环境监测与评价实验指导

实验一 邻菲罗啉分光光度法测定试样中的微量铁

一、实验目的

1．掌握邻菲罗啉分光光度法测定微量铁的方法原理

2．熟悉绘制吸收曲线的方法，正确选择测定波长

3．学会制作标准曲线的方法

4．通过邻菲罗啉分光光度法测定微量铁，掌握分光光度计的正确使用方法，并了解此仪器的主要构造。

二、实验原理

邻菲罗啉（phen ）和Fe 2+在pH3~9的溶液中，生成一种稳定的橙红色络合

物Fe(phen)2+3 ，其lg K =21.3，κ508=1.1×104 L·mol -1·cm -1，铁含量在0.1~6μg·mL -1

范围内遵守比尔定律。显色前需用盐酸羟胺或抗坏血酸将Fe 3+全部还原为Fe 2+，然后再加入邻二氮菲，并调节溶液酸度至适宜的显色酸度范围。有关反应如下：

HCl OH NH 2Fe 223?++ ==== 22N Fe 2++↑+ 2H 2O + 4H + + 2Cl - N N Fe 2++ 3

N

N Fe 3

2+

用分光光度法测定物质的含量，一般采用标准曲线法，即配制一系列浓度的标准溶液，在实验条件下依次测量各标准溶液的吸光度A ，以溶液的浓度C 为横坐标，相应的吸光度A 为纵坐标，绘制标准曲线。在同样实验条件下，测定待测溶液的吸光度Ax ，根据测得吸光度值Ax 从标准曲线上查出相应的浓度值Cx ，即可计算试样中被测物质的质量浓度。

三、仪器和试剂

1．仪器 分光光度计，1 cm 比色皿。

2．试剂

（1）100 μg·mL -1铁标准储备溶液，10 μg·mL -1铁标准使用液。

（2）100 g·L -1盐酸羟胺水溶液50mL 。用时现配。

（3）0.1%邻菲罗啉水溶液50mL 。避光保存，溶液颜色变暗时即不能使用。

（4）1.0 mol·L -1乙酸钠溶液100mL 。

四、实验步骤

1．显色标准溶液的配制 在序号为1~6的6只50 mL 容量瓶中，用移液管分别加入0，2.0，4.0，6.0，8.0，10.0 mL 铁标准使用液（含铁10μg·mL -1），分别加入1.00 mL 100 g·L -1盐酸羟胺溶液，摇匀后放置2 min ，再各加入5.0 mL 1.0 mol·L -1乙酸钠溶液，3.00 mL 0.1% 邻二氮菲溶液，以水稀释至刻度，摇匀。

2．吸收曲线的绘制 在分光光度计上，用1 cm 吸收池，以试剂空白溶液（1号）为参比，在460~560 nm 之间进行扫描，测定待测溶液（5号）的吸光度A ，得到以波长为横坐标，吸光度为纵坐标的吸收曲线，从而选择测定铁的最大吸收波长λmax 。

3．标准曲线的测绘 以步骤1中试剂空白溶液（1号）为参比，用1 cm 吸收池，在选定波长下测定2~6号各显色标准溶液的吸光度。以铁的浓度(μg.mL -1)为横坐标，相应的吸光度为纵坐标，绘制标准曲线。

4．铁含量的测定 移取试样溶液（7号）5.0mL ，按步骤1显色后，在相同条件下测量其吸光度Ax ，由标准曲线上查出对应的Cx ，再进一步计算试样中微量铁的质量浓度C Fe 。

150.0()5.0Fe Cx mL C g mL mL

μ-?=?

五、数据记录与处理

1．以吸光度为纵坐标，波长为横坐标绘制吸收曲线，找出最大吸收波长λmax 。

2．以吸光度为纵坐标，标准溶液浓度为横坐标，绘制标准曲线。然后，根据试样吸光度在标准曲线上查出相对应的浓度值，计算出试样中铁的含量

（μg·mL -1 ）。

六、思考题

1．用邻菲罗啉测定铁时，为什么要加入盐酸羟胺？

2．吸收曲线与标准曲线有何区别？在实际应用中有何意义？

3．测绘标准曲线和测定试液时，为什么要以试剂空白溶液为参比？

比色皿使用注意事项：

（1）拿取比色皿时，手指不能接触其透光面；

（2）装溶液时，先用该溶液润洗比色皿内壁2～3次；测定系列溶液时，通常按由稀到浓的顺序测定；

（3）被测溶液以装至比色皿的3/4高度为宜；

（4）装好溶液后，先用滤纸轻轻吸去比色皿外部的液体，再用擦镜纸小心擦拭透光面，直到洁净透明；

（5）一般参比溶液的比色皿放在第一格，待测溶液放在后面三格；

（6）实验中勿将盛有溶液的比色皿放在仪器面板上，以免玷污和腐蚀仪器，实验完毕，及时把比色皿洗净、晾干，放回比色皿盒中。

（7）比色皿每次使用完毕后，要用去离子水洗净并倒置晾干后，存放在比色皿盒内。在日常使用中应注意保护比色皿的透光面，使其不受损坏或产生划痕，以免影响透光率。

实验二水样中六价铬的吸光光度法测定

一、实验目的

1、了解六价铬与二苯碳酰二肼的反应原理。

2、学习水样中六价铬的分光光度法测定的原理和方法。

二、实验试剂

1、铬（VI）标准贮备液(0.100mg.mL-1)：

称取于110℃干燥2h的重铬酸钾（K2Cr2O7优级纯）2.830g于小烧杯中，用水溶解后，移入1000mL容量瓶中，用水稀释至标线，摇匀。

2、铬（VI）标准溶液(1.0μg.mL-1)：

准确移取5.00mL铬标准贮备液于500mL容量瓶中，用水稀释至标线，摇匀。

3、二苯碳酰二肼溶液：

称取二苯碳酰二肼（简称DPCI，C13H14N4O）0.5g，溶于丙酮中，加水稀释到50mL，摇匀，贮于棕色瓶内置于冰箱中保存。颜色变深后，不能再用。

4、9％硫酸。

三、实验内容及要求

1、标准曲线的制作

2、试样中铬含量的测定

四、实验原理及步骤

（一）原理

铬能以六价和三价两种形式存在于水中。电镀、制革、制铬酸盐或铬酐等工业废水，均可污染水源，使水中含有铬。医学研究发现，六价铬有致癌的危害。六价铬的毒性比三价铬强100倍。按规定饮用水中Cr(Ⅵ)不得超过0.05mg·L-1(GB5749-85)，地面水中Cr(Ⅵ)含量不得超过0.1mg·L-1(GB3838-88)。

利用在酸性条件下，Cr(Ⅵ)与二苯碳酰二肼（DPCI）反应生成紫红色络合物，用目视比色法测定Cr(Ⅵ)，采用50mL比色管可以测出0.004mg·L-1Cr(Ⅵ)。

Cr(Ⅵ)与DPCI显色酸度为0.1mol·L-1H2SO4介质；显色温度为15?C为宜，

温度低了显色慢，高了稳定性较差；显色时间在2～3min内可以完成；络合物在1.5h内稳定。

（二）步骤

1、标准曲线的绘制：

取7支50ml比色管，依次加入0，0.5，1.0，2.0，4.0，7.0和10.0ml的1.0μg·mL-1铬标准溶液，加入0.6mL硫酸和30mL水，1.0mLDPCI显色剂溶液，摇匀.用水稀释至刻度，再次摇匀，静置5min后，以试剂空白为参比，于540nm 波长处，测定各溶液的吸光度。以吸光度为纵坐标，相应六价铬含量为横坐标，绘出标准曲线。

2、试样中铬含量的测定：取无色透明水样或经预处理的水样于50ml比色管中，其它操作步骤同上。

五、实验结果分析及实验报告要求

在坐标纸上绘制吸收曲线和标准曲线，吸收曲线上最大值对应的波长即最大吸收波长。

标准曲线查处对应于水样吸光度的Cr（VI）浓度，计算水样中六价铬的含量（mg.mL-1）。

实验三、水中氟化物的测定（氟离子选择电极法）

一、原理

将氟离子选择电极和外参比电极（如甘汞电极）浸入欲测含氟溶液，构成原电池。该原电池的电动势与氟离子活度的对数呈线性关系，故通过测量电极与已知F—浓度溶液组成的原电池电动势和电极与待测F-浓度溶液组成原电池的电动势，即可计算出待测水样中F—浓度。

二、仪器

1．氟离子选择性电极。

2．饱和甘汞电极。

3．离子活度计或pH计，精确到0.1mV。

4．磁力搅拌器、聚乙烯或聚四氟乙烯包裹的搅拌子。

5．聚乙烯杯：100mL。容量瓶：100mL，50mL。移液管：1mL，5mL，10mL，20mL。

6．其他通常用的实验室设备。

三、试剂

所用水为去离子水或无氟蒸馏水。

1．氟化物标准贮备液：称取0.2210g基准氟化钠（NaF）（预先于105—110℃烘干2h，或者于500-650℃烘干约40min，冷却），用水溶解后转入1000mL容量瓶中，稀释至标线，摇匀。贮存在聚乙烯瓶中。此溶液每毫升含氟离子100μg。

2．总离子强度调节缓冲溶液（TISAB）：称取58.8g二水合柠檬酸钠和85g 硝酸钠，加水溶解，用盐酸调节pH至5-6，转入1000mL容量瓶中，稀释至标线，摇匀。

四、测定步骤

1．仪器准备和操作

按照所用测量仪器和电极使用说明，首先接好线路，将各开关置于“关”的位置，开启电源开关，预热15min，以后操作按说明书要求进行。测定前，试液应达到室温，并与标准溶液温度一致（温差不得超过±1℃）。

2．氟化物标准溶液制备：用无分度吸管吸取氟化钠标准贮备液10.00mL，注入100mL容量瓶中，稀释至标线，摇匀。此溶液每毫升含氟离子10μg。

3．标准曲线绘制：用无分度吸管吸取1.00、3.00、5.00、10.00、20.00mL 氟化物标准溶液，分别置于5支50mL容量瓶中，加入10mL总离子强度调节缓冲溶液，用水稀释至标线，摇匀。分别移入100mL聚乙烯杯中，各放入一只塑料搅拌子，按浓度由低到高的顺序，依次插入电极，连续搅拌溶液，读取搅拌状态下的稳态电位值（E）。在每次测量之前，都要用水将电极冲洗净，并用滤纸吸去水分。在半对数坐标纸上绘制E-lgc F-标准曲线，浓度标于对数分格上，最低浓度标于横坐标的起点线上。

4．水样测定：用无分度吸管吸取适量水样，置于50mL容量瓶中，加入10mL 总离子强度调节缓冲溶液，用水稀释至标线，摇匀。将其移入100mL聚乙烯杯中，放入一只塑料搅拌子，插入电极，连续搅拌溶液，待电位稳定后，在继续搅拌下读取电位值（E X）。在每次测量之前，都要用水充分洗涤电极，并用滤纸吸去水分。根据测得的毫伏数，由标准曲线上查得氟化物的含量，再根据水样的稀释倍数计算氟化物含量。

5．空白实验：用蒸馏水代替水样，按测定样品的条件和步骤进行测定，检验蒸馏水和试剂的纯度，如果测得值不能忽略，应用水样测定结果中减去该值。

五结果处理

1 绘制E-lgc F-标准曲线

2 计算水样中氟化物的含量

注意事项

1．电极用后应用水充分冲洗干净，并用滤纸吸去水分，放在空气中，或者放在稀的氟化物标准溶液中。如果短时间不再使用，应洗净，吸去水分，套上保护电极敏感部位的保护帽。电极使用前仍应洗净，并吸去水分。

2．如果试液中氟化物含量低，则应从测定值中扣除空白试验值。

3．不得用手触摸电极的敏感膜；如果电极膜表面被有机物等沾污，必须先清洗干净后才能使用。