江西有色金属  2001, Vol. 15 Issue (1): 37-40
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聚乙烯醇-丁基罗丹明B分光光度法测定电池及废水中的痕量汞(Ⅱ)[PDF全文]
刘开宇 , 李元高 , 唐有根 , 宋鸽 , 黄振谦     
中南工业大学化学化工学院, 湖南 长沙 410083
摘要:报道了分光光度法测定痕量汞的一种新方法。在聚乙烯醇存在下, 汞(Ⅱ)与硫氰酸盐和丁基罗丹明B形成多元离子缔合物, 且稳定。在实验条件下, 在580nm处有最大吸收波长, 表观摩尔吸光系数为7.08 ×105 L·mol-1·cm-1, Hg(Ⅱ)在0~6μg/25mL范围内服从比耳定律。通过对几种市售电池及水样中汞含量测定, 表明体系具有较强的抗干扰能力, 仅铁(Ⅲ)、锌(Ⅱ)干扰汞(Ⅱ)的测定, 可加入5%抗坏血酸和10%柠檬酸掩蔽。该方法具有操作简便、快速、选择性和重现性好的特点, 适于电池及废水中痕量汞(Ⅱ)的测定。
关键词分光光度法    聚乙烯醇    丁基罗丹明B        测定    电池    废水    
Spectrophotometric determination of trace Hg(Ⅱ)in battery and waste water by polyvinyl alcohol-butyl rhodamine B
LIU Kai-yu , LI Yuan-gao , TANG You-gen , SONG Ge , HUANG Zhen-qian     
Central South University of Technology, Changsha 410083, Hunan, China
Abstract: The paper present a new spectrophotometric method for the determination of trace Hg(Ⅱ), in polyvinyl alcohol solution thiocyanate and butyl rhodamine B produce multi-ionic associated substance with Hg(Ⅱ).it is at 580nm that absorption of the ion association complex is the maximum, Beer′s law is obeyed in the range of Hg(Ⅱ)0~6 μg/25mL.The molar absorptivity is 7.08 ×105L·mol-1·cm-1.Through the determination of Hg(Ⅱ)in battery and water, the result shows that the reaction system can tolerate many interfering ions due to the existence of polyvinyl alcohol.Only iron(Ⅲ) and zinc(Ⅱ)interfere in the determination of Hg(Ⅱ), and it can be eliminated by masking with ascorbic acid(5%)and lemon acid(10%).The recommended method is characterized by its simple operation、fast speed、strong selectivity and good reproductive.
Key words: spectrophotometric method    polyvinyl alcohol    butyl rhodamine B    mercury    determination    battery    waste    
0 前言

众所周知, 汞是对生物具有极大危害的重金属之一, 它广泛存在于电池材料、工业废水、生化样品以及人体排泄物中。汞对人类的危害已引起国内外极大的关注1~2, 先进的工业化国家已立法禁止生产和使用含汞量大于0.025%的碱性锌锰电池。同时, 汞也是环境监测中重点检测的元素, 因此找到一种简便、实用、有效的痕量汞测定方法具有重要的现实意义。近年来, 人们对痕量Hg(Ⅱ)的测定方法进行了广泛的探讨, 当前吸光光度法仍是测定痕量汞的常用方法之一, 这方面报道甚多, 见文献〔3~6〕。但用于电池中痕量汞的测定方法报道甚少, 且大多数测定方法选择性较差, 无法直接在水相显色测定。

试验采用分光光度法, 在聚乙烯醇存在下, 汞(Ⅱ)与硫氰酸盐和丁基罗丹明B形成较稳定的多元离子缔合物, 在580nm处有最大吸收波长, 表观摩尔吸光系数为7.08 ×105L·mol-1·cm-1, Hg(Ⅱ)在0~6μg/25mL范围内服从比耳定律。试验结果表明:该体系抗干扰能力强, 仅有Fe(Ⅲ)、Zn(Ⅱ)干扰测定, 且具有操作简便、快捷、准确、灵敏度高等特点。

1 实验部分 1.1 主要仪器与试剂

(1) 仪器使用上海第三分析仪器厂生产的721-100型分光光度计。

(2) 所有试剂均为A.R配制成相应浓度: 0.5mL/L硫氰酸铵溶液; 1%聚乙醇溶液; 0.1%丁基罗丹明B溶液; 5%抗坏血酸溶液; 1mol/L硫酸溶液; 10%柠檬酸溶液。

(3) 0.1mg/mL汞贮存液制备:称取氯化汞0.1353 g, 溶于少量蒸馏水中, 加硝酸66 mL, 移入1 000mL容量瓶中, 用蒸馏水稀释至刻度, 混匀。

(4) 1μg/mL汞标准溶液制备:分取汞贮存液1.00mL于100mL容量瓶中, 加25g/L重铬酸钾溶液0.3mL和硝酸6.6mL, 用蒸馏水稀释至刻度, 混匀。

1.2 汞标准曲线的测定

于25mL比色管中加入1.5mL0.50mol/L硫氰酸铵, 2mL 1mol/ L硫酸溶液, 2mL 1%聚乙烯醇和1mL0.1%丁基罗丹明B, 摇匀, 称为试剂A液。在A液中加入1mL汞标准溶液, 再用蒸馏水稀释至刻度, 摇匀。在580nm处用1cm的比色皿, 对照试剂空白, 测定吸光度。同理, 用同量的A液分别加入2、3、4、5、6、7mL汞标准溶液, 测定不同含汞量时的吸光度, 结果如图 1所示。从图 1可知, 汞量在0~6μg/ 25mL范围内服从比耳定律, 其摩尔吸光系数为7.08 ×105L·mol-1·cm-1。当透光率为99%即 A= 0.044时, 汞含量为0.0038μg/mL。

图 1 汞标准曲线

1.3 电池的处理

将样品电池称重, 准确至0.1g, 解剖电池并将外包装、铜帽、假底和密封材料等弃去。将电池的正负极材料和隔离层放入250~600mL烧杯中, 加入适量水、硝酸(1+99), 反应平静后加入盐酸(1+1), 加热微沸15min[7]

1.4 样品测试

取适量含汞试液(水样或电池处理液), 1.00~3.00mL于25mL比色管中, 分别加入掩蔽剂抗坏血酸和柠檬酸。以同样的方法, 加入A液后, 测定溶液的吸光度。

2 结果与讨论 2.1 测试条件的确定 2.1.1 波长选择

取3mL汞标准液与A液混合, 测定在不同波长下吸光度 A, 如图 2, 可得离子缔合物的λmax在580nm处。

图 2 波长与吸光度的关系曲线

2.1.2 A液中不同成分用量的确定

为确定A液中不同成分的最佳用量, 取3mL汞标准液, 在改变A液中所指成分用量情况下, 测定溶液的吸光度。结果表明:NH4SCN用量在1.5mL、硫酸用量在2~3mL吸光度最大。

图 3为丁基罗丹明B用量与吸光度的关系曲线, 表明其用量在1.0~1.5mL之间吸光度大, 且稳定, 1mL时最大。故选用1mL。

图 3 丁基罗丹明B用量与吸光度的关系曲线

图 4为聚乙烯醇与吸光度的关系曲线, 从图 4可以看出, 由于离子缔合物不溶于水, 若不加聚乙烯醇, 溶液浑浊, 如用量太少, 则溶液稳定性差。当聚乙烯醇用量在2mL左右时, 溶液的吸光度最大。故选用2mL。

图 4 聚乙烯醇用量与吸光度的关系曲线

2.2 缔合物的稳定性

在聚乙烯醇存在下, 丁基罗丹明B加入后, 经过5min左右缔合物的吸光度可达最大, 且可稳定1h, 以后随时间的延长, 吸光度有所降低。

2.3 共存离子的影响及消除

对多种可能存在的离子进行了干扰性试验, 可表明:Mn2+、Ca2+、As5+ (各2.5mg), SO42-(10mg)、Th4+、Cl-、Ac- (各1mg), Bi3+、Al3+、V5+、C2O42-、NH4+(各800μg), Na+、Mg2+、Ni2+、Cd2+、Co2+(各140μg), Cr3+(120μg), Fe2+(20mg), Mo2+ (30μg)、Cu2+(20μg), Ti+、Pb2+(各15μg)对测定均无影响。主要的干扰元素为Fe3+和Zn2+, 因此必须选择合适的掩蔽剂来消除。试验表明, 5%的抗坏血酸可掩蔽Fe3+; 10%的柠檬酸可用来掩蔽Zn2+

2.4 精密度试验

测定不同含汞量样品25mL, 结果如表 1

表 1 分析结果的精度
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2.5 回收率试验

在样品中加入不同含汞量汞标准液进行回收测定, 测定结果见表 2

表 2 回收率试验结果
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回收率试验结果表明, 其回收率在98.67%~105.00%之间, 平均回收率为101.13%.

2.6 电池中汞的测定结果

按上述电池的处理及样品测试方法测定市售电池的汞含量, 结果见表 3

表 3 几种电池含汞量实测结果
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其中, 汞含量百分数按下式计算:

式中:Q0—从工作曲线上查得的汞量, μg;

m—电池质量, g;

V1—样品溶液总体积, mL;

V2—分取的样品溶液体积, mL。

2.7 废水中汞的测定

按上述样品测试方法测试含汞水样的汞含量, 结果见表 4

表 4 水和废水样品中汞含量的测定
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3 结论

(1) 试验的最佳条件是吸收波长为580nm。试验的试剂用量:硫氰酸铵1.5mL, 硫酸2.0mL, 聚乙烯醇2.0mL, 丁基罗丹明B 1.0mL。汞含量为0~6 μg/25mL, 可以符合比耳定律, 表观摩尔吸光系数为7.08×105L·mol-1·cm-1。试验检测下限为0.0038 μg/mL。

(2) 电池及废水中存在的大部分元素对测定无干扰, 但Fe3+和Zn2+有严重干扰, 分别可用5%的抗坏血酸和10%的柠檬酸加以掩蔽。

(3) 从试验可知, 该方法具有重现性好、操作简便、灵敏度高、显色时间短、一次可测定多个样品等优点。

参考文献
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