液膜分离富集、测定水中微量苯酚

王献科， 李玉萍
（兰州市东岗镇钢厂， 甘肃 兰州 730020）

　　摘要：提出非流动载体液膜分离富集苯酚。用兰113B(双烯基丁二酰亚胺)、丙三醇、煤油和内相NaOH溶液液膜体系分离富集与测定水中的微量苯酚，苯酚扩散迁移穿透到乳状液膜内相中，立即与内相NaOH溶液发生选择性、不可逆反应，生成苯酚钠(非渗透 物)。水中的苯酚不断富集到内相中，然后用光度法或紫外分光光度法测定。此法用于分离富集、测定水和工业废水中微量苯酚，结果准确、精密度高。
　　关键词：苯酚； 水； 液膜法分离富集； 测定
　　中图分类号：X132
　　文献标识码：C
　　文章编号：1000-4602(2000)01-0049-03

　　水和工业废水中的微量苯酚目前多用光度法测定^[1],但受干扰物的影响,一般都需要蒸馏萃取分离^［2～4］,操作较为繁琐。液膜法分离富集技术是新兴高技术边缘学科^［5］，本文提出无载体的液膜分离富集技术是用兰113B作表面活性剂，丙三醇作膜的增强剂，煤油作溶剂，NaOH溶液作内相的液膜体系，分离富集水和工业废水中的微量苯酚。苯酚从低浓度迁移到高浓度，富集在内相NaOH溶液中，发生不可逆的化学反应，生成难以逆向扩散的产物(苯酚钠)，干扰物则被分离除去，富集的苯酚钠溶液用4-氨基安 替匹林光度法或紫外光度法测定。?

1 试验部分

1.1 主要试剂与仪器
　　苯酚标准溶液，常规配制2.00μg/mL。?
　　液膜所用试剂：兰113B(双烯基丁二酰亚胺)；丙三醇；煤油(工业用品，过滤)；内相NaOH溶液，3%(m/V)水溶液。?
　　4-氨基安替匹林溶液：0.5%(m/V)(C₁₇H₁₃ON)水溶液；TW_een80溶液：3%(V/V)水溶液，温热溶解。
　　铁氰化钾溶液：8%(m/V)水溶液(可使用5 d)。?
　　仪器：制乳器(自制)；分离器，300mL分液漏斗制成；DBJ—621型定时变速搅拌器；7132--型电动搅拌机；HL—2型恒流泵；高压高频静电发生器(2 000 ～3 000 V)；72 1B型分光光度计。
1.2 试验方法
　　制乳：取兰113B、丙三醇和煤油按体积比3：2：95分别置于制乳器中，充分混合后慢慢加入与有机相等体积的NaOH溶液，以2 000r/min的转速搅拌20min，即成乳状液膜。 ?
　　富集：取200mL水样或试液(如内含5.00μg苯酚)，置于分离器中，用氨水(1+1)和HCl(1+1)溶液调整pH至5～6，加入5mL NaF溶液(8%)、20mL上述乳状液膜，以160 r/min转速搅拌10min，静置分层。上层为有机相，下层是水溶液。?
　　破乳：静置分层后，弃去水溶液，将有机相接入破乳器内，在2000V电压下进行6 min静电破乳，此时乳状液膜分成两层，上层是有机相，下层是含有苯酚的水溶液。有机相可以循环使用。?
　　测定：收集含有苯酚(钠)的水溶液，置于50mL容量瓶中，加入2mL氨水、5mL4-氨基安替匹林溶液、2mLTW_een80溶液，混合均匀后加入4mL铁氰化钾溶液，以水稀释至刻度摇匀，10min后在721B型分光光度计上，用510nm波长、2cm比色皿测量吸光度(A)，计算其含量。计算方法如下：
　　苯酚量＝从工作曲线上查出含苯酚量(μg) /水样体积(mL)

2 结果与讨论

2.1 表面活性剂的影响
　　水中的苯酚被渗透到膜相，迁移进入内相中，与内相NaOH溶液中和发生选择性的不可逆反应，生成不溶于有机相的难以逆向扩散的苯酚钠(非渗透物)：
? 苯酚钠不能扩散到外相，而是浓集在内相中。?
　　试验表明，用兰113B比SPAN80作表面活性剂优越，效果较佳，结果见表1。兰113B的浓度为2%～4%时，所得的液膜分离富集苯酚效果最优、苯酚的回收率在99.5%～99.8%范围内。

表1 不同表面活性剂与苯酚的回收率 表面活性剂 SPAN80 兰113B 兰113C TW 80 N3O3 兰113A 苯酚的回收率 99.45 99.70 99.24 98.98 97.83 99.42 注:膜相:3%兰113B，2%丙三醇,95%煤油；内相：3%NaOH水溶液；外相：pH　3～7，含有5.00μg苯脂，油内比1:1，乳水比为20:200；t为15～36℃

2.2 内相NaOH溶液浓度的影响
　　试验表明，2%～8%NaOH溶液作内相，液膜体系富集苯酚的效果最优，其回收率在99.5%以上( 见表2)。本试验选用3%NaOH水溶液。

表2 内相NaOH溶液浓度的影响 内相NaOH溶液浓度(%) 0.5册码 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 苯酚的回收率（%） 90.10 97.24 99.49 99.74 99.70 99.65 99.58 99.50 99.50 99.17 注 试验条件同表1。如NaOH溶液浓度超过8%，液膜易破裂，使苯酚的回收率逐渐降低。

2.3 外相酸度的影响
　　试验表明，外相水溶液的酸度对富集苯酚有很大的影响。在pH 3.0～7.5时，富集苯酚的效果最优，苯酚的回收率在99.5%～99.8%范围内波动，见表3。

表3 外相PH值对苯酚回收率的影响 外相水溶液PH 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 7.5 8.0 9.0 苯酚的回收率（%） 99.05 99.56 99.59 99.70 99.80 99.60 99.51 99.39 99.01 注 试验条件同表1。当PH＞8时，苯酚的回收率明显下降。

2.4 膜增强剂的影响
　　用聚胺(ENJ-3029)^［6］、丙三醇作膜的增强剂来提高膜相的强度，增加膜的粘度，防止液膜破裂，保持膜的稳定性。试验表明，选用丙三醇为最优，其浓度为1%～3.5%时最适合。本试验选用浓度为2%的丙三醇。
2.5 溶剂的选择
　　用中性油SIOON(脱蜡，一种中间馏分，平均分子量为386.5^［6］)和煤油等作溶剂。试验表明，在兰113B存在下选用煤油较佳，经济上便宜，并且苯酚的回收率也比较高。本试验选用95%煤油极为适宜。
2.6 油内比的影响
　　油内比(Roi)大，液膜增厚，传质迁移阻力增大，苯酚的回收率降低。试验表明 ，在选择条件下，Roi为1：1～1：2，苯酚的迁移速率最快，10min内其回收率为99.5%～99.8%。本试验选用Roi为1：1。
2.7 乳水比的影响
　　试验表明，外相水溶液的体积大小，对富集苯酚有较大的影响，乳水比(Rew)为20：80～20：350时，苯酚的迁移率在99.5%以上。本试验选用Rew为20：200。
2.8 温度的影响
　　试验表明，在15～36℃室温下操作为最佳，温度超过36℃则苯酚的回收率有所下降。这是因为当温度超过36 ℃时液膜不太稳定，有极少量液膜破损现象。
2.9 干扰离子的影响
　　试验表明，大量氨、铵、胺、Cl^-、SO₄^2-、NO₃^-、F^-、PO₄^3-、ClO₄^-等都不被迁移富集。一般常见阳离子不影响分离富集苯酚。只有Al³⁺、Zr⁴⁺有干扰，可在外相试液中加入5 mLNaF(8%),以消除25mg的Al³⁺、Zr⁴⁺的影响。试验表明，S^2-、CN^-和乙酸根也能与苯酚一起透过液膜、迁入内相并与内相NaOH溶液反应，积累在内相中，但不影响分离富集、测定水中的苯酚。所以一般常见阴阳离子都不干扰，选择性相当高。
2.10 结果与对照
　　用本法富集、测定了8种水样，结果见表4。每种水样分别富集、测定6次，对测得的 数据进行数理统计处理，相对标准偏差(RSD)在3.4%以下。采用标准加入法，测 定苯酚回收率在99.5%～100.6%范围内。

表4 本法富集、测定苯酚的结果与对照 水样 原结果^①
（mg/L) 本法结果
（mg/L) RSD
(%) 加入量
（μg) 本法结果
（μg) 回收率
（%） 河水（受污染） 0.056 0.054 1.5 5.00 4.98 99.6 自来水 0.002 0.0019 3.4 10.00 9.97 99.7 锅炉煤气洗涤工业废水 4.63 4.65 1.3 20.00 19.90 99.5 锅炉煤气洗涤工业废水 1.98 2.01 2.6 30.00 30.02 100.1 锅炉煤气洗涤废水（处理后） 0.038 0.035 1.8 5.00 5.03 100.6 工业污水 0.095 0.097 2.3 10.00 9.95 99.5 工业污水^② 0.012 0.013 1.1 20.00 20.00 100.0 东岗污水沟 0.022 0.024 3.2 30.00 29.95 99.8 注：①标准方法多次测定结果的平均值；②原子发身光谱测定结果的平均值。

3 结论

　　应用兰113B(3%)、丙三醇(2%)、煤油(95%V/V)和内相(3%NaOH水溶液)液膜体系，外相pH为5～6，Roi为1：1，Rew为20：200，操作温度15～36 ℃，分离富集水和工业废水中的苯 酚，结果相当准确、精密度高，相对标准偏差为1.1%～3.4%，苯酚的回收率为99.5%～100.6 %。选择性高，常见阴阳离子都不影响富集苯酚，非常有实际应用价值。?

参考文献：
［1］ 王伦等.化学发光测定废水中痕量苯酚［J］.环境化学，1992.13(5)：81-84 .
［2］ 杨义燕，冯颖，载猷元.三辛胺萃取多元酚的研究［J］.应用化学，1995，1 2(1)：55-58.
［3］ 李建平等.磷酸三丁酯萃取酚类的机理性研究［J］.华东理工大学学报(自然 科学版)，1996，22(4)：388-390.
［4］ 仓田泰人.水 质 、底 质 试料中フエノ-ル类 の直接化ァセチル化による定量［J］. 环 境と测定技 术 ，1995，22(8)：36-49. ?
［5］ 阿部光雄等.当代离子交换技术［M］.王方等译.北京：化学工业出版社，19 93，13. ?
［6］ 王献科，李玉萍.液膜法分离富集、测定水中痕量苯酚［J］.化学推进剂与 高分子材料，1997，(2)：24-30.

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参加试验工作的还有马俊、姚少明、李莉芬。?