饮用水中铁检测方法的研究进展

来源：核心期刊咨询网时间：2021-05-20 11:2812

摘要：铁是生物体必需的微量元素，铁以亚铁(Fe2+)或三价铁(Fe3+)两种氧化状态存在， 在氧化还原酶系统中起着至关重要的作用，而氧化还原酶系统对呼吸、光合作用和DNA合成等生物过程必不可少。亚铁离子是血红蛋白的重要组成成分，用于氧气的运输。铁的摄入量对人体

　　铁是生物体必需的微量元素，铁以亚铁(Fe2+)或三价铁(Fe3+)两种氧化状态存在， 在氧化还原酶系统中起着至关重要的作用，而氧化还原酶系统对呼吸、光合作用和DNA合成等生物过程必不可少。亚铁离子是血红蛋白的重要组成成分，用于氧气的运输。铁的摄入量对人体健康有着重要影响，适量吸入对人体有益，缺铁会引起贫血和营养不良等症状，而过量的铁元素会导致氧化损伤和器官功能障碍，导致肝硬化，心肌病、糖尿病和其他内分泌疾病。随着工业化进程的加快， 河流尤其是城市周围的河流污染越来越严重， 大量生产、生活废水排入江、河造成水源污染，铁含量是评价生活饮用水水质卫生的一项指标。传统检测水中铁的化学法操作繁琐，原子吸收光谱法(AAS)虽然操作自动化，但不能同时检测多种元素，近年来发展起来的电感耦合等离子体法( ICP) 已引起人们的关注，本文结合国内及国外近年来水中铁检测方法的研究进展， 综述了显色分光光度法， 催化动力学分光光度法， AAS和ICP。重点介绍ICP， 以期为选用适合实验检测水中铁方法提供参考。

　　1 显色剂分光光度法

　　显色剂分光光度法是基于Fe2+或Fe3+在一定条件下与适当的显色剂形成有色络合物，用分光光度器比色定量。该法使用的仪器简单，操作费用低廉。常用的显色剂有二氮杂菲、菲咯嗪、三吡啶基三嗪、磺基水杨酸等。孙璐瑶等以2，4，6-三吡啶基三嗪作为显色剂，用氟化铵消除Al3+的干扰，在pH=4.7的醋酸-醋酸钠缓冲体系中，Fe2+与显色剂形成稳定的蓝紫色络合物，用分光光度器测定，结果铁含量在0.04～2mg/L范围内服从比尔定律，方法的平均回收率为99.9%，相对标准偏差为0.40%，此法用于水样中微量铁的测定，结果准确可靠。

　　随着检测技术的进步，人们又将微流控分析技术和连续流动分析技术结合显色剂分光光度法应用于水中铁的检测。微流控是一种精确控制和操控微尺度流体，又称微流控芯片技术。纸基微流控装置是以纸为基质的微流控分析装置，其目的是将实验检测中的多个实验步骤集中到一张微小的纸芯片。是把生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块微米尺度的芯片上，自动完成分析全过程。MONIZ等采用3-羟基-4-吡啶酮作为显色剂，利用三价铁离子和3-羟基-4-吡啶酮形成红色络合物的原理，建立一种符合世界卫生组织指南的一次性纸基微流控分析装置(μPAD)，在最佳条件下，μPAD的定量范围为0.25～2.0mg/L，检出限为55μg/L，分析时间为15min，信号稳定期长达4小时，装置至少稳定一个月，每次分析的试剂消耗量低于0.2mg。μPAD方法通过分析标准物质并用原子吸收光谱法进行比对检测，结果比较(RD<10%)得到验证。新研制的μPAD无需任何样品前处理，成功地应用于河流、井水和自来水中铁的测定。连续流动分析技术是将检测中生成有色化合物过程中的各个化学反应步骤设计成相互串联的化学反应器具，使样品及反应试剂进入此流路，自动完成反应，最终形成的有色化合物进入比色计进行比色，再通过数据处理器自动计算出结果。单晓峰利用Fe2+和菲咯嗪形成紫色络合物的原理，建立连续流动分析测定水中铁离子含量的方法，该方法在 2.0～6.0的pH条件下，浓度在0.004 8～3.200 0 mg/L范围内呈线性关系，实际样品加标回收率 98.6%～100.7%，RSD<5.0%，方法检出限为0.001 mg/L。结果证明，该方法灵敏度高、重现性好、准确度高、试剂用量少，实现了分光光度法无法实现的分析全自动化，适合大批量水样分析。

　　检测水中铁的指示剂分光光度法中，比较成熟的是二氮杂菲分光光度法，已被收为现行国家标准方法。贺光忠等作原子吸收分光光度法與二氮杂菲分光光度法测定水中铁的对比研究后发现，2种测定方法均能达到较好的准确度和精密度。杨姣兰通过对全国实验室饮用水中铁检测能力进行分析和评价后认为，二氮杂菲法测定水中铁的合格率高于AAS和电感耦合等离子体发射光谱法。说明二氮杂菲法在众多分析方法中仍然不失为一种稳定准确经典的测定生活饮用水中铁的方法，在某些条件受限制的实验室仍可作为首选。

　　2 催化动力学分光光度法

　　催化动力学分光光度法是利用铁离子对氧化(还原)有机试剂或酸碱指示剂的催化作用，使某些有机试剂或酸碱指示剂褪色或颜色加深而用于水中铁的测定。常用的氧化剂有高碘酸钾、过氧化氢、溴酸钾、过硫酸钾等。刘斌等以硫酸为介质，利用Fe3+催化高碘酸钾氧化肼黄褪色使其吸光度下降这一原理建立了测定Fe3+的方法，线性范围为2.4～40μg/L，方法检出限为2.4×10-7 g/L。实验方法用于测定自然水中铁RSD(n=6)为 1.7%～2.4%，测定结果与AAS基本一致。刘冰枝等以盐酸为介质，利用Fe3+催化过硫酸钾氧化甲基红的褪色反应，建立Fe3+-盐酸-过硫酸钾-甲基红新体系，用于测定水和食品样本中的Fe3+，研究表明，在最大吸收波长518nm以及最佳测定条件下，该体系中甲基红的浓度变化与Fe3+含量呈良好线性关系，相关系数为0.9991，检出限达0.005mg/L。该方法应用于实测水样和食品中Fe3+，RSD为1.18%～2.11%，平均回收率为98.0%～104.0% ，该测定体系稳定，结果满意。

　　3 原子吸收光谱法

　　光谱分析技术是基于电磁辐射与被分析元素相互作用所产生的原子光谱的生成和解释。AAS是基于对物质的原子蒸汽对同种原子发射特征谱线的吸收作用而建立起来的分析方法。AAS仪是由光源、原子化器、单色器、背景校正系统、自动进样系统和检测系统等组成。测水中铁的光源是用铁元素作为阴极的空心阴极灯;原子化器分为火焰和非火焰原子化器，非火焰原子化器分为石墨炉原子化器、氢化物发生原子化器及冷蒸气发生原子化器等。

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