紫外可见吸收—三维荧光光谱法测定苯酚的相关性研究

刘译阳，张华，张晓飞，罗臻，

(中国石油安全环保技术研究院，北京 102206)

摘要：苯酚广泛应用于制药及化工生产中, 其具有毒性大，难降解的特点, 因此对人体健康及环境都有危害, 三维荧光光谱由于分析技术灵敏度高，选择性好，能够更全面地分析光谱特征的变化，因此可用荧光法检测水中酚类化合物，深受分析测试领域的关注，而紫外可见吸收三维荧光光谱法能够同时测定三维荧光和紫外分光光谱，有效排除了激发源的光学噪声干扰，解决了高浓度样品的自吸收效应；对于同一样品中多个发光物质，可以同时进行定量测试，极大扩展了荧光光谱的定量应用领域。本文将从苯酚的三维荧光特性展开分析，展望了环境中苯酚测定方法的研究发展趋势。关键词：三维荧光；苯酚废水；锋面积；相关性中图分类号：X13 文献标识码：A DOI:10.167/j.cnki.cn15-1369/X.2018.02.063

文章编号：2095-672X(2018)02-0114-02

Study on the correlation of phenol by UV visible absorption - three dimensional fluorescence spectrometry

Liu Yiyang,Zhang Hua,Zhang Xiaofei,Luo Zhen

(China Petroleum Safety and Environmental Protection Technology Research Institute, Beijing 102206,China)

Abstract: Phenol is widely used in pharmaceutical and chemical production, its toxicity is big, the characteristics of refractory, therefore have harm to human health and the environment, the three dimensional fluorescence spectrum due to the high sensitivity analysis technology, good selectivity, and can be more comprehensive analysis of the change of the spectral characteristics, so it can be fluorescence detection of phenolic compounds in water, deeply concerned in the field of analysis and test, and uv-vis absorption three dimensional fluorescence spectrum method to simultaneous determination of three dimensional fluorescence and uv spectral spectrum, effectively eliminate the optical noise excitation source, solved the high concentration sample self absorption effect; The quantitative application of fluorescence spectra is greatly expanded with the simultaneous quantitative testing of several luminescent substances in the same sample.In this paper, the three-dimensional fluorescence characteristics of phenol are analyzed, and the development trend of phenol determination method in the environment is prospected.

Key words: Three-dimensional fluorescence; Phenol wastewater; Frontal area; Correlation

苯酚是一种重要的有机化工原料，目前环境中的苯酚主要来源于石油化工、炼油、农药、塑料制造、化肥等过程,是一种常见的环境污染物，苯酚进入土壤和水体后，会对人体及其他生物造成严重危害,其测定方法有电化学法、分光光度法、色谱法和荧光光度法等。

紫外可见吸收-三维荧光光谱分析可以用于二维光谱扫描、三维光谱扫描、单点吸收和动力学分析，能够更全面地分析光谱特征的变化，可用于水质的发光性质表征,其环境因素的影响不可忽视。

光 3D-EEM和紫外分光光谱是区别于普通的荧光分析的技术，是近年来发展起来的一种新的荧光分析技术，以其丰富的信息含量突出了灵敏度高、选择性好的优点。1.2 仪器与试剂

Aqualog紫外同步吸收三维荧光光谱仪，苯酚，NaCl，CaCl2，MgSO4，所有试剂均为分析纯，实验用水为去离子水。

2 研究进展

一些有机分子在吸收紫外或可见光后,会发出荧光,在这种情况下通过图中的峰位和强度可以对该种有机物进行定性或定量表征，因此三维荧光光谱法在环境样品分析中受到越来越多的重视。2.1 环境因素对荧光特性的影响2.1.1󰀁温度的影响

荧光的强度对温度变化比较敏感，随着温度增加，分子运动速度逐渐加快，这时外转换去活的几率增加，使得荧光效率降低。2.1.2󰀁溶剂的影响

一种物质在不同溶剂中，荧光光谱形状和强度都会存在着差别，荧光波长会随着溶剂极性的增大而发生红移，同时荧光强度也有所增强， 当溶剂粘度减小时，增加了分子间的碰撞机会，使无辐射跃迁增加，这时荧光减弱，所以荧光强度随溶剂粘度的减小而减弱。2.1.3󰀁溶液pH值

对酸碱化合物，溶液pH值的影响比较大；当物质本身是弱酸或者弱碱时，溶液的pH值对其荧光强度有较大影响，因为在不同酸度中分子和离子间的平衡发生了改变，从而离子结构发生了变化，所以荧光强度也有差异。

2.1.4󰀁内滤光作用和自吸现象

内滤光作用是指溶液中有能吸收激发光或荧光物质发射光的物质，

1 荧光光谱

1.1 荧光光谱分类

二维荧光光谱包括激发光谱和发射光谱,都可以用于荧光物质的定性鉴别和定量分析。1.1.1󰀁激发光谱

激发光谱是反应一个物质收到激发后的发光情况，激发光谱表征了什么波段的激发光对发光最有效。横坐标是连续波长，纵坐标是发光强度。1.1.2󰀁发射光谱

发射光谱横坐标是连续的发光波长，纵坐标是发光强度，它表征了物质在哪些频率具有较强的发光特性。比如发射光谱反映了在相同的激发条件下,物质分子在不同波长上发射荧光的相对强度。 1.1.3󰀁三维荧光光谱

荧光强度同时随激发波长和发射波长变化的图谱为三维荧光光谱。荧光强度随激发波长和发射波长变化的立体图谱能够表征更完整的荧光信息。一般是通过在不同的激发波长上扫描发射荧光谱,从而获得激发一发射矩阵,以三维立体图或等高线图形象地描绘出来。1.1.4󰀁紫外可见吸收三维荧光光谱

紫外可见吸收三维荧光光谱技术主要特点在于能够同时测定三维荧

114 HUANJINGYUFAZHAN▲自吸现象是指化合物的荧光发射光谱的短波长端与其吸收光谱的长波长端重叠，产生自吸收。2.1.5󰀁荧光猝灭

荧光猝灭是指所有导致荧光强度降低的现象，而能够引起荧光熄灭的物质一般称为荧光猝灭剂。例如重金属离子、卤素离子、氧分子以及重氮化合物、硝基化合物、羰基为常见的荧光猝灭剂。

3 苯酚废水的荧光特性研究

3.1 常见离子对苯酚荧光特性的影响

图1󰀁不同离子对苯酚荧光强度的影响

由图可知,以上常见的四种种离子对苯酚的荧光强度基本上无影响。3.2 内滤效应的影响

内滤效应是指当荧光体浓度较大或与其他吸光物质共存时，由于荧光体或其他吸光物质对于激发光或发射光的吸收而导致荧光减弱的现象。内滤效应会导致荧光强度与浓度之间线性关系偏离，造成光谱形状

实验研究的畸变，是一种消极现象。本实验中采用Aqualog紫外同步吸收三维荧光光谱仪对内滤效应进行扣除，并且可以自动扣除瑞利和拉曼散射，如图3，上面的图是没有扣除内滤效应的苯酚荧光强度,，而下面是已经扣除内滤效应以及瑞利和拉曼散射，因此可以清楚的看到苯酚的荧光强度。

图2󰀁未扣除内滤效应和扣除内滤效应的苯酚荧光强度

4 结论与展望

环境水体、废水处理系统其组分复杂，而三维荧光光谱技术具有操作简便、灵敏度高、检测快速、试剂消耗量少等优点，目前在废水处理中得到了广泛的应用。但目前该技术仍存在一些不足，对于复杂的水体比如苯酚废水可以提高物质的检测限，从而实现三维荧光光谱技术对有机污染物的快速准确性分析。

参考文献

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收稿日期：2017-12-12

作者简介：刘译阳（1986-），女 ，硕士，中级职称，就职于中国

石油安全环保技术研究院，目前主要负责国家重点实验室石油石化行业的点源废水处理技术的实验室研究工作，研究方向为难降解废水处理方面的研究工作。

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