鹵水中碘離子的檢測(cè)方法

1、鹵水中碘離子檢測(cè)方法的研究摘要：目的 研究砷鈰催化動(dòng)力學(xué)法測(cè)量鹵水中碘的含量。方法 改進(jìn)了砷鈰催化動(dòng)力學(xué)法的實(shí)驗(yàn)步驟，減少了亞砷酸的使用量，碘的最大濃度范圍擴(kuò)大到01500 ug/L，對(duì)新方法進(jìn)行了評(píng)價(jià)，計(jì)算了標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性關(guān)系、檢出限、重現(xiàn)性、加標(biāo)回收、精密度以及考察鹵水中主要離子對(duì)該方法的干擾。結(jié)果 砷鈰催化動(dòng)力學(xué)法中取消了加入過硫酸銨進(jìn)行消解，亞砷酸的濃度由0.1 mol/L減少到0.05 mol/L，線性相關(guān)系數(shù)(r) 0.999；該方法的檢出限為4.7 ug/L（取樣量為0.25 mL）；重現(xiàn)性：對(duì)配置的鹵水進(jìn)行了5次重復(fù)測(cè)定，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD為1%；加標(biāo)回收：對(duì)三個(gè)不同濃度的樣品

2、進(jìn)行了加標(biāo)回收，加標(biāo)濃度為0.200 mg/L，加標(biāo)回收率為95%103.5%，平均回收率為100.33%；精密度：對(duì)實(shí)際的鹵水濃度進(jìn)行了3次重復(fù)測(cè)量，相對(duì)誤差較小，在0.18%0.99%之間，平均相對(duì)誤差在0.64%；干擾：考察了Na+、Cl-、SO42- 這些主要離子對(duì)砷鈰催化動(dòng)力學(xué)法測(cè)量碘的干擾，測(cè)量了含碘濃度相同，鹵水濃度不同的高、中、低三種不同濃度的鹵水，相對(duì)誤差為0.45%2.8%，平均相對(duì)誤差為1.55%。結(jié)論 改進(jìn)的砷鈰催化動(dòng)力學(xué)法減少了消解這部分，操作簡(jiǎn)單，減少了亞砷酸的用量，節(jié)約了藥品試劑，減少了環(huán)境污染，擴(kuò)大了測(cè)量碘的最大濃度范圍，并提高了準(zhǔn)確度和精密度。關(guān)鍵詞：砷鈰催化

3、動(dòng)力學(xué)法；鹵水；碘1. 引言我國(guó)是一個(gè)缺碘的國(guó)家，目前我國(guó)的碘需求量是30004000 t ，年增長(zhǎng)率達(dá)20%，但年產(chǎn)量只有300 t1。我國(guó)有豐富的鹵水資源，測(cè)定鹵水中碘的含量，對(duì)于提碘具有重要的意義。因此，建立一個(gè)快速、高效、準(zhǔn)確的測(cè)碘方法，對(duì)于鹵水的開發(fā)利用和研究，具有重要的意義。目前測(cè)量碘的方法主要有容量法、分光光度法、原子發(fā)射法、催化動(dòng)力學(xué)法、氣相色譜和高效液相色譜法、中子活化分析等方法，本文著重介紹砷鈰催化動(dòng)力學(xué)法測(cè)量鹵水中碘的含量的方法，并將該方法進(jìn)行改進(jìn)，使該法操作更簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確度更高、測(cè)碘的濃度范圍更廣。2. 實(shí)驗(yàn)部分2.1基本原理：樣品中的碘被還原為碘離子（I-）后，碘離子催

4、化砷鈰氧化還原反應(yīng)： 該反應(yīng)中，As(III)濃度過量且遠(yuǎn)大于Ce4+含量，因此在反應(yīng)中可將其濃度看作不變，I-作為催化劑參加反應(yīng)后又恢復(fù)原狀，因此該反應(yīng)可看作一級(jí)反應(yīng)，其反應(yīng)速率可表示為： 對(duì)上式進(jìn)行積分可得： 即反應(yīng)物Ce4+瞬時(shí)濃度的對(duì)數(shù)值與反應(yīng)時(shí)間t成線性關(guān)系。通過以分光光度計(jì)在相同的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)于400 nm波長(zhǎng)處測(cè)定Ce4+吸光度，并以碘離子含量為橫坐標(biāo)，Ce4+吸光度的負(fù)對(duì)數(shù)為縱坐標(biāo)作圖，可獲得-CI-標(biāo)準(zhǔn)曲線。2.2主要試劑和儀器儀器：分光光度計(jì) UV-2000試劑： 2.5 mol/L硫酸：14 mL濃硫酸緩慢加入到含70 mL蒸餾水中的試劑瓶中。 0.038 mol/L硫酸鈰

5、銨：稱取2.40 g硫酸鈰銨（M=632.6）溶于70 mL 2.5 mol/L硫酸中，用蒸餾水稀釋并定容至100 mL，保存于棕色容量瓶中（室溫可穩(wěn)定6個(gè)月）。 0.05 mol/L亞砷酸：稱取0.65 g亞砷酸鈉和2.50 g氯化鈉溶解，緩慢加入20 mL 2.5 mol/L硫酸，冷卻至室溫后稀釋至100 mL，保存于棕色容量瓶中（室溫可穩(wěn)定6個(gè)月）。（小心劇毒） 1 g/L碘標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液：準(zhǔn)確稱取0.1686 g碘酸鉀基準(zhǔn)（或優(yōu)級(jí)純）于燒杯中，用水溶解后定量轉(zhuǎn)入100 mL棕色容量瓶中（4可穩(wěn)定1個(gè)月）。 25 mg/L碘中間液：移取2.5 mL 1 g/L碘儲(chǔ)備液于100 mL棕色容量瓶

6、中，定容至刻度（4可穩(wěn)定1個(gè)月）。2.3實(shí)驗(yàn)步驟砷鈰催化動(dòng)力學(xué)法測(cè)定碘的實(shí)驗(yàn)步驟如下： 移取0、0.1、0.2、0.4、0.8和1.0 mL 25 mg/L KIO3 標(biāo)準(zhǔn)溶液于50 mL容量瓶中，定容至刻度，碘濃度分別為0、0.05、0.1、0.2、0.4和0.5 mg/L。 分別移取0.25 mL碘標(biāo)準(zhǔn)系列溶液和稀釋10倍后的樣品于帶蓋聚乙烯瓶中，加入1 mL蒸餾水，混勻。 將聚乙烯瓶按碘的濃度由高到低順序排列，向各瓶分別加入2.5 mL 0.05 mol/L亞砷酸溶液，混勻后在恒溫下放置15 min。然后每隔1分鐘向各瓶依次加入0.3 mL 0.038 mol/L硫酸鈰銨溶液，從加入第一

7、瓶（Std5）開始計(jì)時(shí)。 反應(yīng)一定時(shí)間后，將第一瓶（Std 5）放入U(xiǎn)V-2000分光光度計(jì)儀器內(nèi)，以水做參比在波長(zhǎng)為400 nm下測(cè)其吸光度。當(dāng)?shù)谝黄浚⊿td5）的吸光度在0.15 0.20時(shí)，記下數(shù)據(jù)，每隔1分鐘按照順序測(cè)定其他瓶的吸光度值。3.結(jié)果與討論3.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線線性關(guān)系在砷鈰催化動(dòng)力學(xué)法中，分別建立了0-500 ug/L、0-1500 ug/L兩條標(biāo)準(zhǔn)曲 線，碘濃度和相應(yīng)的吸光度值的對(duì)數(shù)關(guān)系良好，它們的線性系數(shù)(r)分別達(dá)到0.9998，0.9995，見圖1，圖2。 圖3-1 0-500ug/L標(biāo)準(zhǔn)曲線 Fig. 3-1 Standard curve of iodine 圖3-2

8、 0-1500ug/L碘的標(biāo)準(zhǔn)曲線 Fig. 3-2 Standard curve of iodine在0-500 ug/L這條標(biāo)準(zhǔn)曲線中，同一次可以測(cè)多個(gè)樣品，因?yàn)榈獾臐舛炔桓?，?dāng)加入硫酸鈰銨時(shí)，第一瓶（Std 5）的吸光度很高，吸光度降到0.15-0.2時(shí)，后面有足夠的時(shí)間測(cè)量多個(gè)樣品。但是在0-1500 ug/L這條標(biāo)準(zhǔn)曲線中，因?yàn)榈獾臐舛群芨?，?dāng)加入硫酸鈰銨時(shí)，反應(yīng)很快，第一瓶（Std 5）的吸光度很低，吸光度很快降到0.150.2時(shí)，后面沒有足夠的時(shí)間測(cè)量多個(gè)樣品，只能測(cè)1-2樣品，具有一定的局限性。3.2 檢出限 在砷鈰催化動(dòng)力學(xué)法中，檢出限為以扣除空白值后的與0.01吸光度相對(duì)應(yīng)

9、的濃度值2，按公式(1)計(jì)算。 MDL=0.01/b (1)式中：b回歸直線斜率；0-500 ug/L標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性方程為y = 2.1221x - 0.3039，得到檢出限4.7 ug/L。0-1500 ug/L標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性方程為y = 0.7921x - 0.3418，得到檢出限12.6 ug/L。3.3 重現(xiàn)性為了檢驗(yàn)砷鈰催化動(dòng)力學(xué)法測(cè)量鹵水中碘的含量的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，配置了合適濃度的含碘的鹵水，并進(jìn)行了5次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，測(cè)量結(jié)果如下表1。表1含碘鹵水的濃度12345平均值鹵水濃度/mg/L0.2010.1990.1970.2020.2010.200 經(jīng)計(jì)算得相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD為1%，重現(xiàn)

10、性較好。3.4 加標(biāo)回收在砷鈰催化動(dòng)力學(xué)法中，實(shí)驗(yàn)開展了對(duì)三個(gè)不同濃度的樣品進(jìn)行了加標(biāo)回收，加標(biāo)濃度為0.200 mg/L，加標(biāo)回收率為95%103.5%，平均回收率為100.33%，加標(biāo)回收率良好，結(jié)果見表2。表2加標(biāo)回收樣品編號(hào)123樣品濃度, /mg/L0.1990.2030.200加標(biāo)濃度, /mg/L0.2000.2000.200加標(biāo)回收率103.5%102.5%95%平均回收率100.33% 3.5 鹵水中主要離子對(duì)砷鈰催化動(dòng)力學(xué)法測(cè)量碘的干擾鹵水中的主要離子是Na+、Cl-、SO42-，為了考察主要離子對(duì)砷鈰催化動(dòng)力學(xué)法測(cè)量碘的干擾，實(shí)驗(yàn)中分別配置了含碘濃度相同，鹵水濃度不同的高

11、、中、低三種不同濃度的鹵水，見表3。測(cè)量碘結(jié)果，鹵水中主要離子對(duì)砷鈰催化動(dòng)力學(xué)法測(cè)量碘的干擾影響不大，平均相對(duì)誤差為1.55%，見表4。表3鹵水濃度NaCl, /g/LNa2SO4, /g/L低濃度鹵水505中濃度鹵水15010高濃度鹵水20015表4 碘含量的測(cè)定低濃度鹵水中濃度鹵水高濃度鹵水碘含量, /mg/L0.2080.2060.215平均值, /mg/L0.209相對(duì)誤差0.45%1.4%2.8%平均相對(duì)誤差1.55%3.6 實(shí)際樣品的測(cè)定 在砷鈰催化動(dòng)力學(xué)法中，運(yùn)用該法對(duì)實(shí)際的鹵水濃度進(jìn)行了三次重復(fù)測(cè)量，相對(duì)誤差較小，在0.18%0.99%之間，平均相對(duì)誤差在0.64%，表明該方法

12、穩(wěn)定，測(cè)量準(zhǔn)確，測(cè)量結(jié)果如表5。實(shí)驗(yàn)次數(shù)123樣品濃度, /mg/L0.1730.1700.171平均值, /mg/L0.1713相對(duì)誤差0.99%0.76%0.18%平均相對(duì)誤差0.64%3.7 結(jié)論 在改進(jìn)的砷鈰催化動(dòng)力學(xué)法中，實(shí)驗(yàn)步驟取消了加入過硫酸銨進(jìn)行消解，同時(shí)減少了砷的用量，節(jié)約了藥品試劑，減少了環(huán)境污染，擴(kuò)大了測(cè)量碘的最大濃度范圍01500 ug/L，同時(shí)碘標(biāo)準(zhǔn)曲線均有很好的線性關(guān)系(r) 0.999，重現(xiàn)性RSD為1%，重現(xiàn)性較好，檢出限較低，進(jìn)行了加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)，加標(biāo)回收率為100.33%，符合實(shí)驗(yàn)要求。在實(shí)驗(yàn)最后，考察了鹵水中主要離子對(duì)該方法的影響，配置了不同濃度的鹵水對(duì)該方法的影響，得出了鹵水中主要離子對(duì)該方法沒有太大影響，能夠很好的運(yùn)用在測(cè)量鹵水中碘的濃度，最后運(yùn)用砷鈰催化動(dòng)力學(xué)法，對(duì)實(shí)際中的鹵水的碘含量進(jìn)3次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果為相對(duì)誤差在