巯基乙酸钠分光光度法测量水中的铁含量

徐洁鸿，吴丹虹，应 琪，任旭滨，王 羽

（宁波市中普检测技术服务有限公司，浙江宁波 315000）

铁元素存在于生活中的方方面面。铁元素是人体中不可缺少的元素，但是过多的摄入铁元素将会造成铁中毒的情况，严重的会出现休克或者死亡。铁元素也是各种合金中不可缺少的元素，在铝合金，锌合金，铜合金等合金牌号中对于铁元素都有相应的限值或者含量范围要求，以此来提高合金的性能[3-4]。在检测领域食品接触材料有着对于铁元素的限值要求例如：欧盟塑料食品接触材料（EU）2020/1245，它对于食品接触材料溶出液的铁元素提出了48×10-6的限值要求[1]。

对于铁元素的检测存在着许多的方式。如今现在比较方便的方式则是用电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-OES）直接读取，但是该仪器比较贵所以对于测试量比较少更加适合使用分光光度法检测铁元素。分光光度法中比较常用的显色剂是邻二氮杂菲，而我们通过查文献发现了巯基乙酸对于铁元素有着良好的显色效果[2，5]。同时有文献报道过巯基乙酸-纳米银对铅元素有着良好的显色效果[6]。为此我们建立了以巯基乙酸钠（TGA Na）为显色剂，酒石酸（TA）为掩蔽剂，氨水提供氨性介质的测试条件。

1 材料与方法

1.1 试剂

1.1.1 实验试剂

铁标液（国家有色金属及电子材料分析测试中心，50mL，1 000×10-6）；巯基乙酸钠（麦克林公司，100g AR）；氨水（沪试，500mL AR）；氢氧化钠（西陇科学 500g，AR）；盐酸（西陇科学，500mL，GR）；L（+）-酒石酸（沪试，500g，AR）

1.1.2 试剂配制

10×10-6铁标液：取1mL 1 000×10-6铁标液用水定容100mL；巯基乙酸钠盐溶液（0.1g/mL）：称量10g巯基乙酸钠盐用水定容100mL；氨水（5%）：取5mL氨水用水定容100mL；酒石酸（20%）：称量20g 用水定容100mL；氢氧化钠（0.1g/mL）：称量10g 用水定容100mL；盐酸（1+10）：取2.5mL 用水定容25mL

1.2 仪器

UV（LabTeach BlueStar Plus）；pH 剂（上海仪电 PHS-3C（雷磁））；ICP-0ES（Perkins Elmer Avio 500Max）

1.3 实验方法

取10mL 待测液于干净的25mL 的容量瓶中，加入6mL 氨水（5%）。摇匀后加入酒石酸（20%）1mL，摇匀。最后加入3mL 巯基乙酸钠盐溶液（0.1g/mL）。溶液呈现紫红色，避光显色20min，用紫外可见分光光度计530nm 波长，1cm 比色皿测量，并记录数值。

1.4 标准曲线的建立

分别取0.5×10-6，1.0×10-6，2.0×10-6，5.0×10-6，10.0×10-6浓度的铁标液个10mL 于5个做好浓度标记的容量瓶中，按1.3的实验方案进行测试并作图，如图1所示。

图1 标准曲线

2 结果讨论

2.1 最大吸收波长的确定

采用10×10-6浓度的铁离子标液作为测试溶液（后面的实验都是用10×10-6浓度进行的），按1.3的实验方法显色，然后用UV 经行全波段的扫描，发现在530nm 处有最高的吸收峰。

2.2 pH值的影响

实验测试了在不同pH 环境条件下显色反应的效果。通过加入盐酸（1+10）或者氢氧化钠（0.1g/mL）的方法改变pH。方案是第一个点加入盐酸（1+10）2.0mL，第二个点加入盐酸（1+10）1.0mL，第三个点不加任何试剂，第四个点加入氢氧化钠（0.1g/mL）1.0mL，第5 个点加入氢氧化钠（0.1g/mL）1.5mL，第六个点加入氢氧化钠（0.1g/mL）2.0mL，第七个点加入氢氧化钠（0.1g/mL）2.5mL，第八个点加入氢氧化钠（0.1g/mL）3.0mL。由此得到一张先升高再下降的谱图，如图2所示。

图2 pH的影响

结合我们每次按1.3实验方法配制的溶液所测定的pH 值我们将测试所需达到的pH 值定为9.4-10.8之间。

2.3 显色时间的影响

实验测试了0～1h 内的吸光度的变化。从实验数据可以发现，显色反应形成的螯合物在0～5min 内吸光度逐渐变高，此后处于平衡状态。为保证显色完全同时结合《印度化学杂志》关于巯基乙酸的报道，将显色反应时间定为20min，如图3所示。

图3 显色时间的影响

2.4 巯基乙酸钠用量的影响

实验将巯基乙酸钠用量改为0.1mL，0.5mL，1.5mL，3.0ml，4.0mL，5.0mL，由此建立了一个曲线，如图4所示。从图中我们可以知道在ml 后就有很好的效果，由此我们定了3.0ml 用量。

图4 巯基乙酸钠用量的影响

图6 TA用量的影响

2.5 温度的影响

我们设置5个温度来探讨温度对显色反应的影响。设置的温度为0摄氏度，10摄氏度，20摄氏度，30摄氏度，40摄氏度。加入显色剂后容量瓶都在对应温度的水浴锅中显色20分钟。由此我们得到相应的数据以及谱图，如图5所示。由图可知温度对显色反应效果影响不太大。

图5 温度的影响

2.6 酒石酸用量的影响

将实验中的酒石酸（0.2g/mL）用量设置为0.1mL，0.5mL，1.0mL，1.5mL，2.0mL。实验操作按照1.3进行。通过实验发现0.1～1.0mL 的试样的吸光度值十分接近处于平衡状态，当加入量为1.5mL 以上时吸光度直线下降；事后我们测了各个酒石酸加入量对应的pH 为10.48，10.16，9.64，5.27，4.59。因为前三个点pH落在9.4～10.8而它的吸光度十分接近，所以可以认为酒石酸的用量对其影响十分小。后两个点因为其pH为酸性所以显色十分不好。

3 结束语

提出了一种廉价、快速、稳定的检测水中铁离子的方式。该方法中氨水（5%）用量为6.0mL，掩蔽剂TA（0.2g/mL）用量为1.0mL，显色剂巯基乙酸钠（0.1g/mL）用量为3.0mL，所需样液为10mL，以上溶液均加入25mL 的容量瓶中并定容显色20min，用紫外分光光度计530nm 波长，1cm 比色皿测量。该方法受温度和显色时间影响极小，受pH 影响较大，但在pH为9.4～10.8范围内有稳定的显色效果且吸光度十分接近。