和溴水的加入量會(huì)影響到碘化物是否被氧化完全及測(cè)定的吸光度，直至影響數(shù)據(jù)測(cè)定準(zhǔn)確度。相同標(biāo)準(zhǔn)系列加入不同量飽和溴水的測(cè)定成果見表2。同標(biāo)準(zhǔn)系列不同量飽和溴水測(cè)定曲線分別如圖1—3所示。

通過以上結(jié)果可以看出，飽和溴水的加入量要根據(jù)試驗(yàn)實(shí)際情況，對(duì)比吸光度得出最佳加入量。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果分析，標(biāo)準(zhǔn)系列低濃度點(diǎn)飽和溴水的加入量不易過少，要保證碘化物完全被氧化，否則對(duì)測(cè)定值影響較大；同時(shí)因購(gòu)置實(shí)際質(zhì)量不同，加入量會(huì)略有區(qū)別，根據(jù)試驗(yàn)可知，本實(shí)驗(yàn)飽和溴水加入量以5滴最好。

3.3 甲酸鈉不同加入量對(duì)比分析

同系列標(biāo)準(zhǔn)溶液加入相同量的飽和溴水，加入不同量的甲酸鈉，對(duì)比分析監(jiān)測(cè)結(jié)果，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)見表3。測(cè)定曲線如圖4—6所示。

表2 同標(biāo)準(zhǔn)系列加入不同量飽和溴水測(cè)定結(jié)果表

圖1 3滴飽和溴水5滴甲酸鈉測(cè)定曲線

圖2 5滴飽和溴水5滴甲酸鈉測(cè)定曲線

通過以上結(jié)果可以看出，甲酸鈉的加入量要適中，加入量太少，不能除去過量的溴，加入量太多，在加熱的過程中甲酸揮發(fā)不完全，影響測(cè)定結(jié)果，同樣使測(cè)定不準(zhǔn)確。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果分析，甲酸鈉的加入量過多時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)曲線高濃度點(diǎn)測(cè)定值數(shù)值偏低。

圖3 7滴飽和溴水5滴甲酸鈉測(cè)定曲線圖

表3 不同加入量的甲酸鈉測(cè)定結(jié)果表

圖4 5滴飽和溴水3滴甲酸鈉測(cè)定曲線圖

圖5 5滴飽和溴水7滴甲酸鈉測(cè)定曲線圖

圖6 5滴飽和溴水10滴甲酸鈉測(cè)定曲線圖

3.4 加入甲酸鈉后的加熱時(shí)間及其它注意事項(xiàng)

(1)加入甲酸鈉以趁熱加入為好，同時(shí)為保證甲酸完全揮發(fā)，二次加熱時(shí)間根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，應(yīng)不低于30s，具體時(shí)間以取得最佳試驗(yàn)結(jié)果為宜。

(2)試驗(yàn)過程加入碘化鉀后要暗處放置，因?yàn)榈饣浺姽庖追纸猓堤幏胖茫ＷC樣品中碘能夠完全析出。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

通過對(duì)各組實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，可得出如下結(jié)論：

(1)GB 5750.5—2006高濃度碘化物比色法存在刊印疏漏，遺漏甲酸鈉的加入過程。

(2)飽和溴水的加入量應(yīng)保證碘化物氧化完全，且低濃度水樣飽和溴水可以適當(dāng)多滴。

(3)甲酸鈉應(yīng)趁熱加入，且加入量保證能除去過量的溴，二次加熱時(shí)間不低于30s，確保過量的甲酸揮發(fā)完全。

(4)水浴加熱可以采用燒杯沸水浴加熱方式，方法簡(jiǎn)單，設(shè)備易得。

(5)加入碘化鉀后暗處放置，避免碘化鉀見光分解。

5 結(jié)語

通過改變?cè)噭┘碍h(huán)境條件，實(shí)驗(yàn)得到良好效果，測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確度與精密度得到大大提高，操作簡(jiǎn)便，線性關(guān)系較好。總之，水環(huán)境監(jiān)測(cè)人員在檢測(cè)過程中，要弄懂弄透方法的原理，熟知每一試劑每一步驟的作用和變化，分析總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)室條件找到最佳的檢測(cè)方法[9]。因受時(shí)間、精力、能力所限，本文對(duì)碘化物測(cè)定條件的改變、試劑質(zhì)量及交互影響下的檢測(cè)對(duì)比分析尚不完全，而且積累的數(shù)據(jù)及時(shí)間相對(duì)較少，所得的結(jié)論或許存在偏差，希望大家共同探討，找到更高精密度更高準(zhǔn)確度的檢測(cè)條件。