苯二胺分光光度法測定水中的游離氯

一直以來，氯氣或者二氧化氯是自來水殺菌方案中高效的一種，也是被普遍使用的一種。盡管不如臭氧那么“高級”，但效率與成本的優勢使得它依然在許多地方廣泛使用，對它的安全性也就有了比較多的研究。自來水燒開后水中的有機腐質產生等致癌物質。2012年4月，可口可樂山西飲料有限公司生產的9個批次的產品的檢測結果顯示：醒目（蘋果汽水）20120206、20120208兩個批次游離余氯實際檢測值是0.02mg/L，芬達（橙味汽水）的游離余氯實際檢測值是0.04mg/L，遠遠高于值0.005mg/L的國家標準，后續調查確認有含氯的生產輔助用水進入飲料。同年7月，南京水魔方水質超標事件中，就是因為水魔方部分水池的水質存在余氯超標問題致使市民李小姐在水魔方游玩之后全身瘙癢長疙瘩，對于水質中的余氯一部分是以游離態形式存在，這一部分游離氯指的是以次氯酸、次氯酸鹽離子和溶解的單質氯形式存在的氯。對于游離氯的測定，標準HJ 586-2010已經給出了具體方法，元析光度計實驗室依據此標準進行了生活飲用水游離氯的分析。

實驗部分

1、實驗原理

游離氯測定在pH為 6.2~6.5條件下，游離氯直接與 N,N-,4-苯二胺(DPD)發生反應，生成紅色化合物，在515 nm波長下，采用分光光度法測定其吸光度。

2、主要儀器與試劑

2.1 元析X-8觸摸屏紫外可見分光光度計：配有10 mm和50 mm比色皿

2.2天平：精度分別為0.1g和0.1mg

2.3 玻璃容器：250 mL錐形瓶、100 mL 棕色容量瓶

2.4 碘酸鉀標準貯備液：ρ(KIO₃) = 1.006 g/L

稱取優級純碘酸鉀（預先在120℃~140 ℃下烘干2 h）0.1006 g，溶于水中，移入100 mL容量瓶中，加水至標線，混勻。

2.5 碘酸鉀標準使用液：ρ(KIO₃)= 10.06 mg/L

吸取1.0 mL 碘酸鉀標準貯備液于100 mL 棕色容量瓶中，加入約0.1 g 碘化鉀，加水至標線，混勻，臨用現配。1.00 mL 標準使用液中含10.06 μg KIO₃，相當 于0.141 μmol(10.0 μg)Cl₂。

2.6 氫氧化鈉溶液：c(NaOH)= 1.0 mol/L

稱取2.0 g氫氧化鈉，溶解于25mL水中，待溶液冷卻后移入50 mL容量瓶，加水至標線，混勻。

2.7 硫酸溶液：c(H₂SO₄)= 1.0 mol/L

于80 mL 水中，在不斷攪拌下小心加入5.4 mL 濃硫酸，冷卻后將溶液移入100 mL 容量瓶中，加水至標線，混勻。

2.8 磷酸鹽緩沖溶液：pH = 6.5

稱取6.0 g無水磷酸氫二鈉(Na₂HPO₄)以及11.5 g 磷酸二氫鉀(KH₂PO₄)，依次溶于水中，加入0.2 g EDTA二鈉固體，轉移至250 mL 容量瓶中，加水至標線，混勻。必要時，可加入0.020 g 以防止霉菌繁殖及試劑內痕量碘化物對游離氯檢驗的干擾。

2.9 N,N-,4-苯二胺硫酸鹽溶液（DPD）：ρ[NH₂-C₆H₄-N(C₂H₅)₂ · H₂SO₄] = 1.1 g/L

稱取DPD 0.11 g溶解在水中，然后移入100 mL容量瓶中，加水稀釋至標線。

3、實驗步驟

3.1分別吸取0.00、1.00、2.00、3.00、5.00、10.00、15.0 mL碘酸鉀標準使用液于100 mL容量瓶中，加入適量的水；然后向各容量瓶中加入1.0 mL硫酸溶液，1 min后向各容量瓶中加入1 mL NaOH溶液，加水稀釋至標線；

3.2 在250 mL錐形瓶中各加入15.0 mL緩沖溶液和5.0 mL DPD，于1 min內將上述標準系列溶液加入錐形瓶中；

3.3混勻后，在515 nm處，用10 mm比色皿測定各個溶液的吸光度，于60 min內完成比色分析。

4、結果與討論

圖1 加入硫酸溶液NaOH溶液之后的標準使用液狀態

圖2 待測溶液狀態

表1 實驗數據表

圖3 氯濃度與吸光度的關系圖（Y=0.21221X+0.00229，r2=0.999） 

結合圖表可知，按照HJ 586-2010標準方法《水質游離氯和總氯的測定N,N-,4-苯二胺分光光度法》繪制游離氯標準曲線，經過擬合后其相關系數為0.999，符合標準要求。另外，經過多次實驗發現，在進行1.3實驗步驟操作時，標準液加入的時機對溶液的吸光度有很大的影響，特別是對低濃度標準溶液來說。建議對低濃度曲線，將碘酸鉀與碘化鉀在酸性條件下的反應時間由適當延長，并保證反應過程全程避光；對高濃度曲線，將反應時間也適當延長，可以得到較好的結果。本次實驗采用元析X-8觸摸屏紫外可見分光光度計，觸屏操作，大大提高實驗效率。