苯二胺分光光度法测定水中的游离氯

一直以来，氯气或者二氧化氯是自来水杀菌方案中高效的一种，也是被普遍使用的一种。尽管不如臭氧那么“高级”，但效率与成本的优势使得它依然在许多地方广泛使用，对它的安全性也就有了比较多的研究。自来水烧开后水中的有机腐质产生等致癌物质。2012年4月，可口可乐山西饮料有限公司生产的9个批次的产品的检测结果显示：醒目（苹果汽水）20120206、20120208两个批次游离余氯实际检测值是0.02mg/L，芬达（橙味汽水）的游离余氯实际检测值是0.04mg/L，远远高于值0.005mg/L的国家标准，后续调查确认有含氯的生产辅助用水进入饮料。同年7月，南京水魔方水质超标事件中，就是因为水魔方部分水池的水质存在余氯超标问题致使市民李小姐在水魔方游玩之后全身瘙痒长疙瘩，对于水质中的余氯一部分是以游离态形式存在，这一部分游离氯指的是以次氯酸、次氯酸盐离子和溶解的单质氯形式存在的氯。对于游离氯的测定，标准HJ 586-2010已经给出了具体方法，元析光度计实验室依据此标准进行了生活饮用水游离氯的分析。

实验部分

1、实验原理

游离氯测定在pH为 6.2~6.5条件下，游离氯直接与 N,N-,4-苯二胺(DPD)发生反应，生成红色化合物，在515 nm波长下，采用分光光度法测定其吸光度。

2、主要仪器与试剂

2.1 元析X-8触摸屏紫外可见分光光度计：配有10 mm和50 mm比色皿

2.2天平：精度分别为0.1g和0.1mg

2.3 玻璃容器：250 mL锥形瓶、100 mL 棕色容量瓶

2.4 碘酸钾标准贮备液：ρ(KIO₃) = 1.006 g/L

称取优级纯碘酸钾（预先在120℃~140 ℃下烘干2 h）0.1006 g，溶于水中，移入100 mL容量瓶中，加水至标线，混匀。

2.5 碘酸钾标准使用液：ρ(KIO₃)= 10.06 mg/L

吸取1.0 mL 碘酸钾标准贮备液于100 mL 棕色容量瓶中，加入约0.1 g 碘化钾，加水至标线，混匀，临用现配。1.00 mL 标准使用液中含10.06 μg KIO₃，相当 于0.141 μmol(10.0 μg)Cl₂。

2.6 氢氧化钠溶液：c(NaOH)= 1.0 mol/L

称取2.0 g氢氧化钠，溶解于25mL水中，待溶液冷却后移入50 mL容量瓶，加水至标线，混匀。

2.7 硫酸溶液：c(H₂SO₄)= 1.0 mol/L

于80 mL 水中，在不断搅拌下小心加入5.4 mL 浓硫酸，冷却后将溶液移入100 mL 容量瓶中，加水至标线，混匀。

2.8 磷酸盐缓冲溶液：pH = 6.5

称取6.0 g无水磷酸氢二钠(Na₂HPO₄)以及11.5 g 磷酸二氢钾(KH₂PO₄)，依次溶于水中，加入0.2 g EDTA二钠固体，转移至250 mL 容量瓶中，加水至标线，混匀。必要时，可加入0.020 g 以防止霉菌繁殖及试剂内痕量碘化物对游离氯检验的干扰。

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

称取DPD 0.11 g溶解在水中，然后移入100 mL容量瓶中，加水稀释至标线。

3、实验步骤

3.1分别吸取0.00、1.00、2.00、3.00、5.00、10.00、15.0 mL碘酸钾标准使用液于100 mL容量瓶中，加入适量的水；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，加水稀释至标线；

3.2 在250 mL锥形瓶中各加入15.0 mL缓冲溶液和5.0 mL DPD，于1 min内将上述标准系列溶液加入锥形瓶中；

3.3混匀后，在515 nm处，用10 mm比色皿测定各个溶液的吸光度，于60 min内完成比色分析。

4、结果与讨论

图1 加入硫酸溶液NaOH溶液之后的标准使用液状态

图2 待测溶液状态

表1 实验数据表

图3 氯浓度与吸光度的关系图（Y=0.21221X+0.00229，r2=0.999） 

结合图表可知，按照HJ 586-2010标准方法《水质游离氯和总氯的测定N,N-,4-苯二胺分光光度法》绘制游离氯标准曲线，经过拟合后其相关系数为0.999，符合标准要求。另外，经过多次实验发现，在进行1.3实验步骤操作时，标准液加入的时机对溶液的吸光度有很大的影响，特别是对低浓度标准溶液来说。建议对低浓度曲线，将碘酸钾与碘化钾在酸性条件下的反应时间由适当延长，并保证反应过程全程避光；对高浓度曲线，将反应时间也适当延长，可以得到较好的结果。本次实验采用元析X-8触摸屏紫外可见分光光度计，触屏操作，大大提高实验效率。