鉻天青 S 分光光度法測定生活飲用水中鋁的方法探討

前言：鋁元素作為地殼中含量最多的金屬元素，廣泛存在于土壤、礦石、水體等環(huán)境介質(zhì)中。我國自來水處理過程中廣泛使用含鋁化合物作為沉淀劑，鋁鹽類混凝劑能夠使懸浮顆粒沉淀，有效地降低水質(zhì)濁度，因此導(dǎo)致大量的鋁離子進(jìn)入生活飲用水中，使生活飲用水中鋁含量升高。隨著科學(xué)的發(fā)展,人們認(rèn)識到鋁可使人體產(chǎn)生慢性毒性[3] ,鋁進(jìn)入人體后在大腦中蓄積，會造成神經(jīng)系統(tǒng)的損傷，使記憶力下降。生活飲用水是人體攝入鋁的主要途徑之一，所以檢測生活飲用水中鋁意義重大。開展生活用水的鋁含量檢測，可以很好地監(jiān)測飲用水當(dāng)中的鋁含量，以避免對人體造成嚴(yán)重的影響。在監(jiān)測到鋁含量超標(biāo)的情況下，可以進(jìn)行針對性的處理，以保障人民群眾的健康。生活飲用水中鋁的測定方法有分光光度法 ﹑電感耦合等離子體光譜儀、電感耦合等離子體質(zhì)譜儀等，是目前常用測定水中鋁的方法，但儀器方法都需要大型的儀器支持。鉻天青S分光光度法是國標(biāo)法 GB /T5009.6-2006 中第一法，由于其成本低廉、不需要昂貴的設(shè)備等優(yōu)勢被基層實驗室廣泛運用。本文擬將運用不同規(guī)格比色皿比色測定鋁含量數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，多方面分析兩者在水質(zhì)鋁檢測中的優(yōu)劣勢，旨在為水生態(tài)保護(hù)和生活飲用水安全等領(lǐng)域中鋁的 檢測提供科學(xué)依據(jù)。

目的：測定生活飲用水中鋁的方法有很多，其中鉻天青S分光光度法因其成本低廉最為常用，國標(biāo)法使用2cm比色皿進(jìn)行比色，現(xiàn)新方法提出運用與國標(biāo)法不同規(guī)格比色皿進(jìn)行生活飲用水中鋁的測定。方法：國標(biāo)GB/T5750.6-2006 鉻天青 S 分光光度法中運用2cm比色皿進(jìn)行比色，由于某些實驗室設(shè)備不足，無2cm比色皿，現(xiàn)對此做出相應(yīng)改進(jìn)，增加1cm 比色皿進(jìn)行比色。通過驗證新方法與原方法測定結(jié)果的差異，以及新方法測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，判斷改進(jìn)后方法的可適用性。結(jié)果：新方法使用1cm比色皿進(jìn)行比色，在濃度范圍內(nèi)線性良好,相關(guān)系數(shù) r≥0.9990,精密度RSD4.51%，回收率90.0%～113.5%，準(zhǔn)確度測試結(jié)果均與真值接近，各項指標(biāo)均符合測定要求。結(jié)論：在使用鉻天青 S 分光光度法檢測生活飲用水中鋁元素時，如在實驗室缺少 2cm 比色皿時，可臨時使用 1cm 比色皿代替 2cm 比色皿進(jìn)行比色。

原理：鉻天青S分光光度法的原理是在pH6.7～7的條件下，鋁在溴代十六烷基吡啶（CPB）和聚乙二醇辛基苯醚（OP）的存在下與鉻天青S發(fā)生反應(yīng)生成藍(lán)綠色的四元膠束，用紫外—可見分光光度計比色定量。

儀器：

紫外可見分光光度計

電子天平

50mL具塞比色管

酸度計

移液器

 燒杯

量筒等

注：所有玻璃器皿使用前均應(yīng)使用 10%硝酸浸泡并用蒸餾水沖洗干凈，晾干備用。

試劑：

① 鋁標(biāo)準(zhǔn)使用液100 mg/L(購自中國計量科學(xué)研究院)，臨用時稀釋至1mg/L。

② 鉻天青 S 溶液（1g /L）：稱取 0.1 g 鉻天青 S 溶于 100 mL 無水乙醇溶液（1+1）中，并混勻。

③ 乳化劑 OP 溶液： 加 3 mL 乳化劑 OP 溶于 100 mL 純水中。

④ 溴代十六烷基吡啶溶液（3g /L）：稱取取 0.3 g 溴代十 六烷基吡啶（CPB），加 15 mL 無水乙醇溶解，并稀釋至 100 mL。

⑤乙二胺—鹽酸緩沖液（pH 6.7～7） 取無水乙二胺 30 mL，加純水 60 mL，冷卻后緩緩加入 57 mL 鹽酸，混勻，如 pH 不在 6.7～7.0 范圍內(nèi)， 則用鹽酸或乙二胺溶液（1+2）調(diào)節(jié)。

⑥ 氨水（1+6） 取 10 mL 氨水加入 60 mL 水。

⑦ 硝酸溶液（0.5 mol/L）。

⑧ 對硝基酚乙醇溶液（1.0 g/L）：稱取 0.1 g對硝基酚，溶于100mL 95%乙醇中。

實驗步驟：

取25 mL水樣于50 mL比色管中，另取50mL比色管8支，分別加入鋁標(biāo)準(zhǔn)使用液0、0.2、0.5、1.0、2.0、3.0、4.0 和 5.0mL，加純水至25 mL。向各管中依次加入1滴對硝基酚溶液搖勻，滴加氨水溶液至淺黃色，然后加硝酸溶液滴至黃色消失，再多加2滴。加 3.0 mL 銘天青S溶液，混勻后加入1.0 mL乳化劑OP溶液、2.0mL CPB 溶液、3.0mL 緩沖液，加純水稀釋至50mL,混勻,放置30min。 于波長620nm 處,分別用1cm、2cm 比色血以試劑空白作為參比,測量吸光度。以吸光度為縱坐標(biāo)，濃度為橫坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，從曲線上查出水樣管中鋁的濃度，并計算其含量。

實驗結(jié)果：

不同規(guī)格比色皿標(biāo)準(zhǔn)曲線對比

不同規(guī)格比色皿對鋁離子的測定結(jié)果不同，國標(biāo)法使用 2cm 比色皿進(jìn)行比色，現(xiàn)探討 1 cm 比色皿 比色對結(jié)果的影響。本次實驗在線性范圍內(nèi)選取 8 個濃度點連續(xù)三天進(jìn)行測定，扣除試劑空白值后，以 吸光度值為縱坐標(biāo)，以濃度值為橫坐標(biāo)，繪制校準(zhǔn)曲線并計算相關(guān)系數(shù)，按規(guī)定相關(guān)系數(shù)原則上應(yīng)大于 等于 0.999，由表 1～3 可以看出，國標(biāo)法運用 2 cm 比色皿進(jìn)行比色分結(jié)果更加穩(wěn)定，相關(guān)系數(shù)均符合要求，新方法中使用 1 cm 比色皿進(jìn)行比色時相關(guān)系數(shù)勉強(qiáng)能滿足大于等于 0.999 的要求。國標(biāo)法測定 標(biāo)準(zhǔn)曲線計算結(jié)果見表 1，新方法測定標(biāo)準(zhǔn)曲線計算結(jié)果見表 2 所示，回歸方程與相關(guān)系數(shù)見表 3。

精密度試驗

配置濃度為 0.04 mg/L 的標(biāo)準(zhǔn)樣品分別用兩種方法平行測定 6 次，測定吸光度值，計算其相對標(biāo)準(zhǔn) 偏差（RSD），對比兩種方法的精密度。結(jié)果國標(biāo)法 RSD 為 2.82%。新方法 RSD 為 4.51%，由此可見國標(biāo) 法精密度更高一些，但兩種方法精密度均符合要求。見表 4。

加標(biāo)回收試驗

對空白樣品及已知鋁含量的自來水中加入已知不同含量鋁標(biāo)準(zhǔn)品進(jìn)行加標(biāo)回收試驗,分別用 1 cm 和 2 cm 比色皿進(jìn)行比色，測得國標(biāo)法回收率 92.0%～111.0%，新方法回收率 90.0%～113.5%，實驗結(jié)果良好， 兩種方法測定結(jié)果均符合要求。見表 5～6。

準(zhǔn)確度測定

取中國計量研究院的有證標(biāo)準(zhǔn)樣品，按步驟稀釋分別用兩種比色皿進(jìn)行平行測定，由于標(biāo)準(zhǔn)曲線上 限為 0.200 mg/L，而測定盲樣時由于不確定其含量，因此可以嘗試分別加入 25、10、5 mL 或者其他適當(dāng)體積，以便保證盲樣濃度在曲線范圍之內(nèi)。由于本標(biāo)準(zhǔn)樣品已經(jīng)獲知其標(biāo)準(zhǔn)值及不確定度，經(jīng)計算 取 10 mL 最為合適，結(jié)果所示兩種比色皿測得結(jié)果均在真值不確定度范圍內(nèi)。見表 7。

表7準(zhǔn)確度測定結(jié)果

質(zhì)量控制

質(zhì)量控制在保障生活飲用水質(zhì)量方面發(fā)揮著重要的作用，要對水質(zhì)分析的質(zhì)量進(jìn)行控制，就需要將過程中的每一個環(huán)節(jié)的操作都控制到位。① 本法所用玻璃器皿均需 10%硝酸浸泡處理，再用去離子水沖洗，確保所有容器潔凈。因為自來水使用含鋁化合物進(jìn)行沉淀處理，鋁容易吸附在玻璃儀器上，對吸光值影響很大,得不到正確的結(jié)果。② 鋁元素存在多種形態(tài)，其中只有 Al3+ 能與鉻天青 S 發(fā)生反應(yīng)顯色，為避免測定結(jié)果偏低應(yīng)多加 2 滴硝酸并混勻。③ 加入乳化劑 OP 和 CPB 后會起泡影響定容，應(yīng)緩慢加入。④ pH值對溶液的吸光度影響很大[11],pH 不同鉻天青 S 可與鋁反應(yīng)生成不同比例的螯合物，顯色 不同，其最大吸收波長也不同， 因此 pH 對測定結(jié)果有影響，所以應(yīng)該嚴(yán)格控制 pH 范圍。乙二胺—鹽 酸緩沖溶液配置過程須有耐心，防止溶液過熱沸騰，可少量多次加入濃鹽酸，以確保 pH 在所需范圍內(nèi)。測定過程中必須給與以上幾個關(guān)鍵環(huán)節(jié)足夠的重視，以保正檢測過程的高效性和檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。

結(jié)論

本文通過試驗研究、探討，聚焦于準(zhǔn)確度、精密度、加標(biāo)回收率和準(zhǔn)確度，論證了采用1cm比色 皿比色測定水中鋁元素和國標(biāo)法的差異，實驗結(jié)果顯示：國標(biāo)法使用2cm比色皿比色時線性相關(guān)系數(shù)均≥0.9990，加標(biāo)回收率90%～116%，準(zhǔn)確度也在正常范圍內(nèi)，新方法增加的使用1cm比色皿進(jìn)行比 色線性相關(guān)系數(shù)也能滿足≥0.9990的要求，且其他實驗結(jié)果均在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，精密度良好，加標(biāo)回收率90%～116%，質(zhì)控品測試結(jié)果均與真值接近，符合測定要求。綜上所述，在使用鉻天青S分光光度法檢 測生活飲用水中鋁元素時，如在實驗室缺少2cm比色皿時，可臨時使用 1cm比色皿代替2cm 比色皿 進(jìn)行比色。

文章來源：鮑秀娟．鉻天青 S 分光光度法測定生活飲用水中鋁的方法探討[J/OL]．微量元素與健康研究. 

UV-1800PC雙光束紫外可見分光光度計

儀器特點

* UV－1800系列采用雙光束光學(xué)系統(tǒng)，成功實現(xiàn)了高精度和高可靠性測量的完美結(jié)合，可滿足各種應(yīng)用的要求，可用在生物研究、生物工業(yè)、藥物分析、制藥、教學(xué)研究、環(huán)保、食品衛(wèi)生、臨床檢驗、衛(wèi)生防疫等領(lǐng)域

* 寬廣的波長范圍，可滿足各個領(lǐng)域?qū)ΣㄩL范圍的要求

* 全自動的設(shè)計理念，實現(xiàn)了最簡單的測量手段

* 大規(guī)模集成電路的設(shè)計大大提高了系統(tǒng)的擴(kuò)展性和可靠性

* 改良優(yōu)化的光路設(shè)計、進(jìn)口光源和接收器造就了系統(tǒng)高性能和高可靠性

* 豐富的測量方法，具有波長掃描、時間掃描、多波長測定、多階導(dǎo)數(shù)測定（選）、雙波長、三波長（選）DNA蛋白質(zhì)測量（選）等多種測量方法，可滿足不同測量的要求，并可在6英寸大屏幕上直接顯示

* 根據(jù)用戶的要求可選配單孔架、手動四連架、手動八連架、自動八連架、玻璃支架、試管架、1cm比色架、5cm比色架、10cm比色架等

* 測量數(shù)據(jù)可通過打印機(jī)輸出，具有USB接口

* 可斷電保存測量參數(shù)和數(shù)據(jù)，方便用戶使用

* 可通過PC軟件控制實現(xiàn)光譜掃描等更精確和靈活的測量要求

技術(shù)指標(biāo)及基本參數(shù)

* 波長范圍：190～1100nm

* 光譜帶寬：1.8nm

* 波長準(zhǔn)確度：±0.3nm

* 波長重現(xiàn)性：≤0.1nm

* 透射比準(zhǔn)確度: ±0.3% τ（0-100%τ）±0.002A(0～0.5A)   ±0.003A(0.5A～1A)

* 透射比重復(fù)性：±0.15% τ（0-100%τ）±0.001A(0～0.5A)   ±0.0015A(0.5A～1A)

* 雜散光：≤0.03% τ (220nm NaI，340nm NaNO2)

* 穩(wěn)定性： 0.0005A/h（500nm預(yù)熱后）

* 測光方式：透過率、吸光度、濃度、能量

* 波長調(diào)節(jié)：自動調(diào)節(jié)

* 光度范圍： -4～4A

* 顯示方式：六英寸高亮度液晶顯示屏

* 檢測器：進(jìn)口硅光二極管

* 光源：進(jìn)口氘燈，進(jìn)口鎢燈

* 電源： AC 220V/50Hz或110V/60Hz

* 功率： 120W

* 儀器尺寸：560×450×230mm

* 主機(jī)凈重： 28Kg

關(guān)于我們
上海美析儀器公司簡介

上海美析儀器有限公司(以下簡稱美析)，是一家具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高新技術(shù)企業(yè)，美析的創(chuàng)業(yè)理念“科技——因你改變”，并以此為企業(yè)宗旨，不斷探究、果敢創(chuàng)新。特別是在分析測試儀器領(lǐng)域，不斷開發(fā)出先進(jìn)的產(chǎn)品，使美析成為優(yōu)質(zhì)儀器資源的供應(yīng)者。

美析主營光譜類儀器可見分光光度計、紫外可見分光光度計、原子吸收光譜儀、超微量分光光度計、原子熒光光度計、ICP 電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀、ICP 電感耦合等離子體質(zhì)譜儀，目前，我們的產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于有機(jī)化學(xué)、無機(jī)化學(xué)、生物化學(xué)、醫(yī)藥、環(huán)保、冶金、石油、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。同時美析利用在產(chǎn)品機(jī)械結(jié)構(gòu)、光學(xué)設(shè)計、電氣應(yīng)用和軟件開發(fā)方面積累的豐富經(jīng)驗，結(jié)合市場的最新實際需求，近期將陸續(xù)推出一批全新的分析類儀器。美析的總部及生產(chǎn)基地設(shè)在上海，營銷中心設(shè)在北京，并在江蘇、上海、山東三地建有研發(fā)基地。為充分利用各地的智力資源，美析與國內(nèi)外的部分科研單位也進(jìn)行了深層次的科研合作，不斷將科研成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。為更好的服務(wù)于廣大客戶，美析儀器國內(nèi)設(shè)有 12家辦事機(jī)構(gòu)，度身定制符合您需求的應(yīng)用解決方案，提高產(chǎn)品的附加值。在不斷服務(wù)國內(nèi)用戶的同時，美析也與 20 多個國家的分銷機(jī)構(gòu)建立了深度的戰(zhàn)略合作關(guān)系。

及國內(nèi)多項資質(zhì)審查認(rèn)證，并有著多項自行研發(fā)的光譜類專利版權(quán)等等）