胭脂红在环境水样中的三维荧光光谱分析

张彦青

(衡水学院 化工学院，河北 衡水 053000)

1 引言

胭脂红是一种偶氮型酸性染料，主要用于食品、饮料及化妆品的着色，也用于羊毛、蚕丝的染色及制造色淀。工业废水的排放，严重影响环境水样的质量。光谱检测技术能够从原子和分子的角度反映物质的光谱特性，它是研究物质结构的一种重要手段。这种检测技术具有非常重要的价值和意义[1-3]。荧光光谱分析法在水质检测方面有更好的优势，该技术灵敏度高、选择性好，检测速度快等优点已被广泛应用[4-9]。本文主要采用三维荧光光谱分析技术研究胭脂红的三维荧光特性，再通过三维荧光谱图对水样进行分析。为环境废水中水样的检测提供依据。

2 实验部分

2.1 仪器与试剂

主要仪器：荧光分光光度仪(型号：F-7000，厂家：日立)，电子天枰(型号：FA2204B，厂家：上海精密仪器股份有限)。

试剂：胭脂红(天津市光复精细研究所)，1.654×10-4胭脂红标准储备溶液。本实验所用试剂均为分析纯，实验用水为二次蒸馏水。

2.2 胭脂红的三维荧光光谱特性研究

2.2.1 胭脂红三维荧光光谱扫描

取浓度为1.654×10-4mol/L的胭脂红溶液适量转移到1mL荧光比色皿中，使用荧光光度仪进行三维荧光光谱扫描，胭脂红的三维荧光等高线图中荧光的位置可以直观的显示出来(如图1所示)。

图1 胭脂红三维荧光等高线图

2.2.2 确定胭脂红的激发和发射波长

因为三维荧光扫描的范围相对比较大，扫描速度快，造成数据的不准确。这就需要进行扫描获得精确的数值。取浓度为1.654×10-5mol/L的胭脂红溶液进行一下扫描。确定激发的波长为Ex=320nm，发射波长的扫描范围为500～700nm，扫描速度为240nm/min；扫描结果如图2所示。

图2 确定胭脂红的激发Ex和发射Em波长

2.2.3 胭脂红不同浓度溶液的荧光强度变化

从1.654×10-4mol/L胭脂红一级储备液中分别取0.2，0.4，0.6，1，1.4，2，2.4，2.8，3、4mL于10mL比色管中，配置成浓度为3.308×10-5，6.616×10-5，9.924×10-5，1.654×10-5，2.315×10-5，3.308×10-5，3.696×10-5，4.631×10-5，4.962×10-5，6.616×10-5mol/L的溶液，在Ex=320nm，Em：350-550nm，扫描速度为240nm/min下扫描。把结果用origin75进行作图，如图3。固定波长：Ex=320nm，Em=490nm。扫描结果如图4所示，从图中可以看出两者符合良好的线性关系，相关系数R2=0.99934。

图3 不同浓度胭脂红溶液荧光强度的变化

图4 胭脂红的荧光光度值回归曲线

2.2.4 实验结果

胭脂红的最佳激发波长(Ex)和发射波长为Ex=320nm，Em=429nm。从此处位置的扫描结果可以看出，胭脂红溶液的荧光强度随着它的浓度增加而不断增强，通过程序计算线性拟合可得知，相关系数R达0.9994，二者的线性关系非常之明显。

2.3 环境水样中胭脂红的三维荧光光谱分析

2.3.1 三种水样的三维荧光光谱

对三种水样分别进行三维荧光光谱扫描，设置扫描参数：激发波长Ex=200～700nm，发射波长Em=200～600nm，每隔5nm取一个数据；扫描速度为1200nm/min。扫描得到三种水样的三维荧光等高线图(如图5至图7)。

图5 蒸馏水三维荧光光谱等高线图

图6 实验室自来水三维荧光光谱等高线图

图7 环境水样三维荧光光谱等高线图

2.3.2 胭脂红在三种水样中的荧光特性

用三种水样溶解胭脂红溶液，把三维荧光光谱扫描出来。取用3组胭脂红一级储备液1mL分别移入10mL比色管中，用不同的水样定至10mL，配置成1.654×10-5mol/L溶液。固定激发波长Ex=230～359nm，Em=385～650nm，扫描速度为1200nm/min。扫描结果图8～图10。

图8 胭脂红蒸馏水溶液三维等高线图

图9 胭脂红自来水溶液三维等高线图

图10 胭脂红环境水样三维等高线图

2.3.3 实验结果

从蒸馏水、自来水、滏阳河河水三种水样进行三维扫描的结果来看，三种水样的差异是非常明显的，理论上来说，纯水是不会出现荧光的，但是在实验中使用的蒸馏水不可能理想条件下的纯度，含有一定量的杂质，这些杂质在特定波长光的照射下会衍生出散射峰。同时在荧光的发射光谱图中能够看出杂质对荧光强度的影响。各用蒸馏水和实验室自来水还有环境水样配出的胭脂红溶液，荧光强度也不同，因此荧光特性受到溶液中存在的杂质的影响。