巰基乙酸鈉分光光度法測量水中的鐵含量

徐潔鴻，吳丹虹，應 琪，任旭濱，王 羽

（寧波市中普檢測技術服務有限公司，浙江寧波 315000）

鐵元素存在于生活中的方方面面。鐵元素是人體中不可缺少的元素，但是過多的攝入鐵元素將會造成鐵中毒的情況，嚴重的會出現休克或者死亡。鐵元素也是各種合金中不可缺少的元素，在鋁合金，鋅合金，銅合金等合金牌號中對于鐵元素都有相應的限值或者含量范圍要求，以此來提高合金的性能[3-4]。在檢測領域食品接觸材料有著對于鐵元素的限值要求例如：歐盟塑料食品接觸材料（EU）2020/1245，它對于食品接觸材料溶出液的鐵元素提出了48×10-6的限值要求[1]。

對于鐵元素的檢測存在著許多的方式。如今現在比較方便的方式則是用電感耦合等離子體發射光譜儀（ICP-OES）直接讀取，但是該儀器比較貴所以對于測試量比較少更加適合使用分光光度法檢測鐵元素。分光光度法中比較常用的顯色劑是鄰二氮雜菲，而我們通過查文獻發現了巰基乙酸對于鐵元素有著良好的顯色效果[2，5]。同時有文獻報道過巰基乙酸-納米銀對鉛元素有著良好的顯色效果[6]。為此我們建立了以巰基乙酸鈉（TGA Na）為顯色劑，酒石酸（TA）為掩蔽劑，氨水提供氨性介質的測試條件。

1 材料與方法

1.1 試劑

1.1.1 實驗試劑

鐵標液（國家有色金屬及電子材料分析測試中心，50mL，1 000×10-6）；巰基乙酸鈉（麥克林公司，100g AR）；氨水（滬試，500mL AR）；氫氧化鈉（西隴科學 500g，AR）；鹽酸（西隴科學，500mL，GR）；L（+）-酒石酸（滬試，500g，AR）

1.1.2 試劑配制

10×10-6鐵標液：取1mL 1 000×10-6鐵標液用水定容100mL；巰基乙酸鈉鹽溶液（0.1g/mL）：稱量10g巰基乙酸鈉鹽用水定容100mL；氨水（5%）：取5mL氨水用水定容100mL；酒石酸（20%）：稱量20g 用水定容100mL；氫氧化鈉（0.1g/mL）：稱量10g 用水定容100mL；鹽酸（1+10）：取2.5mL 用水定容25mL

1.2 儀器

UV（LabTeach BlueStar Plus）；pH 劑（上海儀電 PHS-3C（雷磁））；ICP-0ES（Perkins Elmer Avio 500Max）

1.3 實驗方法

取10mL 待測液于干凈的25mL 的容量瓶中，加入6mL 氨水（5%）。搖勻后加入酒石酸（20%）1mL，搖勻。最后加入3mL 巰基乙酸鈉鹽溶液（0.1g/mL）。溶液呈現紫紅色，避光顯色20min，用紫外可見分光光度計530nm 波長，1cm 比色皿測量，并記錄數值。

1.4 標準曲線的建立

分別取0.5×10-6，1.0×10-6，2.0×10-6，5.0×10-6，10.0×10-6濃度的鐵標液個10mL 于5個做好濃度標記的容量瓶中，按1.3的實驗方案進行測試并作圖，如圖1所示。

圖1 標準曲線

2 結果討論

2.1 最大吸收波長的確定

采用10×10-6濃度的鐵離子標液作為測試溶液（后面的實驗都是用10×10-6濃度進行的），按1.3的實驗方法顯色，然后用UV 經行全波段的掃描，發現在530nm 處有最高的吸收峰。

2.2 pH值的影響

實驗測試了在不同pH 環境條件下顯色反應的效果。通過加入鹽酸（1+10）或者氫氧化鈉（0.1g/mL）的方法改變pH。方案是第一個點加入鹽酸（1+10）2.0mL，第二個點加入鹽酸（1+10）1.0mL，第三個點不加任何試劑，第四個點加入氫氧化鈉（0.1g/mL）1.0mL，第5 個點加入氫氧化鈉（0.1g/mL）1.5mL，第六個點加入氫氧化鈉（0.1g/mL）2.0mL，第七個點加入氫氧化鈉（0.1g/mL）2.5mL，第八個點加入氫氧化鈉（0.1g/mL）3.0mL。由此得到一張先升高再下降的譜圖，如圖2所示。

圖2 pH的影響

結合我們每次按1.3實驗方法配制的溶液所測定的pH 值我們將測試所需達到的pH 值定為9.4-10.8之間。

2.3 顯色時間的影響

實驗測試了0～1h 內的吸光度的變化。從實驗數據可以發現，顯色反應形成的螯合物在0～5min 內吸光度逐漸變高，此后處于平衡狀態。為保證顯色完全同時結合《印度化學雜志》關于巰基乙酸的報道，將顯色反應時間定為20min，如圖3所示。

圖3 顯色時間的影響

2.4 巰基乙酸鈉用量的影響

實驗將巰基乙酸鈉用量改為0.1mL，0.5mL，1.5mL，3.0ml，4.0mL，5.0mL，由此建立了一個曲線，如圖4所示。從圖中我們可以知道在ml 后就有很好的效果，由此我們定了3.0ml 用量。

圖4 巰基乙酸鈉用量的影響

圖6 TA用量的影響

2.5 溫度的影響

我們設置5個溫度來探討溫度對顯色反應的影響。設置的溫度為0攝氏度，10攝氏度，20攝氏度，30攝氏度，40攝氏度。加入顯色劑后容量瓶都在對應溫度的水浴鍋中顯色20分鐘。由此我們得到相應的數據以及譜圖，如圖5所示。由圖可知溫度對顯色反應效果影響不太大。

圖5 溫度的影響

2.6 酒石酸用量的影響

將實驗中的酒石酸（0.2g/mL）用量設置為0.1mL，0.5mL，1.0mL，1.5mL，2.0mL。實驗操作按照1.3進行。通過實驗發現0.1～1.0mL 的試樣的吸光度值十分接近處于平衡狀態，當加入量為1.5mL 以上時吸光度直線下降；事后我們測了各個酒石酸加入量對應的pH 為10.48，10.16，9.64，5.27，4.59。因為前三個點pH落在9.4～10.8而它的吸光度十分接近，所以可以認為酒石酸的用量對其影響十分小。后兩個點因為其pH為酸性所以顯色十分不好。

3 結束語

提出了一種廉價、快速、穩定的檢測水中鐵離子的方式。該方法中氨水（5%）用量為6.0mL，掩蔽劑TA（0.2g/mL）用量為1.0mL，顯色劑巰基乙酸鈉（0.1g/mL）用量為3.0mL，所需樣液為10mL，以上溶液均加入25mL 的容量瓶中并定容顯色20min，用紫外分光光度計530nm 波長，1cm 比色皿測量。該方法受溫度和顯色時間影響極小，受pH 影響較大，但在pH為9.4～10.8范圍內有穩定的顯色效果且吸光度十分接近。