CN106198416B

CN106198416B - 一种测定水体中砷的快速检测剂的制备与使用方法

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Publication number: CN106198416B
Application number: CN201610548801.0A
Authority: CN
Inventors: 郜洪文; 郜丙飞
Original assignee: Tongji University
Current assignee: Tongji University
Priority date: 2016-07-13
Filing date: 2016-07-13
Publication date: 2019-01-11
Anticipated expiration: 2036-07-13
Also published as: CN106198416A

Abstract

本发明涉及一种测定水体中砷的快速检测剂的制备与使用方法，属于环境监测技术领域。包括由硼氢化钾或硼氢化钠：醋酸钠：硫酸铜＝(5～15)：2：1，混匀制得的砷检测粉Ⅰ、由硫酸银：硫酸氢铵：聚乙烯醇：硫酸钠＝(0.1～1)：(2～10)：(0.1～0.5)：(20～80)混合，研磨成粉制得的砷检测粉Ⅱ和由磷酸：磷酸二氢钾＝1：(5～20)，混匀，烘干，压片制得的砷检测片Ⅲ。将待测水样置于砷化氢发生装置的发生瓶中，加砷检测粉Ⅰ，再加砷检测片Ⅲ，将砷检测粉Ⅱ溶于白酒中倒入吸收管，用比色计或分光光度计测量，即得砷含量；本发明工艺简单，质量稳定，携带、运输、使用安全方便。适用于地表水、地下水、生活污水、工业废水等水体中痕量砷的野外或现场快速检测。

Description

一种测定水体中砷的快速检测剂的制备与使用方法

技术领域

本发明涉及一种现场快速检测水体中砷的方法，属于环境监测技术领域。

背景技术

砷是一种自然界常见的非金属元素，具有较强的毒性，并广泛的存在于土壤、水、空气和食物中，几乎所有的生物体内均含有微量砷。砷是目前人们发现的毒性最强的物质之一，它不仅可以引起人体肝、肾功能损害，破坏神经、血液及免疫系统，甚至会引发癌症。我国的砷危害已成为潜在的公共卫生问题，也是21世纪我国急需解决的饮水卫生重大问题。

随着我国工业技术的迅猛发展，突发性环境污染事故不断增加，威胁着人类健康、破坏着生态环境，严重制约着生态平衡及社会、经济发展。防范突发性污染事故亟待解决的问题很多，首要任务是建立应急监测技术，一旦污染事故发生，能迅速投入监测，在最短的时间内提供准确的污染数据，为防止污染的扩散及采取应对措施提供科学依据。现场检测方法是在工作场所进行实时检测，即在短时间内测得样品中是否存在待测物质及其浓度大小。用于现场检测的方法需要有采样量少，并且具备较高的准确度和灵敏度、操作简便快速、所使用仪器便于携带等特点。对于时间和空间性特强、随机变化显著的突发性环境污染事故而言，现场检测获得的一个及时且较为准确的数据要比一个来得很迟的实验室精密检测数据更有价值。

水质砷检测方法主要有氢化物原子荧光法、二乙氨基二硫代甲酸银和新银盐分光光度法、砷斑法、ICP-AES/MS法等，这些方法有的操作繁琐，分析周期长，有的仪器昂贵，对操作人员专业技能要求较高，只能在实验室内完成，无法满足现场快速测定的要求。为此，众多研究者进行了不少改进和创新，尤其是在现场快速检测方面。郑浩等通过研究各便携式分光光度计仪器性能指标以及测定实际水质样品，对三种便携式分光光度计快速测定水中砷的方法进行了优化和比对研究，结果表明，三种便携式分光光度计与实验室分析方法相比，测定结果精密度均存在显著性差异，测定结果相对偏差亦较大(郑浩,郭阳洋,周伟峰等；便携式分光光度计法快速测定水中砷方法研究，环境监控与预警；2014,6(6):19-29)。王燕等对砷斑法进行改进，在酸性溶液中首先用KI和SnCl₂将As⁵⁺还原成As³⁺，再加入单质Zn与酸作用生成H₂，As³⁺与H₂作用生成H₃As气体，并用溴化汞作为吸收液进行显色反应。该方法具有检测限低，操作简单、分析快速等优点(王燕,毛圣华，聂炀；硫酸铜中痕量砷国标检测法的改进研究，化工科技；2011,19(3):41-43)。李晓靖等改进了饮水砷浓度比色测量技术，选用处理过的细棉线作为显色载体，设计独立分装并集于一体的试剂包对现有饮水砷快速测定法的试验装置进行改进，并粗测了Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、Al³⁺、Mn²⁺的影响,明确该技术在高砷饮水地区的适用条件；结果表明：改进技术操作简单、携带方便、造价低廉，值得在砷中毒地区的砷清查和监测工作中推广使用(李晓靖,李剑超；改进的水砷浓度比色测量技术，安徽农业科学；2009,37(1):277-278)。马成龙等改进打气显色测砷法，提出一个简便、快速适合于调查现场使用的概率定量的水砷检验方法，最低检测浓度为0.02mg/L(马成龙等；改进打气显色法快速检测水砷含量，包头医学院学报；1997,13(5):18-20)。传统的银盐检测砷的方法均在强酸性条件下进行，虽然灵敏度高、选择性好，但对共存的高浓度硫化物样品，虽然巯基铅棉可吸附排除部分干扰，但效果一直不甚理想，操作起来也比较麻烦。刘梅等提出了高灵敏度测定砷的新方法，基于在阿拉伯树胶和吐温20混合胶束存在下，砷能与锑钼杂多酸、甲基紫定量形成砷锑钼杂多酸一甲基紫离子缔合物，结果表明：仪器简单、操作方便，无需加热，室温下可直接用于分析测定水样及牛黄解毒片中的砷含量(刘梅,樊静；砷锑钼蓝离子缔合物分光光度法测定砷，环境科学与技术；2009,32(8):105-108)。英国百灵达DigiPAsS和VisuPAsS便携检测系统提供了一种砷快速检测方法，基于砷斑法，半定量测定饮用水中砷浓度(英国百灵达有限公司；DigiPAsS和VisuPAsS便携式砷检测试剂盒，传感器世界；2010：39)。目前，尚未发现在中性或碱性条件下检测水体痕量砷的报道，而快速定量检测砷的全粉检测剂也未见报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种携带使用方便安全、质量稳定、灵敏度高、价格低廉的适合于地表水、地下水、生活污水、工业废水等环境水体中痕量砷的快速检测剂和检测方法。

为达上述目的，本发明利用在弱碱性溶液中，硼氢化钾或硼氢化钠也产生新生态氢，将水样中砷(III、V)转变为砷化氢，再将银盐还原成单质银，由此原理制备砷检测粉Ⅰ、Ⅱ和砷检测片Ⅲ组成的砷检测剂。具体制备方法如下：

A，按质量比称取硼氢化钾或硼氢化钠：醋酸钠：硫酸铜＝(5～15)：2：1，混合均匀，得砷检测粉Ⅰ；

B，按质量比称取硫酸银：硫酸氢铵：聚乙烯醇：硫酸钠＝(0.1～1)：(2～10)：(0.1～0.5)：(20～80)，混合后研磨成粉，得砷检测粉Ⅱ；

C，按质量比称取磷酸：磷酸二氢钾＝1：(5～20)，混合均匀，105℃烘干1～2h，取0.3～1g用压片机压片，得砷检测片Ⅲ；

上述硼氢化钾、硼氢化钠、醋酸钠、硫酸银、硫酸铜、磷酸二氢钾、硫酸钠、磷酸、硫酸氢铵、聚乙烯醇均为市售分析纯化学品。

砷检测剂的使用方法：借助砷化氢发生装置，取20～100ml待测水样于砷化氢发生装置的发生瓶中，加入砷检测粉Ⅰ0.1～0.5g，摇动溶解；将砷检测粉Ⅱ0.1～0.5g溶解于40～60度白酒2～5ml中，倒入砷化氢发生装置的吸收管，向发生瓶加入一片砷检测片Ⅲ，迅速用连接管将发生瓶与吸收管连接起来，反应5～10min，将吸收液转移到比色池，利用比色计或分光光度计测量，即得待测水样中砷含量；

上述白酒为市售商品，

上述砷化氢发生装置包括发生瓶、连接管和吸收管，为市售设备，

上述待测水样指地表水、地下水、生活污水、工业废水。

本发明的的优点和效果如下：

1，本发明基于实验室内使用的砷标准检测方法(GB 11900-89)进行重大改进，将传统多种水溶液加入配制改为仅三种固体检测剂的加入配制，具有运输、携带方便，质量稳定的优点，而且便于定量包装，保质期长达一年以上，也避免了多种液体试剂的浪费。另外，传统法是将硼氢化钾压片分散于硫酸溶液，本发明改为磷酸盐压片分散于硼氢化物溶液，避免了浓硫酸的使用，更为安全。还有反应液呈弱碱性而不是强酸性，因此共存硫化物与铜离子形成沉淀，不干扰测定，避免了传统方法必须使用醋酸铅棉排除硫化氢干扰。本发明的吸收液采用市售普通白酒为溶剂，随处可购，随时配制，避免了直接使用易燃化学品无水乙醇。

2，本发明的使用方法灵敏度高，砷检出限0.001mg/L，操作非常简单，检测速度快，全程仅10分钟，适合于各种水体中痕量砷的快速检测。

具体实施方式

实施例1测定水体中砷含量的检测剂的制备

称取3g硼氢化钾、1g醋酸钠、0.5g硫酸铜，混合均匀，得砷检测粉Ⅰ。称取1g硫酸银、2g硫酸氢铵、0.5g聚乙烯醇、30g硫酸钠，混合，研磨成粉，得砷检测粉Ⅱ。称取5ml磷酸、100g磷酸二氢钾，混合均匀，105℃烘干1h，以2～5t/cm²压力，用压片机压制成直径8mm、重1g片剂，得砷检测片Ⅲ。

实施例2测定水体中砷含量的检测剂的制备

称取6g硼氢化钠、1g醋酸钠、0.5g硫酸铜、混合均匀，得砷检测粉Ⅰ。称取0.3g硫酸银、8g硫酸氢铵、0.2g聚乙烯醇、60g硫酸钠，混合，研磨成粉，得砷检测粉Ⅱ。称取5ml磷酸、40g磷酸二氢钾，混合均匀，105℃烘干1h，以2～5t/cm²压力，用压片机压制成直径8mm、重1g片剂，得砷检测片Ⅲ。

实施例3采用本发明的实施例1得到的砷检测剂测定湖水砷浓度

取某河水50ml于砷化氢发生装置的发生瓶中，加入砷检测粉Ⅰ0.2g，摇动溶解，将0.2g砷检测粉Ⅱ溶解于5ml北京二锅头白酒(52度)，倒入砷化氢装置的吸收管中。向发生瓶加入砷检测片Ⅲ，并迅速用连接管将吸收管与发生瓶连接起来，反应5min后，将吸收液转移到比色池，利用分光光度计在波长480nm处测定吸光度，代入标准曲线计算河水中砷浓度<0.001mg/L，与国标检测方法(GB11900-89)的检测结果<0.001mg/L一致。利用本发明的方法，整个检测过程仅用时10min，比国标方法节约了近10分钟，因此，该检测剂测定河水砷浓度准确、快速。

实施例4采用本发明的实施例1得到的砷检测剂测定酒精废水砷浓度

取某酒精废水50ml于砷化氢发生装置的发生瓶中，加入砷检测粉Ⅰ0.2g，摇动溶解，将0.2g砷检测粉Ⅱ溶解于5ml北京二锅头白酒(52度)，倒入吸收管中。向发生瓶加入砷检测片Ⅲ，并迅速用连接管将吸收管与发生瓶连接起来，反应5min后，将吸收液转移到比色池，利用分光光度计在波长480nm处测定吸光度，代入标准曲线计算酒精废水中砷浓度<0.001mg/L，在废水中加入As标准0.050mg/L，检测结果分别为0.042、0.044、0.049mg/L，回收率84％～98％。而且，废水中共存的高浓度硫化物不影响对砷的回收和测定，因此，该检测剂测定废水砷浓度准确、可行，速度更快，选择性更优。

上述砷化氢发生装置由泰兴市华科实验仪器厂生产。

Claims

1.一种测定水体中砷的快速检测剂的制备方法，其特征在于：该检测剂由砷检测粉Ⅰ、检测粉Ⅱ和检测片Ⅲ组成，制备方法如下：

B，按质量比称取硫酸银：硫酸氢铵：聚乙烯醇：硫酸钠＝(0.1～1)：(2～10)：(0.1～0.5)：(20～80)，混合，研磨成粉，得砷检测粉Ⅱ；

上述硼氢化钾、硼氢化钠、醋酸钠、硫酸铜、硫酸银、硫酸氢铵、聚乙烯醇、硫酸钠、磷酸、磷酸二氢钾均为市售分析纯化学品。

2.一种利用权利要求1的制备方法制备的测定水体中砷的快速检测剂的使用方法，其特征在于：取20～100ml待测水样置于砷化氢发生装置的发生瓶中，加入0.1～0.5g所述的砷检测粉Ⅰ，摇动溶解；将0.1～0.5g所述的砷检测粉Ⅱ溶解于40～60度普通白酒2～5ml中，倒入吸收管，向砷化氢发生瓶加入一片所述的砷检测片Ⅲ，迅速用连接管将砷化氢发生瓶与吸收管连接起来，反应5～10min，将吸收液转移到比色池，利用比色计或分光光度计测量，即得到待测水样中砷含量；

上述普通白酒为市售商品；

上述砷化氢发生装置为市售设备，由发生瓶、连接管、吸收管构成；

上述待测水样指地表水、地下水、生活污水、工业废水。