六价铬实验测定方法

六价铬实验测定方法一、分光光度法（一）二苯碳酰二肼分光光度法1.原理在酸性介质中，六价铬与二苯碳酰二肼（DPC）反应，生成紫红色络合物，其最大吸收波长为540nm，吸光度与六价铬的浓度成正比，符合朗伯-比尔定律，据此可进行定量分析。该反应的适宜pH范围为0.2-1.0，常用硫酸或硝酸调节酸度。在酸性条件下，二苯碳酰二肼中的氨基被六价铬氧化为偶氮苯结构，同时六价铬被还原为三价铬，生成的紫红色络合物在水溶液中稳定时间较短，一般需在2小时内完成测定。2.试剂与仪器试剂：六价铬标准储备液：准确称取于120℃干燥2小时的重铬酸钾（K₂Cr₂O₇，优级纯）0.2829g，用水溶解后移入1000mL容量瓶中，用水稀释至标线，摇匀。此溶液每毫升含100μg六价铬。六价铬标准使用液：吸取10.00mL六价铬标准储备液于100mL容量瓶中，用水稀释至标线，摇匀。此溶液每毫升含10μg六价铬。二苯碳酰二肼溶液：称取0.2g二苯碳酰二肼，溶于50mL丙酮中，加水稀释至100mL，摇匀，贮于棕色瓶中，置于冰箱内保存。颜色变深后不能再使用。硫酸溶液（1+1）：将浓硫酸缓慢加入等体积水中，搅拌均匀。磷酸溶液（1+1）：将浓磷酸缓慢加入等体积水中，搅拌均匀。氢氧化钠溶液（2mol/L）：称取8g氢氧化钠，溶于100mL水中，摇匀。仪器：分光光度计：配备10mm或30mm比色皿。容量瓶：100mL、1000mL。移液管：1mL、5mL、10mL、20mL等。具塞比色管：50mL。3.实验步骤样品预处理：对于清洁的地表水和地下水，可直接取适量水样进行测定。若水样中含有悬浮物、色度或其他干扰物质，需进行预处理。色度校正：如水样有色，取50mL水样，加入2mL氢氧化锌共沉淀剂，摇匀，静置沉淀后，用慢速滤纸过滤，滤液用于测定。消除还原性物质干扰：若水样中含有亚硫酸盐、硫化物等还原性物质，可先加入适量的高锰酸钾溶液，将还原性物质氧化，然后用亚硝酸钠溶液还原过量的高锰酸钾，再加入尿素分解过量的亚硝酸钠，最后进行测定。具体操作如下：取适量水样，加入硫酸溶液（1+1）调节pH至1-2，加入几滴高锰酸钾溶液至溶液呈紫红色，煮沸5分钟，若紫红色褪去，需继续加入高锰酸钾溶液至紫红色不褪。冷却后，加入1mL亚硝酸钠溶液，摇匀，使紫红色褪去，再加入2mL尿素溶液，充分摇匀，待气泡除尽后，用水稀释至刻度，摇匀。标准曲线绘制：取9支50mL具塞比色管，分别加入0、0.20、0.50、1.00、2.00、4.00、6.00、8.00、10.00mL六价铬标准使用液，用水稀释至标线，摇匀。向各比色管中加入0.5mL硫酸溶液（1+1）和0.5mL磷酸溶液（1+1），摇匀。再加入2mL二苯碳酰二肼溶液，摇匀，放置5-10分钟。以水为参比，在540nm波长处，用10mm或30mm比色皿测定吸光度。以六价铬的质量（μg）为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制标准曲线。样品测定：取适量预处理后的水样于50mL具塞比色管中，用水稀释至标线，摇匀。按照标准曲线绘制的步骤，加入硫酸溶液、磷酸溶液和二苯碳酰二肼溶液，摇匀，放置5-10分钟后测定吸光度。根据标准曲线计算水样中六价铬的浓度。4.注意事项二苯碳酰二肼溶液应贮于棕色瓶中，置于冰箱内保存，颜色变深后不能再使用。实验过程中所用的玻璃器皿不能用重铬酸钾洗液洗涤，可用硝酸、硫酸混合液或洗涤剂洗涤后，再用自来水冲洗干净，最后用蒸馏水冲洗。水样的pH值对测定结果有较大影响，应严格控制在0.2-1.0范围内。若水样中六价铬浓度较高，可适当减少取样量，稀释后再进行测定。（二）萃取分光光度法1.原理在酸性条件下，六价铬与二苯碳酰二肼反应生成的紫红色络合物可被有机溶剂（如正丁醇、乙醚等）萃取，萃取后的有机相颜色更深，稳定性更好，可提高测定的灵敏度。该方法适用于低浓度六价铬的测定，检出限可达到0.001mg/L。2.试剂与仪器试剂：除二苯碳酰二肼分光光度法所需试剂外，还需正丁醇、乙醚等有机溶剂。仪器：分液漏斗（125mL）、分光光度计等。3.实验步骤样品预处理：同二苯碳酰二肼分光光度法。萃取操作：取适量预处理后的水样于125mL分液漏斗中，加入硫酸溶液（1+1）和磷酸溶液（1+1）调节pH至0.2-1.0，加入2mL二苯碳酰二肼溶液，摇匀，放置5分钟。然后加入10mL正丁醇，振荡萃取2分钟，静置分层后，将有机相放入干燥的比色管中。标准曲线绘制：取一系列不同浓度的六价铬标准溶液，按照上述萃取操作步骤进行处理，以有机相为参比，在540nm波长处测定吸光度，绘制标准曲线。样品测定：将萃取后的样品有机相按照标准曲线绘制的步骤测定吸光度，根据标准曲线计算水样中六价铬的浓度。4.注意事项萃取过程中应充分振荡，使络合物完全萃取到有机相中，但振荡强度不宜过大，以免产生乳化现象。有机相应干燥，避免水分进入比色皿影响测定结果。所用有机溶剂应纯净，避免含有杂质干扰测定。二、原子吸收分光光度法（一）原理原子吸收分光光度法是基于气态的基态原子外层电子对紫外光和可见光范围的相对应原子共振辐射线的吸收强度来定量被测元素含量。在测定六价铬时，将样品溶液雾化后导入原子化器，六价铬化合物在高温下解离为基态铬原子，基态铬原子吸收特定波长的光，吸收程度与六价铬的浓度成正比。该方法具有灵敏度高、选择性好、操作简便等优点。（二）试剂与仪器试剂：六价铬标准储备液：同二苯碳酰二肼分光光度法。六价铬标准使用液：根据需要将标准储备液稀释至合适浓度。硝酸溶液（1+1）：将浓硝酸缓慢加入等体积水中，搅拌均匀。高氯酸：优级纯。仪器：原子吸收分光光度计：配备铬空心阴极灯。石墨炉原子化器或火焰原子化器。容量瓶、移液管等。（三）实验步骤1.样品预处理对于清洁水样，可直接进行测定。若水样中含有有机物或其他干扰物质，需进行消解处理。取适量水样于烧杯中，加入硝酸溶液（1+1）和高氯酸，在电热板上加热消解，至溶液剩余约1-2mL时，冷却，用水转移至容量瓶中，稀释至刻度，摇匀。2.标准曲线绘制取一系列不同浓度的六价铬标准溶液，分别加入硝酸溶液（1+1），使标准溶液的酸度与样品溶液一致。按照原子吸收分光光度计的操作要求，设置仪器参数，如波长、灯电流、狭缝宽度等，以空白溶液为参比，测定各标准溶液的吸光度。以六价铬的浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制标准曲线。3.样品测定将预处理后的样品溶液按照标准曲线绘制的仪器参数进行测定，记录吸光度。根据标准曲线计算水样中六价铬的浓度。（四）注意事项原子吸收分光光度计的工作条件应严格按照仪器说明书进行设置，以保证测定结果的准确性。消解过程中应注意控制加热温度和时间，避免样品溅出或碳化。若水样中含有大量的共存离子，可能会产生干扰，可采用加入掩蔽剂或分离富集等方法消除干扰。三、离子色谱法（一）原理离子色谱法是利用离子交换原理，对阴阳离子进行分离和测定。在测定六价铬时，样品溶液注入离子色谱仪后，六价铬离子在离子交换柱上与其他离子分离，然后通过检测器（如电导检测器、紫外-可见检测器等）进行检测，根据保留时间定性，峰面积或峰高定量。该方法具有分离效率高、选择性好、可同时测定多种离子等优点。（二）试剂与仪器试剂：六价铬标准储备液：同二苯碳酰二肼分光光度法。六价铬标准使用液：根据需要稀释至合适浓度。淋洗液：根据离子色谱柱的类型选择合适的淋洗液，如碳酸钠-碳酸氢钠溶液、氢氧化钠溶液等。再生液：用于抑制器再生的溶液，如硫酸溶液等。仪器：离子色谱仪：配备离子交换柱、检测器、抑制器等。容量瓶、移液管等。（三）实验步骤1.样品预处理对于清洁水样，可经0.45μm微孔滤膜过滤后直接进样。若水样中含有悬浮物、有机物等干扰物质，需进行预处理，如固相萃取、超滤等。2.标准曲线绘制取一系列不同浓度的六价铬标准溶液，分别注入离子色谱仪，记录色谱图。以六价铬的浓度为横坐标，峰面积或峰高为纵坐标，绘制标准曲线。3.样品测定将预处理后的样品溶液注入离子色谱仪，记录色谱图。根据保留时间定性，根据峰面积或峰高，结合标准曲线计算水样中六价铬的浓度。（四）注意事项离子色谱仪的操作条件应根据仪器和色谱柱的要求进行设置，如淋洗液流速、柱温、检测器参数等。实验过程中应注意防止交叉污染，所用器皿应清洗干净。若水样中含有高浓度的氯离子，可能会干扰六价铬的测定，可采用加入银离子沉淀氯离子或选择合适的色谱柱等方法消除干扰。四、电化学分析法（一）极谱法1.原理极谱法是利用电解过程中得到的电流-电压曲线进行分析的方法。在测定六价铬时，在酸性溶液中，六价铬在滴汞电极上还原为三价铬，产生还原波，波高与六价铬的浓度成正比。该方法具有灵敏度高、分析速度快等优点，适用于微量六价铬的测定。2.试剂与仪器试剂：六价铬标准储备液：同二苯碳酰二肼分光光度法。六价铬标准使用液：根据需要稀释至合适浓度。支持电解质：如硫酸溶液、盐酸溶液等。极大抑制剂：如动物胶、甲基红等。仪器：极谱仪：配备滴汞电极、参比电极和辅助电极。容量瓶、移液管等。3.实验步骤样品预处理：同二苯碳酰二肼分光光度法。标准曲线绘制：取一系列不同浓度的六价铬标准溶液，加入支持电解质和极大抑制剂，用水稀释至刻度，摇匀。将溶液倒入电解池中，按照极谱仪的操作要求进行测定，记录电流-电压曲线。以六价铬的浓度为横坐标，波高为纵坐标，绘制标准曲线。样品测定：将预处理后的样品溶液按照标准曲线绘制的步骤进行处理和测定，根据标准曲线计算水样中六价铬的浓度。4.注意事项极谱仪的工作条件应严格按照仪器说明书进行设置，如汞滴流速、电解电压等。实验过程中应注意保持溶液的静止，避免搅拌，以保证扩散电流的稳定性。若水样中含有其他还原性物质，可能会干扰测定，可采用分离或掩蔽等方法消除干扰。（二）电位滴定法1.原理电位滴定法是根据滴定过程中指示电极电位的变化来确定滴定终点的方法。在测定六价铬时，用还原剂（如硫酸亚铁铵）作为滴定剂，在酸性条件下，六价铬被还原为三价铬，当达到滴定终点时，指示电极（如铂电极）的电位发生突变。根据滴定剂的用量计算六价铬的浓度。该方法适用于高浓度六价铬的测定，准确度较高。2.试剂与仪器试剂：六价铬标准储备液：同二苯碳酰二肼分光光度法。硫酸亚铁铵标准滴定溶液：称取40g硫酸亚铁铵，溶于适量水中，加入20mL浓硫酸，冷却后用水稀释至1000mL，摇匀。用六价铬标准储备液进行标定。硫酸溶液（1+1）：同二苯碳酰二肼分光光度法。磷酸溶液（1+1）：同二苯碳酰二肼分光光度法。二苯胺磺酸钠指示剂：称取0.5g二苯胺磺酸钠，溶于100mL水中，摇匀。仪器：电位滴定仪：配备铂电极和参比电极（如饱和甘汞电极）。滴定管（50mL）、容量瓶等。3.实验步骤样品预处理：同二苯碳酰二肼分光光度法。标定硫酸亚铁铵标准滴定溶液：准确吸取一定体积的六价铬标准储备液于锥形瓶中，加入硫酸溶液（1+1）和磷酸溶液（1+1），用水稀释至合适体积，加入几滴二苯胺磺酸钠指示剂，用硫酸亚铁铵标准滴定溶液滴定至溶液由紫红色变为亮绿色，即为终点。记录硫酸亚铁铵标准滴定溶液的用量，计算其浓度。样品测定：取适量预处理后的水样于锥形瓶中，加入硫酸溶液（1+1）和磷酸溶液（1+1），用水稀释至合适体积，加入几滴二苯胺磺酸钠指示剂，用硫酸亚铁铵标准滴定溶液滴定至溶液由紫红色变为亮绿色，记录滴定剂的用量。根据硫酸亚铁铵标准滴定溶液的浓度和用量，计算水样中六价铬的浓度。4.注意事项硫酸亚铁铵标准滴定溶液应定期标定，因为其浓度容易发生变化。滴定过程中应注意控制滴定速度，尤其是接近终点时，应缓慢滴定，以保证终点判断的准确性。若水样中含有氧化性物质，可能会干扰测定，可采用预先还原等方法消除干扰。五、电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES）（一）原理电感耦合等离子体发射光谱法是利用电感耦合等离子体作为激发光源，使样品中的元素原子激发，产生特征光谱，根据特征光谱的强度进行定量分析。在测定六价铬时，样品溶液被雾化后导入电感耦合等离子体中，六价铬原子被激发，发射出特定波长的光谱，光谱强度与六价铬的浓度成正比。该方法具有灵敏度高、线性范围宽、可同时测定多种元素等优点。（二）试剂与仪器试剂：六价铬标准储备液：同二苯碳酰二肼分光光度法。六价铬标准使用液：根据需要稀释至合适浓度。硝酸溶液（5%）：将5mL浓硝酸加入95mL水中，搅拌均匀。仪器：电感耦合等离子体发射光谱仪。容量瓶、移液管等。（三）实验步骤1.样品预处理对于清洁水样，可直接进行测定。若水样中含有有机物或其他干扰物质，需进行消解处理。取适量水样于烧杯中，加入硝酸溶液（5%），在电热板上加热消解，至溶液剩余约1-2mL时，冷却，用水转移至容量瓶中，稀释至刻度，摇匀。2.标准曲线绘制取一系列不同浓度的六价铬标准溶液，加入硝酸溶液（5%），使标准溶液的酸度与样品溶液一致。按照电感耦合等离子体发射光谱仪的操作要求，设置仪器参数，如射频功率、雾化气流量、观测高度等，以空白溶液为参比，测定各标准溶液的光谱强度。以六价铬的浓度为横坐标，光谱强度为纵坐标，绘制标准曲线。3.样品测定将预处理后的样