氰化物基本定义及其测定方法的化学原理
一.氰化物的定义
氰化物是一种含有氰基(-C≡N)的化合物,可分为无机氰化物和有机氰化物两种。常见的无机氰化物有简单氰化物、络合氰化物,硫氰酸盐等;有机氰化物有乙腈、丙腈、丁腈和丙烯腈等腈类化合物。
二.无机氰化物分类
简单氰化物有:氰(CN)2、氢氰酸(HCN)、氰化钠(NaCN)、氰化钾(KCN)、氰化钙[Ca(CN)n]等。
络合氰化物:铜氰络合物[Cu(CN)n]、锌氰络合物[Zn(CN)n]、金氰络合物[Au(CN)n]、银氰络合物[Ag(CN)n]等。
简单氰化物和络合氰化物都容易解离,释放出有毒的氰根(CN-)。
硫氰酸盐有:NaCNS、KCNS、AgCNS、Cu(CNS)2、 Na2Cu(CNS)(CN)3等。由于硫氰化物中的硫氰根(CNS-)比较稳定,不易分解,因此硫氰酸盐是无毒的化合物。
三.氰化物的毒性和环境危害
氰化物是一种剧毒物质,人若口服0.1g氰化钠或0.12g氰化钾或0.05g氢氰酸,瞬间就能死亡。对其他动物或牲畜的致死剂量更小。
氰化物广泛存在于自然界, 尤其是生物界。土壤中也普遍含有氰化物, 并随土壤的深度增加而递减,其含量为0.003~0.130mg/kg,天然土壤中的氰化物主要是来自土壤腐殖质。
人类的活动也导致氰化物的形成。环境中的氰化物主要来自工业“三废”,也有来自于含氰的杀虫剂或药剂污染,但以前者为主。汽车尾气和香烟的烟雾中都含有氰化氢,燃烧某些塑料也会产生氰化氢。氢氰酸是制造丙烯腈的原料,每生产10吨丙烯腈约排放50- 100公斤氢氰酸。氰化钠、氰化钾用于金属电镀、矿石浮选、染料,制药、金属着色、铂金精炼等工业。显而易见,水域一旦被氰化物污染,其后果不堪设想。由于工业活动的影响,许多地点的土壤也遭到了氰化物的污染。
四.氰化物测定的常用方法
测定水中氰化物的方法较多,有荧光法、分光光度法、离子选择性电极法、离子色谱法、冷原子吸收测汞间接测定法和流动注射分析法等。
分光光度法作为一种基本常规的方法在环境监测领域被广泛运用,也是国内水质监测的首选方法。
流动注射分析是70年代中期诞生并迅速发展起来的溶液自动在线处理及测定的现代分析技术,它具有分析速度快,准确度、精密度高,重现性好,检出限低,检测浓度范围大,自动进样,自动稀释,操作简单,样品和试剂消耗量小等特点,并且样品全封闭蒸馏、吸收和检测,减少了氰化物对环境的污染和对人体的危害,尤其在检测大批量的样品上有突出的优势,是现今水质检测中比较先进的检测手段,只是仪器价格比较昂贵。
五.水质标准中氰化物的分类
易释放氰化物(简称氰化物)是指在pH= 4介质中,硝酸锌存在下,加热蒸馏,能形成氰化氢的氰化物,包括全部简单氰化物(多为碱金属和碱土金属的氰化物)和锌氰络合物,不包括铁氰化物、亚铁氰化物、铜氰络合物、镍氰络合物、钴氰络合物。
总氰化物是指在pH<2磷酸介质中,二价锡和二价铜存在下,加热蒸馏,能形成氰化氢的氰化物,包括全部简单氰化物(多为碱金属和碱土金属的氰化物,铵的氰化物)和绝大部分络合氰化物(锌氰络合物、铁氰络合物、镍氰络合物、铜氰络合物等),不包括钴氰络合物。
六.两类氰化物的制备
在易释放氰化物的样品预处理方面,ISO 11262方法采用邻苯二甲酸氢钾控制pH= 4.0后加热回流,同时加硫酸锌抑制氰离子从复杂氰化物中释放出来。CJ/T 221、HJ 484和HJ/T 350均采用和水质方法相同的用酒石酸控制酸度,并加锌盐进行加热蒸馏,不同的是前者用硝酸锌,后者用乙酸锌。
在总氰化物的样品预处理方面,ISO 11262方法采用加磷酸控制pH<2后加热回流,同时加入二价锡和二价铜以抑制硫化物的干扰并加速复杂氰化物的分解。CJ/T 221、HJ 484方法采用磷酸控制酸度,并加EDTA二钠进行加热蒸馏,利用金属离子与EDTA 络合能力比与氰离子络合能力强的特点,使复杂氰化物离解出氰离子。