总铬快速测定试剂盒的研究应用

【核心介绍】建立了一种快速、简单、特异性强、稳定性好的试剂盒目视比色法现场快速测定水中总铬。探讨了水浴温度、时间和试剂稳定性等影响因素。在最佳实验条件下，总铬含量在0.10～1.0mg/L 范围内与吸光度呈良好的线性关系，相关系数为0.9990。该方法可应用于现场水样中总铬的快速测定，加标回收率为90.0%～106.7%，结果与国标法、碱性次溴酸盐氧化法（哈希）无明显差异。 　

总铬快速测定试剂盒的研究应用

李方方  黄报亮¹ 邓金花^1,2 秦惠¹

（1.广东环凯微生物科技有限公司,广州,510633；2.广东微生物研究所, 广州,510070）

摘  要 建立了一种快速、简单、特异性强、稳定性好的试剂盒目视比色法现场快速测定水中总铬。探讨了水浴温度、时间和试剂稳定性等影响因素。在最佳实验条件下，总铬含量在0.10～1.0mg/L 范围内与吸光度呈良好的线性关系，相关系数为0.9990。该方法可应用于现场水样中总铬的快速测定，加标回收率为90.0%～106.7%，结果与国标法、碱性次溴酸盐氧化法（哈希）无明显差异。

关键词 总铬；快速测定试剂盒；快速现场检测

中图分类号 O661.1

Researches and Application of Total Chromium Rapid Test Kit

Li Fang-fang¹，Huang Bao-liang¹，Deng Jin-hua^1,2，Qin Hui¹

(1.Guandong Huankai Microbial Sci.&Tech.Co., ltd., Guanzhou 510663，China; 2.Guangdong Institute of Microbiology Guangzhou 510070，China)

Abstract A new visual colorimetry of test kit was proposed for rapid，simple, accurate, specific and stable determination of total chromium in water solution on site. The influencing factors such as the bath temperature and time, and the stability of total chromium reagents were investigated in detail. Under optimal conditions, the linear concentration for total chromium was from 0.10～1.0mg/L with a correlation coefficient of 0.9990. The developed approach can be applied to on-site rapid determination of total chromium in the water. The recovery rate of the approach is in the range from 90.0%～106.7%. The experiment result of the method has not significant difference from standard method and hach alkaline hypobromite oxidation method.

Key words total chromium; rapid test kit; fast-field anaylysis

铬通常以三价和六价的形式存在。三价铬是人体必需的微量元素，而六价铬则表现出明显的毒性，具有潜在的致突变、致癌作用，长期接触导致人体产生肺癌、上呼吸道癌和肠胃癌，另外还能引起皮肤炎症和呼吸道疾病等症状。铬通过电镀、冶炼、制革、纺织、铬酸生产及铬矿石的开采等进入环境，且在环境中三价铬与六价铬能够相互转换，因而总铬是水体污染控制的一项重要检测指标^[1-4]。

目前国内外对水中总铬的测定方法有分光光度法、火焰原子吸收法、发射光谱法法、电化学法、滴定法、荧光法、离子色谱法^[5-12]等。进行铬分析的有效途径是将简便可靠的前处理技术与灵敏的检测手段联用，常见的前处理技术有水浴法、共沉淀法、液-液萃取法、离子交换色谱法、吸附法、液膜萃取法、固相萃取法、浊点萃取法、双水相萃取法、微博消解法^[13-16]等。分光光度法和滴定法操作繁琐，检测限较高；其他仪器测定方法需要用到特定的仪器，价格昂贵，操作过程与分析人员要求较高，均不利于对总铬浓度进行现场快速监测。因此开发迅速、简单、准确的水中总铬的测定方法，在线实时监测及其仪器自动化与联用技术是未来发展一个新趋势。

一般实验室中使用的是高锰酸钾氧化-二苯碳酰二肼法测定总铬，但是该方法存在显色剂溶液不稳定，易被空气氧化，干扰离子难以全被掩蔽等问题^[17]。本研究在此基础上改进了氧化剂及中和剂，并添加了掩蔽剂，简化了操作步骤，利用比色法的原理，定量固体化包装粉剂、研制出一种快速测定水中总铬的试剂盒，该试剂盒的粉剂也可应用于便携式总铬比色计，目前公司已有几款便携式比色计（配套粉剂）上市^[18-19]。研究表明，该试剂盒只需水浴5min即可快速、有效、准确地现场测定水中总铬的含量， 因此该方法适用于总铬的现场快速检测，具有良好的应用前景。

1 实验部分

1.1 仪器和试剂

UV-1800紫外分光光度计（日本岛津），低温恒温槽，PHS-3C酸度计等。

二氯海因、LiOH、无水Na₂SO₄、Na₂S₂O_3、水杨酸钠、氨基磺酸、二苯碳酰二肼所有试剂均为分析纯，水为二次蒸馏水。总铬标准溶液（1000mg/L）购自国家计量局。

试剂Ⅰ:用分析天平按 1:50:49分别称取二氯海因、LiOH、无水Na₂SO₄，按0.10g/包采用自动包装机进行分装。

试剂Ⅱ：用分析天平按10:10:80分别称取Na₂SO₄ 、Na₂S₂O₃、水杨酸钠，按0.10g/包采用自动包装机进行分装。

试剂Ⅲ：将氨基磺酸按0.10g/包采用自动包装机进行分装。

试剂Ⅳ：用分析天平按2:40:58分别称取二苯碳酰二肼、氨基磺酸、无水硫酸钠，按0.10g/包采用自动包装机进行分装。

1.2 测定原理

在碱性条件下，样品中的Cr(Ⅲ)被二氯海因氧化成Cr(Ⅵ)；加入中和剂水杨酸和氨基磺酸后利用二苯碳酰二肼法测定总铬，生成紫红色络合物与总铬的含量成正比，目视比色。

1.3 实验方法

1.3.1标准比色卡的制作

分别配制浓度为0.10mg/L、0.20mg/L、0.30mg/L、0.50mg/L、0.70 mg/L、1.0mg/L的总铬标准溶液，按照试剂盒使用方法的操作步骤对每个浓度点进行显色，对照标准显色液的颜色调制比色卡。

1.3.2 使用方法

取一洁净比色管，加待测水样至15mL比色管中，加入1包总铬(Ⅰ)试剂，摇匀，将比色管用沸水浴加热5 min后取出，用自来水冷后；加入1包总铬(Ⅱ)试剂，摇匀溶解，静置1 min；加入1包总铬(Ⅲ)试剂，摇匀溶解，静置1min；加入1包总铬(Ⅳ)试剂，摇匀，静置5 min，将比色管放置于比色卡上2cm的空白区，自管口向下目视比色，与管中色调相同的色阶指示浓度即为样品中总铬的含量（mg/L）。

注：待测样品溶液中含有氧化性物质时会对测试结果产生正干扰。

2 结果与讨论

2.1 测试波长选择

用1cm石英比色皿，以纯水为参比液建立基线，在紫外可见分光光度计上400nm～900nm波长范围内进行扫描，体系的最大吸收波长在542nm，见图1。

图1 总铬紫外吸收光谱

Fig.1 UV absorption spectra of total chromium

图2总铬试剂盒标准曲线

Fig.2 The standard curve of test kit of total chromium

2.2二氯海因用量的影响

本文考察了试剂Ⅰ中二氯海因用量在0～5%范围内对体系显色反应的影响，将含1.0mg/L总铬溶液的比色管置于沸水浴中，按照1.3.2步骤操作，测溶液吸光度的变化。发现二氯海因含量达到0.5%以上时，溶液吸光度趋于稳定，当大于1.5%后，二氯海因不能被完全中和，会氧化显色剂二苯碳酰二肼使溶液褪色，故二氯海因的含量选择1.0%。

2.3水杨酸钠用量的影响

本文考察了试剂Ⅱ中水杨酸钠用量对体系显色反应的影响，将含1.0mg/L总铬溶液的比色管置于沸水浴中，按照1.3.2步骤操作，测溶液吸光度的变化。发现当水杨酸钠含量到达8%以后，溶液吸光度趋于稳定，大于12%后，溶液会逐渐褪色，30min左右会完全褪色，故水杨酸钠的含量选择为10%。

2.4 Na₂S₂O₃用量的影响

本文考察了试剂Ⅱ中Na₂S₂O₃用量对体系显色反应的影响，将含1.0mg/L总铬溶液的比色管置于沸水浴中，按照1.3.2步骤操作，测溶液吸光度的变化。试验结果表明当Na₂S₂O₃含量低于8%时，溶液刚开始会显色，但是褪色快；在8%—12%间吸光度较稳定，之后逐渐下降，因此Na₂S₂O₃的含量选择为10%。

2.5 二苯碳酰二肼用量的影响

本文考察了试剂Ⅳ中二苯碳酰二肼用量对体系显色反应的影响，将含1.0mg/L总铬溶液的比色管置于沸水浴中，按照1.3.2步骤操作，测溶液吸光度的变化。试验结果表明当二苯碳酰二肼含量大于1.6%后，溶液吸光度开始趋于稳定，因此二苯碳酰二肼的最佳含量选择2.0%。

2.6水浴温度及时间的影响

温度对总铬显色反应有显著影响，本文考察了1.0mg/L总铬标液在70～100℃温度范围内的显色效果。调节低温恒温槽的温度，待温度稳定后将比色管置于水浴中，按照1.3.2步骤操作，测溶液吸光度的变化。试验结果表明该显色体系温度达到80℃之后，总铬中的三价铬能够逐渐被氧化，达到95℃后基本恒定，为了方便操作，直接在沸水浴中水浴加热。本文同时考察了1.0mg/L总铬标液水浴时间在5-30min内的显色效果。调节低温恒温槽的温度至水沸腾，待温度稳定后分别将比色管置于水浴中5、10、15、20、25和30 min，取出后按照1.3.2步骤，测其吸光度值。试验结果表明该显色体系在5-30min之间时均能显色， 显色完全仅需5min，故选择水浴时间为5min。

2.7试剂盒粉剂的稳定性实验

将总铬测定试剂盒置于密实袋中，放置37℃烘箱中，每隔30天观察各试剂外观及进行显色效果测试。测试方法：配制0.10mg/L、0.20mg/L、0.30mg/L、0.50mg/L、0.70mg/L、1.0mg/L系列总铬标准溶液，按照1.3.2步骤依次进行显色，显色完全后观察显色效果，与标准色卡比对。测试结果如表1所示。

表1总铬测定试剂的稳定性

Tab. 1 The stability of total chromium reagents

测试指标	放置30d后	放置60d后	放置90d后
外观	不变	不变	不变
色阶	明显	明显	明显
检测下限	0.10mg/L	0.10mg/L	0.10mg/L

注：“检测下限”见2.8线性范围。

2.8线性范围、检出限和精密度

配制一系列总铬标准溶液，按照1.3.2步骤，于分光光度计上测其吸光度值，结果表明：总铬在0.10～1.0mg/L范围内与其吸光度呈良好的线性关系，其标准曲线为Y=0.596X-0.002，R²=0.9990, 该曲线也可应用于便携式总铬比色计，见图2。对0.50mg/L总铬标液进行5次平行测定，其RSD为1.8%，目视比色精密度会低于分光光度计的测定。

2.9样品分析

分别采集广州市区生活废水、某电镀厂排放废水、某五金厂1排放废水；某五金厂2排放废水，对于浑浊的水样过滤后再按1.3进行测定，同时对样品进行加标回收测定，回收率在90.0～106.7%之间；同时于分光光度计上测其吸光度值，对比该法与国标法^[20]、哈希次溴酸盐氧化法，发现结果与二者无明显差异，如表2所示。

表2 水样中总铬的加标回收测定

Tab. 2 Determination results and recovery of total chromium in water samples

样品号	试剂盒初始值/mg/L	国标法初始/mg/L	哈希总铬试剂，初始值/mg/L	加标量/mg/L	试剂盒测得值/mg/L	国标法测得值/mg/L	哈希总铬试剂，初始值/g/L	回收率/%
样品1	0	0	0	0.30	0.30	0.31	0.30	100.0%
样品2	0.60	0.62	0.63	0.30	0.92	0.91	0.92	106.7%
样品3	0.25	0.28	0.27	0.30	0.52	0.57	0.56	90.0%
样品4	0.40	0.39	0.40	0.30	0.70	0.70	0.72	100.0%

3 结论

   本研究建立的试剂盒法应用于水中总铬的快速检验，准确率高、特异性强、稳定性好，方便快捷，无需专业人员，特别适用于水中总铬的现场检测，结果与国标法、哈希碱性次溴酸盐氧化法无明显差异，因此该试剂盒具有良好的应用前景。

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