硼的概念及测定方法

硼

硼(B)是植物生长的营养素.植物种类不同,需硼量有很大差异.对一般作物来说,硼缺乏的临界浓度是0.50ml/L,但灌溉用水含硼量超过2.0mg/L时,对某些植物又是有害的.天然水中含硼很少,其量一般不超过1.0mg/L,这种浓度对人体是有害的,而在盐湖水、卤水及某些矿泉水中有少量或较高量的硼存在.作为饮用水要求硼含量不超过1mg/L,因为人摄入大量硼会影响**神经系统,长期摄入可引起硼中毒的临床综合症状.

⒈方法选择

水中的硼含量低于1mg/L,常采用光度法:姜黄素光度法,适用于0.10～1.0mg/L硼浓度范围(相当于0.50～10.0mg/LHBO₂)甲亚胺-H酸光度法,适用于0.10～5.0mg/L硼浓度范围(相当于0.50～10.0mg/LHBO₂).在有条件的情况下,亦可选用简便、快速的等离子体发射光谱法.这里只对姜黄素光度法进行介绍.

⒉样品保存

水样应贮存在聚乙烯瓶中.

㈠姜黄素光度法

⒈方法原理

姜黄素(Curcumin)是由植物中提取的黄**素,以酮型和烯醇型存在.

姜黄素不溶于水,但能溶于甲醇、丙酮和冰乙酸中呈黄色.在酸性介质中,与硼结合呈玫瑰红色的络合物,因反应条件不同可形成两种有色络合物,即玫瑰花青苷(Rosocyanin)和红色姜黄素(Rubrocurcumin).前者是两个姜黄素分子和一个硼原子络合而成,检出灵敏度高(其摩尔吸光系数=1.80×10⁵)*大吸收峰在555nm.

红色姜黄素则为一个姜黄素分子、一个草酸分子与硼的络合物,灵敏度较低(=4.0×10⁴),*大吸收峰在540nm.玫瑰花青苷溶于乙醇后,在室温下1～2h稳定.

⒉干扰及消除

硝酸盐氮含量大于20mg/L时,产生干扰,必须除去.可取适量水样,加氢氧化钙使呈碱性后,在水浴上蒸发至干,再慢慢灼烧以破坏硝酸盐.再用一定量的0.1mol/L盐酸溶解残渣,并定容,吸取1.00ml溶液进行测定.当钙和镁的硬度超过100mg/L(以CaCO₃计)时,分析结果可能偏高,可将样品通过阳离子交换树脂消除去累试验,10mg的Al³⁺、Fe³⁺、k⁺、Na⁺、Mg²⁺、Mn²⁺、PO等对1mg的硼未见干扰.

⒊方法的适用范围

本方法的*低检出浓度为0.02mg/L,测定上限为1.0mgL(相当于5.0mg/L HBO₂),适用于饮用水、地表水、生活污水和废水中硼的测定.

⒋仪器

① 分光光度计,10mm比色皿.

② 恒温水浴锅:温度为55℃±3℃.

③ 聚乙烯烧杯:50ml.标准系列和水样所用全部蒸发皿,其大小、形状均应用相同,为塑料容器.

④ 搅棒:塑料棒或在玻璃棒外套以聚乙烯管,并使管端封闭,其长短和蒸发皿相适应.

⒌试剂

① 硼标准贮备溶液:准确称取1.4111g硼酸(H₃BO₃)溶于去离子水中,转入1000ml容量瓶中并稀释至标线.此溶液每毫升含1.00mg的HBO₂.

② 硼标准使用溶液:由上述标准贮备溶液稀释200倍,即得每毫升含0.005mgHBO₂,移入聚乙烯瓶中贮存.

③ 姜黄素-草酸溶液:称取0.040g姜黄素(C₂₁H₂₀O₆)和5.0g草酸(H₂C₂O₄·2H₂O)于小烧杯内,用95%乙醇分次溶于100ml容量瓶中,加入4.2ml6mol/L盐酸溶液,以95%乙醇定容,贮存在暗冷处.姜黄素容易分解,*好当天配制.

⒍步骤

⑴样品预处理

对于含硼量为0.10～1.0mg/L的水样,取1.00ml,若水样含硼量过高,则应先行稀释.若含硼量过低,可吸取较多的水样,移入蒸发皿中,加少许饱和氢氧化钙溶液,使之呈碱性后,在水浴上蒸发至干.加入适当体积(例如5ml)的0.1mol/L盐酸溶液使溶解,吸取1.00ml进行测定.若水样浑浊,可过滤.

⑵样品测定

① 显色:吸取1.00ml水样于50ml聚乙烯杯内,加入4.0ml姜黄素-草酸溶液,轻轻旋动聚乙烯杯使之混合,在55℃±3℃的水浴上蒸发至完全干后,继续在水浴上保留15min,取出冷却.用95%乙醇将杯内固体物溶解,并用塑料棒擦洗杯壁,将溶液移入25ml容量瓶内,用95%乙醇稀释至标线.

② 测量:用10mm比色皿,在540nm波长处,以蒸馏水代替水样,以相同操作步骤进行的空白试液为参比,测量吸光度.用乙醇稀释至标线后,在1h内进行测定.

⑶校准曲线的绘制

分别吸取相当于每毫升含HBO₂0.005mg的标准溶液0、0.10、0.20、0.30、0.40、0.60、0.80、1.00ml于50ml聚乙烯杯内,补加水至1.0ml,以下按样品测定步骤进行显色和测量.

⒎计算

                      硼(HBO₂,mg/L)=×1000

式中:m        由校准曲线查得的HBO₂量(mg);

     V        水样体积(ml).

8.精密度和准确度

对含HBO₂1.00mg/L的天然水样,经五个实验室分析,得室内相对标准偏差为1.91%;室间相对标准偏差为5.84%,相对误差为0.12%;加标回收率为99.1%±14.6％。

9．注意事项

①用本法测定硼时,应严格控制显色条件,姜黄素与硼结合形成玫瑰花青苷,需要在无水条件下进行,有水残余会使络合物颜色强度降低.显色时的蒸发条件,如蒸发速度和蒸发时的温度等因素都必须保持一致,否则重现性变差.蒸发至干后继续在同一温度下保持15min，使脱水完全.蒸发和脱水时的常用温度是55℃±3℃,温度更高时,可能导致硼的损失.

② 质玻璃中常含有硼,试样的预处理和显色操作不能用含硼的玻璃器皿.所使用的玻璃器皿不应与试样溶液作长时间接触.用其他下班器皿时,应先进行全程序空白试验,用扣除空白的方法以消除玻璃器皿的影响.

③ 配制试剂用的水均需用石英蒸馏器重蒸馏过的水或用去离子水.

④ 蒸发皿从水浴上取下后,擦干皿外壁水迹,随即放于干燥器内,加乙醇定容,比色时再取出.蒸发皿不应长时间暴露在空气中,以免玫瑰花青苷因吸收空气中的水分而发生水解,使测定结果不准确.

⑤ 显色测定中,*好不要中途停顿,否则会使结果不准确.比色过程中,由于乙醇的蒸发损失,使溶液的吸光度值发生改变,故测定应尽可能迅速,或使用带盖的比色皿.