光催化降解过程中苯酚的分光光度法测定

'光催化降解过程中苯酚的分光光度法测定第24卷第11期2005年11月分析试验室ChineseJournalofAnalysisLaboratoryVo1.24.No.112o05一l1光催化降解过程中苯酚的分光光度法测定徐高扬一,宋洪昌,贾海红,曹磊(1.南京理工大学国家特种超细粉体工程技术研究中心,南京210094;2.淮海工学院化学工程系,连云港222005)摘要:提出了用双波长紫外分光光度法测定含对苯醌和苯酚混合液中苯酚的方法,解决了用分光光度法直接测定苯酚时对苯醌分析的干扰.选择测定波长为270和292nlTl.用于纳米二氧化钛光催化降解苯酚过程中苯酚的测定.标准样品的加标回收率为:99,79%～101.17%,相对标准偏差小于0.50%;样品测定的加标回收率为:99.14%～104.75%,相对标准偏差小于2.20%,苯酚的检出限为0.10mg/L.关键词:双波长;紫外分光光度法;对苯醌;苯酚中图分类号:0657.32文献标识码:A文章编号:1000—0720(2005)11—0O44—04苯酚是地表水源中最典型的一类有机污染物,对生物体有很大的毒性,主要来自炼油,炼焦,煤气洗涤,造纸,合成氨和化工等行业废水.按照地面水环境容许标准,挥发酚(以苯酚计)最大量应小于0.1mg/L".当水中酚量达到1～2mg/L时,鱼类就会出现中毒症状,超过4～15mg/L时,会引起鱼类的大量死亡,甚至绝迹.如用含酚浓度高的废水灌溉农田,则会造成农作物的减产或枯死.因 而,采取一定的预处理措施降低水中苯酚的量是必要的.近年来,采用纳米二氧化钛光催化氧化法处理含酚废水受到广泛关注,该法具有简单,快速,彻底,适应性广等特点,较之生物法,物理法和化学法具有较大的优越性.苯酚惯常的检测方法为4.氨基安替比林分光光度法,是国家标准检测方法.苯酚在光催化氧化过程中产生中间产物对苯醌,而对苯醌的存在严重影响和干扰苯酚的测定,使测定结果大大偏高.对于同时含苯酚和对苯醌的溶液中苯酚量如何准确地测定,尚未见有报道.本文用双波长分光光度法测定了在光催化氧化降解过程中产生的含中问产物对苯醌的混合液中的苯酚.收稿日期:2004—12—10;修订日期:2005—03—12基金项目:连云港市科委基金资助项目(GY200301)作者简介:徐高扬(1956一),男,副教授?__——44?--——1基本原理J对于吸收光谱互相重叠的两组分混合物,若欲用分光光度法测定其中某一组分的含量,可利用等吸光光度法消除另一组分的干扰,从而得到相对准确的测定结果.设样品中含有a和b两组分,它们的吸收光谱相互重叠,如图1.200220240260280300320,,/nm图1双波长分光光度法原理图 Fig1Principiediagramofdouble—wavelengthspectropho-tometry为了消除b组分的干扰,准确测定a组分,可第24卷第11期2005年11月分析试验室ChineseJournalofAnalysisLaboratoryVo1.24.No.112005一l1依据b组分的吸收光谱选择两个具有相等吸光度的波长和.由于在和波长处b组分具有相等的吸光度(A=A:),即对b组分而言,无论其浓度多大在两波长和:处的吸光度之差恒等于零,即△=A一A:=0.如果测定a和b的混合物在,和:处的吸光度,则它们的差值只与a组分的含量有关,即△=A一A:=(A+)一(+A)=A一A,而与b组分的含量无关.因而可根据△确定a组分的含量.由于对苯醌与苯酚的吸收光谱互相重叠(见图2),对苯醌的存在干扰苯酚的测定,本文采用等吸光光度法消除对苯醌的影响,从而建立了准确测定苯酚的新方法.2实验部份2.1仪器与试剂752型紫外可见光分光光度计(上海精密科学仪器有限公司分析仪器总厂)."苯酚(分析纯,中国医药集团上海化学试剂公 司,使用前经过蒸馏精制):准确称量0.2500g经过蒸馏精制的苯酚溶解于二次重蒸水(用蒸馏水加入少许KMnO,用NaOH调节pH>12,重新蒸馏)中,移入100mL容量瓶中,定容.再取此苯酚溶液10mL于100mL容量瓶中,加重蒸水至刻度,摇匀得250mg/L苯酚标准溶液.对苯醌(分析纯,中国医药集团上海化学试剂公司):准确称取0.1000g对苯醌,用重蒸水溶解后,移入100mL容量瓶中定容.再吸取此溶液25mL于500mL容量瓶中,稀释至刻度,摇匀得50mg/L对苯醌标准溶液.2.2实验方法准确移取一定量的含苯酚和对苯醌溶液于25mL容量瓶中,用重蒸水定容,以重蒸水为参比,分别测定在270和292nm波长处溶液的吸光度A和A:,计算其吸光度差AA=A一A.3结果与讨论3.1吸收光谱及组合波长的确定分别取3mL苯酚标准溶液和5mL对苯醌标准溶液于两个25mL容量瓶中,用重蒸水定容.以重蒸水为参比,在200～400nm范围内分别测其吸光度并绘制吸收光谱如图2所示.苯酚和对苯醌的吸收光谱相互重叠,相互干扰测定.苯酚的最大吸收波长为268nm.300350400nm图2苯酚和对苯醌的吸收光谱Fig.2Absorptionspectraofphenolandqulnone1一苯酚;2一对苯醌 对苯醌的最大吸收波长为244nm.实验发现对苯醌在波长292和270nm处的吸光度相等,而苯酚的最大吸收波长在268nm.为了方便,准确测定苯酚含量,而对苯醌不干扰测定,实验选择270和292nm作组合测定波长.3.2体系的稳定性分别取苯酚和对苯醌标准溶液3mL,按照实验方法进行操作,在不同时间分别测270和292nm处的吸光度.实验结果表明,5min后体系即稳定,吸光度差在近3h内保持基本稳定.3.3酸度的影响分别配制100mg/L苯酚标准溶液,10mg/L对苯醌溶液和苯酚与对苯醌的混合溶液,用1mol/LHC1和1mol/LNaOH溶液调节其不同的pH,分别在波长270和292nm处测定吸光度,计算其吸光度差,考查酸度对纯溶液和混合溶液吸光度的影响,结果见图3～5.由图可见,酸度对纯溶液和混合溶液的吸光度有影响,除了苯酚在270am波长处的吸光度在测量的pH值范围内变化不大外,其它溶液当pH≥7.0后,在两个波长处的吸光度均开始发生变化,而当pH≥10.0时发生较大变化.但它们的吸光度及其差值在pH1.0～7.0之间基本不变.这与在pH10.0时,苯酚全部解离成苯氧基负离子有关.因此,综合选择pH4.0～7.0作为测定酸度.3.4苯酚的工作曲线按"2.2实验方法"操作,绘制工作曲线,其回,一●000 第24卷第11期2005年11月分析试验室ChineseJournalofAnalysisLaboratoryVo1.24.No.112005—1100.()()2468plI图3pH值对苯酚吸光度的影响Fig.3EffectofpHontheabsorbanceofphenol1一Al(292nm);2一A(270nm);3一AA=A—A0O0002468lOlpll图4pH值对对苯醌吸光度的影响Fig.4EffectofpHOntheabsorbanceofquinone1一Abl(270nm);2一Ab2(292nm);3一△Ab=Abl—Ab20O00002468l0l2 pH图5pH值对混合溶液吸光度的影响Fig.5EffectofpHontheabsorbanceofthemixture1一Abl(270nm);2一Ab2(292nm);3一△Ab=AbI—Ab2归方程为:AA=0.01434p+0.003700(rag/L).吸光度差AA与苯酚质量浓度P有很好的线性关系,其---——46---——相关系数r=0.9999.苯酚质量浓度在0.10～60.00mg/L范围内符合比尔定律.3.5标准样品的测定在一定浓度的苯酚溶液中加入一定量的对苯醌,分别于270,292nm处测其吸光度,平行测5次,计算苯酚的质量浓度和回收率,结果见表1.从表1可看出,本法的准确度和精密度较好.回收率为99.79%～101.17%,相对标准偏差小于0.50%.表1标准样品的测定结果Tab.1Determinationofrecoveryandprecisionforstandardsamples表2样品的测定结果Tab.2Determinationofrecoveryandprecisionforsamples测定值加入量测定总值回收率平均回RSD…,p/(mg/L)P/(nL)p/(mg/L)/%收率/%/%反应条件:苯酚初始浓度:fD.=60mg/L,体积:V=200mL,pH7.0;催化剂:自制纳米Ti02,0.1000g,空气流量:100mL/min,15W紫外灯,:254.7nm第24卷第11期 2005年11月分析试验室ChineseJournalofAnalysisLaboratoryVo1.24.No.112005一l13.6样品的准确度和精密度测定光催化氧化降解苯酚水溶液过程中的苯酚按实验方法测定.采用测定加标回收率的方法考察方法的准确度和精密度.在一定量的待测反应液中加入定量的苯酚标准溶液,测得回收率范围为99.25%～104.75%,相对标准偏差小于2.20%.结果见表2.致谢:本文得到马卫兴教授的帮助,特此致谢.[1[2][3][4][5]参考文献中华人民共和国国家标准,GB3838.88,1988丁光月,阎子春,许文林.煤炭转化,1997,20(4):90彭峰,任艳群,雷建光.现代化工,2002,22(增刊):108国家环保局《水和废水监测分析方法》编委会.水和废水监测分析方法(第三版).北京:中国环境科学出版社,1989于世林,李寅蔚.波谱分析方法.重庆:重庆大学出版社.2000Spectrophotometricdeterminationofphenolintheprocessofphotocatalyticdegradationofphenol aqueoussolutionwithnanotitaniaXUGao-yang,SONGHong-chang(NationalSpecialSuperfinePowderofEngineeringandResearchCenter,NanjingUniversityofScienceandTechnology,Nanjing210094),XUGao-yang,JiaHai-hongandCaoLei(DepartmentofChem-icalEngineeringofHuaihaiInstituteofTechnology,Li-anyungang,222005),FenxiShiyanshi,2005,24(11):44～47Abstract:Thedouble??wavelengthultravioletspectropho??tometrywasusedtoanalyzethephenolinamixedsolu-tioncontainingbenzoquinoneandpheno1.Themethodisfastandsimple.Thedeterminationwavelengthsarese-lectedas270and292am.Itwasusedforpracticalanalysisintheprocessofphotocatalyticdegradationofphenolaqueoussolutionbynanotitaniawithsatisfactoryresults.Therecoveriesofthestandardsampleswere99.79%～101.17%.andtherelativestandarddevia.tionwaslessthan0.50%.I1herecoveriesofaddedstandardforthesampleswere99.14%～104.75%.andtherelativestandarddeviationwaslessthan2.20%.Thedetectionlimitofphenolwas0.10mg/L.Keywords:Double-wavelength;Ultravioletspectropho-tometry;Benzoquinone;Phenol---——47-??——'