五步碘量法二（èr）氧化氯及同步測定研究：基於pH調控與光電傳感的方法優化與應（yīng）用

五步碘量法二（èr）氧（yǎng）化氯及共存組分同步測定研究：基（jī）於（yú）pH調控與光電傳（chuán）感的方法優化與應用

一、引言

二氧化氯（ClO₂）消毒過（guò）程中會生成ClO₂⁻、ClO₃⁻等氧化態副產物（wù），其聯（lián）合毒性評估需依賴形態分析技術。HJ 551-2016標準推薦（jiàn）的連續滴定碘量法存在pH控製（zhì）精度不足（±0.5單位）、澱粉指（zhǐ）示劑提前絡合I₂等問題，導致（zhì）ClO₂⁻測定相對（duì）誤差達15%12。本（běn）研（yán）究通過磷酸鹽緩衝液（yè）梯度調控（pH 7.0→2.0）、動態氮氣吹掃（sǎo）（0.06 MPa，20 min）及450 nm光電終點判斷技術，建（jiàn）立複雜（zá）基質中ClO₂/ClO₂⁻/ClO₃⁻的（de）同步測定方法，方法檢出限達0.02 mg/L，相對標（biāo）準偏（piān）差（RSD）≤2.1%，為食品加工、飲用水處理等場景的安（ān）全評估提供（gòng）技（jì）術支撐。

二、實驗部分

1. 方法原理

基於氧（yǎng）化（huà）還原電位（ORP）差（chà）異實現分步反應：

pH 7.0條件下（E⁰=0.95 V）：ClO₂與Cl₂優先氧化I⁻生成I₂，反應式如下：

2ClO₂ + 10I⁻ + 8H⁺ → 2Cl⁻ + 5I₂ + 4H₂O（1/5電子轉移）

Cl₂ + 2I⁻ → 2Cl⁻ + I₂（完quan反應）

pH＜2條件（jiàn）下（E⁰=1.50 V）：ClO₂⁻氧化剩餘I⁻，反（fǎn）應式（shì）為：

ClO₂⁻ + 4I⁻ + 4H⁺ → Cl⁻ + 2I₂ + 2H₂O

通過Na₂S₂O₃標準溶液滴定I₂（I₂ + 2S₂O₃²⁻ → 2I⁻ + S₄O₆²⁻），根據各步消耗體積（jī）計算各組（zǔ）分量34。

2. 實驗方法優化

（1）試劑體係優化

酸試劑替代：采用2 mol/L硫酸（ρ=1.84 g/mL）替代2.5 mol/L鹽酸（suān），揮發（fā）性損失率從8%降至1.2%，提高測定穩（wěn）定性5。

TISAB組成：0.1 mol/L磷酸鹽緩衝液（KH₂PO₄-Na₂HPO₄，pH 7.0±0.1）+ 0.05 mol/L檸檬酸（suān）鈉，可有效掩蔽≤1 mg/L的（de）Al³⁺、Fe³⁺幹擾，絡合穩定常數＞10¹⁵6。

（2）關鍵操作參數控製

氮氣吹掃條件：高純氮氣（99.99%）以0.06 MPa壓力吹掃20 min，確保ClO₂/Cl₂完quan吹（chuī）出（溶液無（wú）色），吹掃效率較傳統方法（fǎ）提升30%5。

光電終點判斷：采用450 nm單色光源監測吸（xī）光度（dù）突變（ΔA＞0.3），替代澱粉指示劑，消除高濃（nóng）度I₂（＞10⁻⁵ mol/L）的膠體包裹誤（wù）差，終點判斷時間（jiān）從30 s縮短至5 s2。

三、結果與討論

1. 幹擾消除效果

共存離（lí）子對測定的影響及消除效果如下：

Al³⁺（1.0 mg/L）：未加TISAB時相對誤差-15.6%，加入後誤（wù）差降至1.2%；

Fe³⁺（1.0 mg/L）：未加（jiā）TISAB時相對誤差（chà）-12.5%，加入後誤差降至0.8%；

Cl⁻（100 mg/L）：未加TISAB時相對誤差-3.2%，加入後誤差降至0.5%。

結論：TISAB可（kě）有效掩蔽≤1 mg/L的重金屬離子幹擾，誤差控製在±2%以內6。

2. 方法性能指（zhǐ）標

線性範圍（wéi）：0.05-2500 mg/L（r=0.9996，n=7），檢出限0.02 mg/L（3σ，n=11）；

精密度：6次平行測定RSD為1.1%-2.1%（1.0 mg/L標樣（yàng））；

準（zhǔn）確度：乳粉樣品加標（biāo）回收（shōu）率93.9%-105.0%（加標水平0.1-5.0 mg/L）7。

3. 實際樣（yàng）品（pǐn）分析

不同基質樣品的測定結果（guǒ）如下：飲用水（shuǐ）樣品：ClO₂含量0.42±0.02 mg/L，RSD=1.5%，加標回收率98.6%；

紡織廢水樣品：ClO₂含量3.85±0.08 mg/L，RSD=2.1%，加標回收率96.3%；

二氧化氯消毒液：ClO₂含量2195±25 mg/L，RSD=1.1%，加標回收率102.5%。

四（sì）、結論

本研究建立（lì）的改良五步碘量法通過試劑優（yōu）化（硫酸替代鹽酸）、嚴格控溫和光電終點判斷技術，實現了複（fù）雜基質中ClO₂及副（fù）產物的精準（zhǔn）測定。方法具有以下（xià）優勢：

1.高選擇性：通過pH梯度調控實現（xiàn）ClO₂/ClO₂⁻/ClO₃⁻的形（xíng）態區分；

2.抗幹擾能力強：TISAB有效掩蔽重金屬離子（zǐ）幹擾，誤差≤2%；

3.自動化程度高：光電終點判斷替代人工目視，提升測定效率。

4.建議（yì）在實際（jì）應用中推廣“預中和+光電滴定（dìng）"流程，進一步降（jiàng）低（dī）基質幹擾。

關鍵詞：五步碘量（liàng）法；二氧化（huà）氯（lǜ）；pH調控（kòng）；光電傳感；幹擾消除

參考文獻

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