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Application of Fenton Reaction System in Spectrophotometric and Fluorometric Detection of Hydrogen Peroxide

Abbas Mohamed Elbasheer Ahmed  
【摘要】:过氧化氢是一种较其他常用试剂更加友好的氧化剂而被被广泛用于消毒和杀菌。一般而言,H_2O_2浓度可在食品和饮用水中微摩尔级的残留浓度到漂白工业中几十毫摩尔,甚至到废水处理中的摩尔级浓度之间变化。通常很少量的H_2O_2对人类健康是无害的,但H_2O_2也可以产生一些严重的问题。例如,高浓度的H_2O_2对细胞的毒性极大。当摄入量达0.1% (w/w)时,H_2O_2对十二指肠有致癌作用。因此,低浓度H_2O_2的测定不仅对食品较为重要,而且对H_2O_2在生物、工业和临床中的应用也至关重要。目前已报道大量方法用于H_2O_2的检测,寻求低成本且能够准确快捷的测定H_2O_2一直是所有方法追求的目标。 作为广泛研究的化学氧化过程中的一种,Fenton反应可氧化各种有机化合物。它也是目前被认定氧化能力最强的试剂之一,可破坏绝大部分有机化合物。Fenton反应产生的羟基自由基(-OH)可作为分光光度法与荧光法测定H_2O_2中探针分子甲基橙和香豆素的氧化剂。采用Fenton反应氧化甲基橙(MO),本文开发了一种快速测定H_2O_2的分光光度法。羟基自由基可对甲基橙(最大吸收波长为507 nm)的吸收光谱产生影响,同时它也受H_2O_2浓度的影响。基于Fenton反应对甲基橙的脱色反应,成功开发了测定H_2O_2的分光光度法。在最优条件下(pH 2.5; Fe2+浓度为5.0×10~(-4) mmol L~(-1) ;甲基橙浓度为10 mg L~(-1);反应时间为2 min),分光光度法测定H_2O_2的线性范围为5.0×10-7-1.0×10~(-4) mol L~(-1) ( =0.997),检出限(3σ/k)为2.0×10-7 mol L~(-1)。 另外,本文提出了一种采用Fenton反应测定H_2O_2浓度的高灵敏的荧光法。在本方法中,无荧光的香豆素被Fenton反应中产生的羟基自由基氧化生成最大发射波长为456 nm的强荧光的7-羟基香豆素,它可用作测定H_2O_2的荧光探针。在最优条件下(香豆素浓度为4.0×10~(-4) mol L~(-1);Fe~(2+)浓度为2.5×10~(-4);pH 3.0;反应时间为9 min),反应溶液的荧光强度与H_2O_2的浓度在2.0×10-8到2.0×10-5 mol L~(-1)之间时具有良好的线性关系,其检出限为5.0×10-9 mol L~(-1)。结果表明该方法能够较满意的测定食品和牛奶中残留的H_2O_2。 基于Fenton反应,有效的开发了分别采用甲基橙和香豆素为底物的分光光度法和荧光法,同时考察了两种方法中一系列的干扰物的影响。结果表明,这两种方法可分别用于测定雨水和牛奶中H_2O_2浓度。


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