過(guò)氧化氫含量的測(cè)定 有色譜法、化學(xué)發(fā)光法等

雙氧水(過(guò)氧化氫，化學(xué)式H2O2)，是一種重要的無(wú)機(jī)化工產(chǎn)品，也是工業(yè)領(lǐng)域重要的氧化劑、漂白劑、消毒劑和脫氯劑。在紡織、造紙、化工、輕工、醫(yī)藥、電子、食品、環(huán)保等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。目前我國(guó)雙氧水產(chǎn)品分工業(yè)級(jí)、試劑級(jí)、醫(yī)藥級(jí)和電子級(jí)，濃度有27.5%，35%，50%，70%等多種規(guī)格。

過(guò)氧化氫含量的測(cè)定

H2O2在化學(xué)工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、印染工業(yè)和食品行業(yè)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，可作為氧化劑、消毒劑、漂白劑等使用。但H2O2在使用的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一些羥基自由基，具有很強(qiáng)的氧化性，對(duì)人體有一定危害。近年來(lái)，H2O2在環(huán)境中也普遍存在，因此對(duì)H2O2的檢測(cè)具有重要的意義。檢測(cè)H2O2的方法主要有:分光光度法、滴定法、電化學(xué)法、色譜法、化學(xué)發(fā)光法、共振散射光譜法、熒光光度法、原子吸收光譜法等。

熒光光度法測(cè)定過(guò)氧化氫

(一)實(shí)驗(yàn)部分

1、儀器和試劑

Cary Eclipse型熒光分光光度計(jì)。

H2O2儲(chǔ)備溶液:取2mL30% H2O2稀釋至500mL，用KMnO4法標(biāo)定得準(zhǔn)確濃度為4.06×10-2mol/L;

H2O2工作溶液:1.624×10-4mol/L(臨用前用儲(chǔ)備溶液稀釋);

NaOH溶液:1mol/L;

鄰苯二胺:2×10-3mol/L;

四羧基鐵酞菁(FeC4Pc)0.0186g用3.5mL 0.2mol/L NaOH溶液溶解，用水定容至250mL，得到濃度為1.0×10-4mol/L。

所用試劑均為分析純，實(shí)驗(yàn)用水均為二次去離子水。

2、實(shí)驗(yàn)方法

在2支5mL刻度試管中，分別加入0.2mL NaOH，0.1mL FeC4Pc，0.4mL OPDA，其中1支管中加入一定量的H2O2工作液，用水稀釋至5mL，搖勻，靜置80min。然后在熒光光度計(jì)上用1cm石英比色皿，設(shè)置電壓為700V，狹縫寬度為10nm，激發(fā)波長(zhǎng)為423nm，發(fā)射波長(zhǎng)為577nm，分別測(cè)定加有H2O2的溶液的熒光值F和不加H2O2的試劑空白的熒光值F0，計(jì)算△F=F-F0。

(二)結(jié)果與討論

1、體系的激發(fā)光譜和發(fā)射光譜

固定λem掃描體系的激發(fā)光譜，當(dāng)發(fā)射波長(zhǎng)為577nm時(shí)，體系在423nm處產(chǎn)生一個(gè)較強(qiáng)的激發(fā)峰;固定體系的激發(fā)波長(zhǎng)λex時(shí)，體系在577nm處產(chǎn)生一個(gè)較強(qiáng)的熒光峰。體系的激發(fā)光譜和發(fā)射光譜見(jiàn)下圖，體系的熒光波長(zhǎng)選擇577nm。

1：FeC4Pc+OPDA+H2O2激發(fā)光譜; 2：FeC4Pc +OPDA + H2O2發(fā)射光譜; 3： FeC4Pc+OPDA 發(fā)射光譜

2、實(shí)驗(yàn)條件的選擇

①NaOH用量按實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明:1mol/L NaOH溶液加入量在0.1～0.5mL范圍內(nèi)熒光峰較好，熒光增加值△FZ大且基本不變，因此選擇NaOH溶液的加入量為0.2mL。

②FeC4Pc用量 考察了FeC4Pc用量對(duì)體系的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:不加FeC4Pc時(shí)，△F值很小，幾乎沒(méi)有反應(yīng);隨FeC4Pc加入量的增加，△F值逐漸增大，當(dāng)FeC4Pc用量為0.1mL時(shí)，體系的△F值Z大，大于0.1mL后，△F值隨其用量增加而逐漸減少，因此選擇加入0.1mL 1.0×10-4mol/L FeC4Pc。

③OPDA用量 OPDA用量實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:隨著OPDA體積的增大，體系△F值逐漸增大，當(dāng)在0.3～0.6mL范圍內(nèi)，體系的△F值Z大且穩(wěn)定，選擇加入0.4mL 2×10-3mol/L OPDA。

④反應(yīng)溫度 在上述實(shí)驗(yàn)條件下，催化反應(yīng)在室溫即可進(jìn)行，既可以減少酶活性的喪失，又可以避免H2O2在高溫下分解。

⑤體系的穩(wěn)定性 在室溫下，體系的△F值在10～80min逐漸增大，在80min后趨于穩(wěn)定，△F值在1h左右變化不大。因此實(shí)驗(yàn)選擇在80min后進(jìn)行測(cè)定。

3、標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)

在Z佳條件下，H2O2濃度在1.6×10-7～9.7×10-6mol/L范圍內(nèi)與△F值存在良好的線(xiàn)性關(guān)系。線(xiàn)性回歸方程為:△F=2.199×107c+9.180(c為H2O2的濃度，單位為mol/L)，相關(guān)系數(shù)為r=0.9941。按實(shí)驗(yàn)方法平行測(cè)定空白11次，標(biāo)準(zhǔn)偏差s為0.81，根據(jù)3s/k(k是標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)的斜率)計(jì)算出方法的檢出限為1.1×10-7mol/L。

4、共存物質(zhì)的干擾

當(dāng)H2O2濃度為3.248×10-6mol/L(即0.11μg/mL)時(shí)，考察了可能存在干擾的物質(zhì)對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響。當(dāng)相對(duì)誤差≤±5%時(shí)，干擾物質(zhì)Z大允許濃度(以μg/mL計(jì))如下:Na+(58)，NH4+(16)，Al3+(1)，Ca2+(0.8)，F(xiàn)e3+(0.8)，Mg2+(0.2)，Zn2+(0.2)，Cu2+(0.1)，Cr3+(0.04)，NO3-(40)，SO42-(40)，NO2-(20)，SO32-(2)，CO32-(2)，由以上可知，Na+，NH4+，NO3-，SO42-等允許量較高，一些金屬離子如(Cu2+，Cr3+)允許量較小，但雨水中它們的含量不高，并不影響測(cè)定。

(三)樣品分析

用干凈容器收集兩份不同時(shí)段的雨水，各取3mL的雨水，按照實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定雨水中H2O2的含量，同時(shí)做了加標(biāo)回收，結(jié)果見(jiàn)下表。

酶催化分光光度法測(cè)定過(guò)氧化氫

(一)試驗(yàn)部分

1、儀器與試劑

JASCOV2-530型紫外2可見(jiàn)分光光度計(jì)。

過(guò)氧化氫標(biāo)準(zhǔn)溶液:用高錳酸鉀溶液標(biāo)定過(guò)氧化氫溶液，標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液0.10mol·L-1，于4℃冰箱內(nèi)保存，標(biāo)準(zhǔn)工作液濃度為1.0×10-3mol·L-1，現(xiàn)配現(xiàn)用。

血紅蛋白(生化試劑)儲(chǔ)備液濃度為5.0×10-5mol·L-1，在4℃的冰箱內(nèi)保存，使用時(shí)配成5.0×10-6mol·L-1。

茜素紅溶液濃度為1.0×10-3mol·L-1。

氨水2氯化銨緩沖溶液:以氯化銨和濃氨水按不同比例配成pH值分別為9.1，9.5，9.8，10.1，10.4，10.7，11.0的緩沖溶液。

其他試劑均為分析純，試驗(yàn)用水為二次蒸餾水。

2、試驗(yàn)方法

在10mL比色管中依次加入pH9.8的氨水2氯化銨緩沖溶液2.0mL，1.0×10-3mol·L-1茜素紅溶液0.4mL，不同濃度的過(guò)氧化氫標(biāo)準(zhǔn)溶液，5.0×10-6mol·L-1血紅蛋白溶液2.0mL，用水定容，混合均勻后，室溫放置25min。用1cm比色皿于525nm波長(zhǎng)處測(cè)定吸光度A，以水為參比，同時(shí)測(cè)定空白溶液的吸光度A0，計(jì)算吸光度差值ΔA=A0-A。

(二)結(jié)果與討論

1、反應(yīng)體系的吸收光譜

按試驗(yàn)方法繪制體系的吸收光譜見(jiàn)下圖。從下圖中可以看出，有無(wú)過(guò)氧化氫存在時(shí)，體系的吸收光譜峰形相同。即在氨水2氯化銨介質(zhì)中，空白體系的Z大吸收波長(zhǎng)為525nm，加入過(guò)氧化氫后，Z大吸收波長(zhǎng)不變，但體系的吸光度明顯降低，表明在血紅蛋白的催化作用下過(guò)氧化氫對(duì)剛果紅具有強(qiáng)烈的氧化能力。

2、試驗(yàn)條件的選擇

①介質(zhì)及酸度

按試驗(yàn)方法對(duì)氨水-氯化銨、硫酸、鹽酸-鄰苯二甲酸氫鉀等緩沖體系進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果表明:在氨水-氯化銨緩沖溶液中，過(guò)氧化氫的氧化能力較強(qiáng)，因血紅蛋白的催化活性也可被氮配體所增強(qiáng)，并在pH9.8氨水-氯化銨緩沖溶液中ΔA值較大且較穩(wěn)定。試驗(yàn)選擇pH9.8氨水-氯化銨緩沖溶液。

②茜素紅溶液用量

試驗(yàn)表明:隨茜素紅溶液濃度的增大，ΔA值和A值都增大，但茜素紅溶液濃度太大，ΔA反而變小。試驗(yàn)選擇茜素紅溶液的濃度為4.0×10-5mol·L-1。

③血紅蛋白用量

試驗(yàn)結(jié)果表明:隨著血紅蛋白溶液用量增大ΔA值增大，但血紅蛋白溶液濃度太大，ΔA值反而減小，當(dāng)血紅蛋白溶液的濃度為1.0×10-6mol·L-1時(shí)，ΔA值較大，吸光度較穩(wěn)定，說(shuō)明此時(shí)過(guò)氧化氫的氧化能力較強(qiáng)。試驗(yàn)選擇血紅蛋白溶液的濃度為1.0×10-6mol·L-1。

④反應(yīng)溫度及反應(yīng)時(shí)間

在試驗(yàn)條件下，催化反應(yīng)在室溫即可進(jìn)行，既減少了酶活性的喪失，又可以避免過(guò)氧化氫在高溫下分解，并且反應(yīng)時(shí)間達(dá)25min后，反應(yīng)平衡。試驗(yàn)選擇25min后進(jìn)行測(cè)定。

3、試劑加入次序?qū)w系吸光度的影響

在pH9.8氨水2氯化銨緩沖溶液中，按不同次序加入茜素紅溶液、5.0×10-5mol·L-1過(guò)氧化氫溶液、血紅蛋白溶液，測(cè)定不同加入次序?qū)w系吸光度的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明:加入次序?yàn)榫彌_溶液、茜素紅、血紅蛋白、過(guò)氧化氫為Z佳。由于過(guò)氧化氫見(jiàn)光易分解，此加入次序能Z大限度發(fā)揮過(guò)氧化氫的氧化能力。

4、干擾試驗(yàn)

按試驗(yàn)方法對(duì)5.0×10-5mol·L-1過(guò)氧化氫標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行測(cè)定，當(dāng)相對(duì)誤差不超過(guò)5%時(shí)，以下共存物質(zhì)不干擾測(cè)定:1000倍的NH4+、Na+、F-、HPO42-、草酸，250倍的Cl-、CO32-、乙二胺四乙酸(EDTA)、脲、PO43-，20倍的乳酸，5倍的Cu2+，1倍的Mn2+。對(duì)于干擾較大的金屬離子，可加入0.1mol·L-1 EDTA溶液掩蔽。

5、標(biāo)準(zhǔn)工作曲線(xiàn)和檢出限

按試驗(yàn)方法對(duì)過(guò)氧化氫標(biāo)準(zhǔn)系列溶液進(jìn)行測(cè)定，以過(guò)氧化氫的濃度對(duì)其ΔA制作標(biāo)準(zhǔn)工作曲線(xiàn)，過(guò)氧化氫濃度在3.0×10-7～8.0×10-5mol·L-1范圍內(nèi)與ΔA呈線(xiàn)性關(guān)系，其線(xiàn)性回歸方程為ΔA=0.0139+0.0339×105c，相關(guān)系數(shù)為0.9951，表觀摩爾吸光率為1.1×104L·mol-1·cm-1。方法的檢出限(3s/k)為5.2×10-8mol·L-1。

6、樣品分析

取新鮮雨水，加入0.1mol·L-1 EDTA溶液過(guò)濾后，按試驗(yàn)方法進(jìn)行測(cè)定。取不同型號(hào)的醫(yī)用雙氧水(主要成分為過(guò)氧化氫)2mL，用0.5mol·L-1氯化鉀溶液稀釋至500mL，按試驗(yàn)方法進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)下表。

本法將血紅蛋白模擬酶作為催化劑，以茜素紅為氫供底物顯色劑，與其他酶催化體系相比，既減少血紅蛋白酶活性的喪失，又避免過(guò)氧化氫在高溫時(shí)的分解。本方法簡(jiǎn)單、快速、靈敏，室溫即可進(jìn)行催化反應(yīng)。

關(guān)鍵詞： 過(guò)氧化氫 含量 測(cè)定