水中痕量铬(Ⅵ)的实验研究

摘 要：资料表明，在酸性介质中，铬(Ⅵ)对溴酸钾氧化结晶紫的褪色反应具有显著的催化作用。本文研究了在磷酸介质及醋酸酸根存在条件下，溴酸钾与结晶紫的反应；优化了反应体系的条件，建立起了有色化合物在反应前后吸光度的变化量与铬(Ⅵ)的定量关系，总结出了测定方法。

关键词：铬(Ⅵ)催化光度法

中图分类号：G424.31 文献标识码：A 文章编号：

1.1 主要仪器和试剂

1.1.1 主要仪器

VIS-7220型可见分光光度计（北京瑞利分析仪器公司）

电子天平（上海天平仪器厂）

601超级恒温水浴（江苏省金坛市医疗仪器厂）

微量进样器（上海高鸽工贸有限公司）

1.1.2主要试剂

铬(Ⅵ)标准溶液：用电子天平称取0.2829g重铬酸钾溶解后移入1L的容量瓶中配成质量浓度为1g·L-1的铬(Ⅵ)标准储备溶液，使用时稀释至1.0mg ·L-1；

磷酸溶液：质量分数为2% ；

溴酸钾溶液：浓度为0.1mol ·L-1；

结晶紫溶液：质量浓度为1mg·mL-1，使用时稀释至50 mg/L；

醋酸钠溶液：浓度为1mol ·L-1；

1.2试验方法

取两支25 mL的具塞比色管，分别加入磷酸溶液3.0 mL、溴酸钾溶液2.0 mL、结晶紫溶液4.0 mL；向第一支比色管中加入铬(Ⅵ)标准溶液1.0mL，第二支为空白，两者均用蒸馏水稀释至刻度，摇匀，同时放人85℃的恒温水浴中加热5min后取出，流水冷却至室温，加入醋酸钠溶液1.50 mL终止反应，放置10min后用1mL比色皿，以蒸馏水作参比，在波长580nm处分别测量两支比色管中溶液的吸光度A0及A，并计算吸光度差(A)，A= A0-A。

2 结果与讨论

2.1试验条件的选择

2.1.1吸收波长的选择

按试验方法在入射光波长为520nm～640nm处测定非催化体系的吸光度A0和催化体系的吸光度A，并绘制曲线如图2.1。从吸收曲线可以看出，两者最大吸收波长均在580nm处，说明铬(Ⅵ)对波长为580nm的光吸收量最大，因此，本试验选580nm为工作波长。

图2.1波长的选择

2.1.2反应介质的选择

按拟定试验方案进行操作，试验比较了硫酸、磷酸和醋酸-酸钠缓冲溶液等几种酸性介质中催化体系与非催化体系吸光度变化值(A)。实验结果表明，在磷酸介质中铬(Ⅵ)对溴酸钾氧化结晶紫反应的催化作用效果最为显著，其A最大。因此，试验选用磷酸为反应介质。

2.1.3介质用量的选择

按试验方法，分别量取1.0mL、1.3mL、1.5mL、1.7mL、2.0mL、2.3mL、2.5 mL 3.0 mL 3.5 mL 4.0 mL质量分数为2%的稀磷酸溶液，其他条件不变，测定非催化体系的吸光度A0和催化体系的吸光度A，并绘制曲线见图2.2 。图2.2表明稀磷酸溶液用量为2.5mL时，A0-A值达到最大，故本试验选用质量分数为2%的稀磷酸溶液2.5mL为介质用量。

图2.2磷酸浓度对反应速率的影响

2.1.4试剂用量的选择

固定其他条件不变，只改变试剂溴酸钾的用量，分别测定溴酸钾的用量为0.5mL～3.0mL时的吸光度A0和吸光度A，绘制曲线如图2.3。可以看出，溴酸钾溶液用量为2.0mL时A=A0-A达到最大值，故取0.1mol·L-1的溴酸钾溶液2.0mL为反应用量。

图3.3溴酸钾浓度对反应速率的影响

2.1.5反应温度的选择

按试验方法，在不同温度下进行反应，分别测定60℃～90℃下的吸光度。并绘制反应速率与A=A0-A的关系曲线如图2.4。可以看出，在85℃时，反应速率达到最大值。温度再升高，由于非催化反应速度加快，导致A=A0-A值减少。可见，85℃为最佳反应温度，所以本文选用85℃作为反应温度。

图2.4温度对反应速率的影响

2.1.6反应时间的选择

按试验方法，只改变反应时间，测定反应时间为2min～8min的吸光度。得到反应加热时间与A=A0-A的关系曲线如图2.5。由图可知，加热时间达到5min时，A=A0-A值最大；之后A=A0-A值逐渐减小，曲线下降，因此本文选定显色时间为5min。

图2.5 反应时间对反应速率的影响

2.2标准曲线的绘制

按试验方法，改变铬(Ⅵ)标准工作溶液加入量，分别测定标准溶液加入量为0.2mL，0.4mL，0.6mL，0.8mL，1.0mL，1.2mL，1.4mL，1.6mL，1.8mL的吸光度，并绘制标准曲线见图2.6。其一元线性回归方程为

A=0.2956c(mg·L-1) +0.08142，相关系数r=0.9985。试验测定结果表明，铬(Ⅵ)浓度在0.2mg·L-1～1.8mg·L-1范围内与A=A-A0有良好的线性关系。

图2.6标准曲线

2.3精密度及检测限试验

按试验方法，对0.1mol·L-1的铬(Ⅵ)标准溶液及空白溶液进行11次平行测定，测得数据见表3.8。相对标准偏差为0.54%，精密度较高。求得空白试验值A的标准偏差Sb=0.02%，工作曲线的斜率为k=0.2956，本法检测限为3Sb/k=0.0002× 3/0.2596=0.002mg·L-1。

表3.8精密度试验

2.4共存离子的影响

在实验条件下，考察了常见离子对测定铬(Ⅵ)的影响，结果表明，相对误差控制在±10％以内，对0.1mg·L-1铬(Ⅵ)下列倍数的离子不干扰其测定：1 000倍的K + ，Na+，NO3-，Ac-；600倍的Ca2+，Mg2+，CO32+；100倍的Cl-；40倍的Cu2+，I-。

3结论

通过试验确定出此方法的最佳测定条件是：吸收波长为580nm，磷酸浓度0.2mol·L-1，溴酸钾浓度为0.002mol·L-1，反应温度为85℃，反应时间为5min。在选定的最佳条件下进行试验，铬(Ⅵ)浓度在0.04mg·L-1～2.00mg·L-1范围内与A=A0-A呈良好的线性关系，线性回归方程为：y=0.2956c(mg·L-1)+0.08142,相关系数r=0.9985；对标准溶液平行测定11次，求得相对标准偏差为0.94%, 检出限为0.009mg·L-1。经加标回收试验测得结果令人满意，平均回收率为99.0%～103.5%。常见离子不干扰测定，结果满意。