甲基橙实验.doc

甲基橙解离常数测定、印染废水中甲基橙含量测定及脱色实验
一、实验背景
1、实验目的
(1) 掌握分光光度法测定解离常数的原理及方法；
(2) 掌握甲基橙含量测定方法及方法评价（F、T检验法）；
(3) 掌握废水中甲基橙物理脱色及催化氧化脱色的原理和过程；
2、实验原理
1、pKa的测定
(1) 甲基橙解离常数测定
甲基橙是一种典型的偶氮染料，存在下列解离平衡:

(碱型，偶氮式) 黄色 (酸型，锟式）红色
以HIn代表甲基橙的酸式结构，In-代表甲基橙的碱式结构，则解离平衡简式为：

则 Ka = [H+][In-]/[HIn]
若甲基橙总浓度为c，则c = [HIn] + [In-]，所以就有：
(1)
(2)
甲基橙的酸式和碱式具有不同颜色即具有不同的吸收光谱。利用分光光度法，将酸式、碱式甲基橙的吸光度叠加，得出不同pH下甲基橙溶液吸收值为：
A =AHIn + A In-= εHIn b [HIn] + εIn- b [In-] (3)
将(1)(2)带入可得
(4)
其中b为光程，εHIn为酸式摩尔吸光系数，εIn-为碱式摩尔吸光系数，A为甲基橙溶液的吸光值。当b为1cm 时，上式简化为 A = εHIn [HIn] + εIn- [In-]。当溶液为强酸性条件(pH较低)时，甲基橙几乎全部以酸型HIn存在，存在酸式最大吸收波长(λa)。此时c≌[HIn]，则
AHIn = εHIn[HIn] =εHIn c (5)
其中，AHIn为强酸性条件下甲基橙溶液的吸光值。因此，测定强酸性条件下，一定已知浓度甲基橙溶液的吸光度，可得出酸式摩尔吸光系数εHIn (εHIn = AHIn/c)。
当溶液为强酸性条件(pH较高)时，甲基橙几乎全部以碱型In-存在，存在碱式最大吸收波长(λb)。此时c= [In-]，则AIn-=εIn-[In-] =εIn-c，其中AIn-为强碱性条件下甲基橙溶液的吸光值。因此，测定强碱性条件下，一定已知浓度甲基橙溶液的吸光度，可得出碱式摩尔吸光系数εIn- (εIn- = AIn-/c)。将εHIn、εIn-代入(4)可得出任一pH条件下，甲基橙溶液的吸光度为
A = AHIn/c + AIn-/c
整理得：

(6)
当时，即 ()时pKa = pH。
利用(6)式可以利用双线作图法进行pKa的测定，从而得出甲基橙解离常数Ka。双线作图法为：分别选择酸性和碱性吸收波长，固定甲基橙溶液浓度而改变pH，进行吸收值的测量，作A-pH曲线，两条A-pH曲线的交点所对应pH即为pKa，如图1所示。

图1 双线作图法计算pKa
(2) 甲基橙含量测定及方法评价
当溶液pH较低时，甲基橙几乎全部以酸型HIn存在，存在酸式最大吸收波长(λa)。在此吸收波长下，一定浓度范围内的甲基橙溶液，吸光度与浓度服从郎伯-比尔定律，可以进行定量分析。
当溶液pH较高时，甲基橙几乎全部以碱型In-存在，存在碱式最大吸收波长(λb)，在此吸收波长下，一定浓度范围内的甲基橙溶液，吸光度与浓度服从郎伯-比尔定律服从郎伯-比尔定律，可以进行定量分析。
酸性吸收曲线和碱性吸收曲线之间存在一个交叉点，即等吸收点波长(λe)，在这个波长下一定浓度范围内的甲基橙溶液，在任何酸碱性条件下，吸光度与浓度均服从郎伯-比尔定律，可以进行定量分析。
利用逐级稀释法配置一系列不同浓度的酸性或碱性甲基橙标准溶液，在λa、λb、λe下，建立三条甲基橙浓度-吸光度工作曲线，可分别进行甲基橙含量分析。当置信度为95%时，采用F检验判断是否存在精密度的显著性差异，再利用T检验法判断三个波长下计算出的甲基橙含量是否存在系统误差。
(3) 废水中甲基橙的脱色研究
印染染料废水排放量大、有机物浓度高、难于生化降解，是备受关注的工业废水。染料废水的处理方法很多，主要有氧化、吸附、膜分离、絮凝、生物降解等。其中，物理吸附法是利用吸附剂对废水中染料的吸附作用去除污染物。吸附剂是多孔性物质，具有很大的比表面积. 活性炭是目前最有效的吸附剂之一，能有效去除废水中的染料。以过渡金属为催化剂、以过氧化氢为氧化剂的催化氧化体系是目前广泛应用的染料脱色体系。该体系对染料氧化彻底，不会带来二次污染。过氧化氢与催化剂Fe2+构成的氧化体系是常用的废水脱色体系，通常称为Fenton试剂。在催化剂作用下，H2O2能产生两种活泼的氢氧自由基，从而引发和传播自由基链反应，加快还原性物质的氧化。Fenton试剂中，FeSO4只是催化H2O2产生羟基自由基，本身并不起作用。但是，FeSO4的加入方式会影响脱色效果。
二、仪器与试剂
分光光度计(UNICOM 2000)，酸度计，磁力搅拌器，吸量管(10mL)，容量瓶 (50mL，250mL)、玻璃棒、胶头滴管、烧杯，移液管，量杯。
甲基橙固体，未知浓度甲基橙废水，浓盐酸，氢氧化钠固体，活性炭，30%的双氧水，硫酸亚铁固体，蒸馏水，醋酸，醋酸钠固体。
三、实验步骤
1. pKa的测定
(1) 吸收曲线(A-λ曲线)确定酸式最大吸收波长、碱式最大吸收波长、等吸收点波长。
a.准确称取甲基橙固体0.1151g，将其进行溶解，用蒸馏水定容至250mL的容量瓶中，摇匀。
b.准确移取a中的甲基橙溶液25.00mL于250mL的容量瓶中，用蒸馏水定容，摇匀得到甲基橙标准液(1.406×10-4mol/L)。
c.用量杯量取浓盐酸8.3ml于盛有蒸馏水的烧杯中，并用蒸馏水稀释至1L（0.1mol/L）；称取4.00g氢氧化钠固体溶于40ml蒸馏水中，并用蒸馏水稀释至1L（0.1mol/L）。
d.用吸量管准确移取甲基橙标准液5.00mL于100mL容量瓶中，并用0.1mol/L的盐酸定容，摇匀。此时，甲基橙全部以酸式存在。测定其A-λ曲线（测定范围：400-600nm，间隔10nm读取一次吸光度A），确定酸式最大吸收波长(λa)为510nm。
e.用吸量管准确移取甲基橙标准液5.00mL于100mL容量瓶中，并用0.1mol/L的氢氧化钠定容，摇匀。此时，甲基橙全部以碱式存在。测定其A-λ曲线（测定范围：400-600nm，间隔10nm读取一次吸光度A），确定碱式最大吸收波长(λa)为460nm。
f．绘制上述两条A-λ曲线，并得出两条曲线的交点对应的等吸收波长(λe)为470nm。
(2) 不同酸度甲基橙溶液的配制及pH测定
⒈ 配制一系列不同酸度的溶液：
a．0.05 mol/L盐酸溶液
取（1）中c步骤配置的盐酸溶液25ml与25ml蒸馏水混合于烧杯中，搅匀。
b.0.2mol/L的HAc溶液（pH≈3）
用量杯量取3ml冰醋酸于100ml蒸馏水中，然后稀释到250ml。
c.0.2mol/L的NaAc溶液(pH≈8)
称取4.1g NaAc固体溶解于30ml蒸馏水，然后稀释到250ml。
d. pH=4的醋酸-醋酸钠缓冲溶液
分别取c中的HAc溶液9ml和d中的NaAc溶液41ml混合于烧杯中，形成缓冲体系，该体系的pH≈4
e.pH=5的醋酸-醋酸钠缓冲溶液
分别取c中的HAc溶液35ml和d中的NaAc溶液15ml混合于烧杯中，形成缓冲体系，该体系的pH≈5
f.pH=5.6的醋酸-醋酸钠缓冲溶液
分别取c中的HAc溶液45.5ml和d中的NaAc溶液4.5ml混合于烧杯中，形成缓冲体系，该体系的pH≈5.6 。
g.0.01mol/L的NaOH溶液
取（1）中c中的5ml 0.1mol/L的NaOH溶液与45ml蒸馏水混合均匀，溶液PH≈12。
⒉取9个50mL容量瓶并以此进行标号，分别移取5.00 ml(1)中b步骤配制的甲基橙标准溶液(1.406×10-4mol/L)，依次用0.1mol/L的盐酸、水和上述7种不同酸度溶液进行定容，得到不同酸度的甲基橙溶液。依据酸度降低，得出1-9号甲基橙样品。酸度计采用两点法进行校准后，进行1-9号甲基橙样品pH的测定。
(3) 双线作图法计算pKa
分别以λa、λb为测量波长，测量1-9号样品的吸光值，绘制两条A-pH曲线，两线交点对应的pH即为pKa。
2.甲基橙含量测定及方法评价
(1) 不同浓度酸性、碱性甲基橙溶液的配置、已知样及未知样溶液吸光度测定
a. 以0.1 mol/L盐酸溶液为介质、配制不同浓度的一系列酸性甲基橙溶液。此时，甲基橙全部以酸式存在。用吸量管准确移取1.00ml甲基橙标准液于100ml容量瓶中，用0.1 mol/L盐酸溶液稀释定容，摇匀，标号为⑤。
b. 用吸量管准确移取上述⑤中的甲基橙溶液(1.406×10-6mol/L) 1.00ml、5.00ml、10.00ml、25.00ml于50ml容量瓶中分别用0.1mol/L的盐酸溶液进行定容，并标号①~④。
c.用吸量管准确移取甲基橙标准溶液(1.406×10-4mol/L) 1.00ml、2.50ml、5.00ml、10.00ml、25.00ml于50ml容量瓶中，分别用0.1mol/L的盐酸溶液进行定容，并标号⑦~⑨。
d．将上述配制的①~⑨号溶液按浓度从低到高排列，并以λa=510nm为波长，以蒸馏水为空白，分别测量其吸光度。然后，在同样的波长下，测定3个未知酸样的吸光度，并记录数据。
e. 以0.1 mol/L NaOH溶液为介质配制不同浓度的一系列碱性甲基橙溶液。此时，甲基橙全部以碱式存在。重复2中（1）步骤中的a-c步骤，然后准确移取25.00ml甲基橙标准液于50ml容量瓶中，以0.1 mol/L NaOH溶液定容摇匀，标号⑩。然后在以λb=460nm下，测量①~⑩号溶液和3个碱性未知样的吸光度，并记录数据。
f. 调整波长，在λe=470nm的波长下，以此测量e中溶液的吸光度，并记录数据。
g．分别取未知液125ml于250ml的容量瓶中，并分别用0.1mol/L的盐酸溶液和0.1 mol/L NaOH溶液定容，在λa下测定酸性未知样的吸光度，在λb和λe下分别测定碱性未知液的吸光度，记录数据。
(2) 工作曲线绘制及样品含量的计算
分别选用以λa、λb、λe波长下的浓度和吸光度建立A-C曲线，分别选取线性区间计算六个未知样的浓度。
(3) 方法评价
当置信度为95%时，采用F检验判断是否存在精密度的显著性差异，再利用T检验法判断三个波长下所得废水中甲基橙含量是否存在系统误差。
3．废水中甲基橙的脱色研究
(1) 模拟废水的配制
分别配制酸性、中性和碱性的模拟废水500ml，使其初试吸光度A０在1.0左右，然后测其pH值，并记录A０和pH值。
(2)活性炭物理脱色
取150ml碱性样品溶液于250ml烧杯中，加入0.20g活性炭，进行磁力搅拌吸附。吸附开始后，分别在5min、10min、15min、20min、25min取样过滤并在470nm下测吸光度，并记录数据，得出脱色动力学曲线(脱色率-时间曲线)及吸附平衡时的脱色率。
分别取150ml酸性、中性样品溶液于250ml烧杯中，分别加入0.22g活性炭和0.19g活性炭，进行磁力搅拌吸附。吸附开始后，分别在3min、8min、13min、18min、23min取样过滤并在470nm下测吸光度，并记录数据。分别计算三种溶液的脱色率并进行比较，并得出脱色动力学曲线(脱色率-时间曲线)及吸附平衡时的脱色率。
(3)催化氧化脱色
a. 称取0.0695g硫酸亚铁固体，用稀盐酸溶解，并转移至250mL容量瓶中定容。
b.分别取两份150ml碱性样品溶液于两个250ml烧杯中，分别加入0.20ml 30%的H2O2，进行磁力搅拌，分别标记为实验组和对照组。实验组前30min内每隔5min加入3滴a中制的硫酸亚铁溶液，分别在5min、10min、15min、5min、20min、25min、30min、35min、40min、50min、60min取样，以蒸馏水为参比分别测量两组溶液在470nm下的吸光度并记录数据。分别计算液的脱色率并进行催化性能的比较，并得出脱色动力学曲线(脱色率-时间曲线)。
c. 分别对酸性和中性模拟废水重复b步操作，并比较酸碱性对氧化脱色的影响。
(4)物理脱色与催化氧化脱色的对比
比较物理脱色法与催化氧化脱色法在脱色率、脱色效果效果上的差异。
四、结果与讨论
(1) 甲基橙pKa的测定
① 甲基橙的吸收曲线(A-λ曲线)，确定酸式最大吸收波长λa、碱式最大吸收波长λb、等吸收点波长λe。
λ
Aa
Ab
λ
Aa
Ab
400
0.031
0.237
510
0.676
0.204
410
0.043
0.273
520
0.649
0.142
420
0.062
0.305
530
0.602
0.087
430
0.095
0.328
540
0.534
0.056
440
0.143
0.355
550
0.384
0.033
450
0.210
0.378
560
0.208
0.021
460
0.293
0.394
570
0.093
0.015
470
0.387
0.393
580
0.041
0.010
480
0.484
0.373
590
0.022
0.010
490
0.574
0.330
600
0.016
0.010
500
0.651
0.271

表1溶液在各波长下的吸光度 图1 溶液的A-λ曲线
从甲基橙的吸收曲线中可以看出酸式最大吸收波长λa=510nm、碱式最大吸收波长λb=460nm等吸收点波长λe=470nm。
②不同酸度甲基橙溶液平pH值得测定记录（表2）

pH
Aa

Ab
1.27
1.329
0.564
1.56
1.335
0.562
2.79
1.179
0.603
3.98
0.603
0.724
4.96
0.422
0.752
5.66
0.415
0.778
6.84
0.405
0.768
7.72
0.395
0.755
11.96
0.396
0.765
表2不同酸度甲基橙溶液平pH值 图2 甲基橙溶液的A—pH曲线
③甲基橙的A—pH曲线的绘制及pKa值的确定
从图2 中可以读出，甲基橙的pKa=3.7，查文献可知甲基橙的 pKHIn =3.4则

有上面计算的相对误差看一看出，测定的结果误差还不小，测量方法和条件还需进一步优化。
(2) 未知液中甲基橙含量测定及方法评价

吸光度A
浓度c
(10-6M)
平均值(10-6M)
λa
0.274
5.52
5.51
0.274
5.52
0.273
5.50
λb
0.166
5.32
5.33
0.166
5.32
0.167
5.35
λe
0.160
5.13
5.14
0.160
5.13
0.161
5.17

① 分别以λa、λb、λe为测定波长，测定已知样和未知样的吸光度，已知样数值记录如表3，未知样数值记录如表4：
浓度c(10-5M)
λa
λb
λe
0.002812
0.010
0.020
0.017
0.01406
0.017
0.025
0.025
0.02812
0.021
0.029
0.029
0.0703
0.041
0.044
0.043
0.1406
0.077
0.063
0.063
0.2812
0.145
0.098
0.097
0.7030
0.346
0.211
0.210
1.406
0.687
0.401
0.399
2.812
1.342
0.780
0.780
7.030

1.752
1.757
表3不同浓度已知样的吸光度 表4 未知样的吸光度及浓度
②分别选取吸光度值接近0.2-0.8的五组数据绘制工作曲线并计算样品含量（计算结果填入表4），其中λa下工作曲线如图3，λe下工作曲线如图4，λb下工作曲线如图5。
a、 酸性
有式y=0.473x+0.013可得x=(y-0.013)/0.473，则把未知样的吸光度带入等式求出其浓度，即：
c1=(A1-0.013)/ 0.473*10-5=（0.274-0.013)/ 0.473*10-5=5.52*10-6（mol/L）
c2=(A2-0.013)/ 0.473*10-5=（0.274-0.013)/ 0.473*10-5=5.52*10-6（mol/L）
c3=(A3-0.013)/ 0.473*10-5=（0.273-0.013)/ 0.473*10-5=5.50*10-6（mol/L）
则浓度 cx1=（c1+ c2+ c3）/3=5.51*10-6（mol/L）
0.0122*10-6；

图3 λa下溶液工作曲线

图4 λe下溶液工作曲线

图5 λb 下工作曲线
b、中性
有式y=0.269+0.022可得x=(y-0.022)/0.269，则把未知样的吸光度带入等式求出其浓度，即：
c1=(A1-0.022)/ 0.269*10-5=（0.160-0.022)/ 0.269*10-5=5.13*10-6（mol/L）
c2=(A2-0.022)/ 0.269*10-5=（0.160-0.022)/ 0.269*10-5=5.13*10-6（mol/L）
c3=(A3-0.022)/ 0.269*10-5=（0.161-0.022)/ 0.269*10-5=5.17*10-6（mol/L）
则浓度 cx2=（c1+ c2+ c3）/3=5.14*10-6（mol/L）
0.0235*10-6；
c、碱性
有式y=0.269+0.023可得x=(y-0.023)/0.269，则把未知样的吸光度带入等式求出其浓度，即：
c1=(A1-0.023)/ 0.269*10-5=（0.166-0.023)/ 0.269*10-5=5.32*10-6（mol/L）
c2=(A2-0.023)/ 0.269*10-5=（0.166-0.023)/ 0.269*10-5=5.32*10-6（mol/L）
c3=(A3-0.023)/ 0.269*10-5=（0.167-0.023)/ 0.269*10-5=5.35*10-6（mol/L）
则浓度 cx3=（c1+ c2+ c3）/3=5.33*10-6（mol/L）
0.0173*10-6；
d、未知样浓度的计算
*10-6（mol/L）=1.07*10-5（mol/L）
即原未知液甲基橙浓度为1.07*10-5 mol/L。
③方法评价
由于≤3.67<F表=19.00,即三组数据的精密度不存在显著性差异。
查表知P=0.90，f=3+3-2=4，ta=2.78
a． λa和λe下测得浓度显著性差异的检验
0.0187*10-6，24.2>ta=2.78
即λa和λe下测得浓度存在显著性差异。
b． λa和λb下测得浓度显著性差异的检验
0.015*10-6，14.7>ta=2.78
即λa和λb下测得浓度存在显著性差异。
c． λe和λb下测得浓度显著性差异的检验
0.0206*10-6，11.3>ta=2.78
即λe和λb下测得浓度存在显著性差异。
结合上面的结果，可以看出三组数据之间存在着显著性差异，但从它们的结果标准方差和相对标准偏差的比较结果可以看出，在酸性（λa下）条件下测得结果精密度较高，故在酸性下测量甲基橙浓度较好。
（3）活性炭的物理脱色：

在酸性、中性和碱性各条件下的吸光度及脱色率随时间的变化分别如表5、表6和表7所示，脱色率-时间曲线分别如图6、图7和图8。

pH=1.75 A0=1.178
时间/min
吸光度
脱色率
3
0.017
98.56%
8
0.003
99.75%
13
0.003
99.75%
18
0.004
99.66%
23
0.003
99.75%
28
0.003
99.75%
表5 酸性下的脱色度 图6 酸性下的脱色动力学曲线

pH=6.17 A0=0.940
时间/min
吸光度
脱色率
3
0.022
97.66%
8
0.018
98.09%
13
0.017
98.19%
18
0.017
98.19%
23
0.017
98.19%
28
0.017
98.19%
表6 中性下的脱色度 图7 中性下的脱色动力学曲线

pH=12.5 A0=0.979
时间/min
吸光度
脱色率
5
0.034
96.53%
10
0.023
97.65%
15
0.032
96.73%
20
0.030
96.94%
25
0.029
97.04%
30
0.029
97.04%
表7 碱性下的脱色度 图8 碱性下的脱色动力学曲线
从上面三个表以及三个图中可以看出，在酸性、中性和碱性条件下脱色平衡时的脱色率分别为99.75%、98.19%和97.04%，虽然在有限的条件下没办法判断活性炭的脱色速率大小，但它们脱色都很快，很明显在强酸性下有利于甲基橙溶液的活性炭物理吸附脱色。
(4) Fenton试剂催化氧化脱色
①pH对脱色效率的影响：不同酸碱度下不同时间的吸光度和脱色率见表8，不同酸碱度下的脱色动力学曲线见图9.
酸性
中性
碱性
pH=1.75 A0=1.178
pH=6.17 A0=0.940
pH=11.87 A0=1.201
时间/min
吸光度
脱色率
时间/min
吸光度
脱色率
时间/min
吸光度
脱色率
5
1.175
0.002547
6
0.939
0.00106
5
1.195
0.00500
10
1.171
0.005942
10
0.938
0.00213
10
1.193
0.00666
15
1.167
0.009338
15
0.928
0.01277
15
1.188
0.01082
20
1.166
0.010187
20
0.924
0.01702
20
1.189
0.00999
26
1.161
0.014431
25
0.922
0.01915
26
1.183
0.01499
31
1.152
0.022071
30
0.914
0.02766
30
1.172
0.02415
40
1.144
0.028862
40
0.904
0.03830
40
1.168
0.02914
50
1.143
0.029711
51
0.904
0.03830
50
1.168
0.02748
60
1.143
0.029711
60
0.905
0.03723
60
1.168
0.02748
表8 不同酸碱度下不同时间的吸光度和脱色率
有表中的数值和图中曲线可以看出，在接近中性条件下的脱色率较高，即在氧化过程中H2O2产生的自由基利用率较高。
②Fe2+催化性能的验证：在无Fe2+体系中不同酸碱度下不同时间的吸光度和脱色率见表9，各个酸碱度下的脱色率— 时间曲线分别见图10、图11和图12。

图9 不同酸碱度下的脱色动力学曲线
酸性
中性
碱性
pH=1.75 A0=1.178
pH=6.17 A0=0.940
pH=11.87 A0=1.201
时间/min
吸光度
脱色率
时间/min
吸光度
脱色率
时间/min
吸光度
脱色率
5
1.167
0.00934
6
0.937
0.00319
5
1.192
0.00749
10
1.164
0.01188
10
0.937
0.00319
11
1.192
0.00749
20
1.159
0.01613
15
0.936
0.00426
16
1.193
0.00666
30
1.16
0.01528
20
0.936
0.00426
20
1.192
0.00749
40
1.161
0.01443
25
0.934
0.00638
25
1.187
0.01166
50
1.161
0.01443
30
0.933
0.00745
30
1.184
0.01415
60
1.16
0.01528
40
0.929
0.01170
40
1.175
0.02165
70
1.16
0.01528
51
0.929
0.01170
50
1.175
0.02165
80
1.158
0.01698
60
0.93
0.01064
60
1.175
0.02165
表9 无Fe2+体系不同酸碱度下不同时间的吸光度和脱色率

图10 酸性脱色动力学曲线 图11 中性脱色动力学曲线 图12碱性脱色动力学曲线
从上面的数据和曲线可以看出，添加Fe2+催化的各体系氧化脱色效果明显比无Fe2+催化体系的脱色效果好，说明加入的Fe2+对氧化脱色存在明显的催化效果。对于加Fe2+体系初始脱色率较小，很可能是刚加入催化剂时氧化剂与催化剂作用产生羟基自由基，而是氧化剂对甲基橙的氧化效果较低（相对于无Fe2+体系），在加Fe2+体系的脱色过程中出现了脱色率的波动，可能是滴加催化剂等人为因素引起的，总的来看，Fe2+对体系的氧化脱色存在明显的催化加速作用。在脱色实验的后期，脱色率存在一定的下降，这可能是一下因素引起的：随着脱色的进行，磁力搅拌器工作产生的热量对溶液加热，使吸光度增加，并伴随着双氧水的分解及耗尽，使氧化停止。
③物理脱色与催化脱色的比较：有上面催化氧化脱色和物理吸附脱色的各脱色率相比较，可以看出物理吸附脱色的效率均更高，脱色效果更好。
五、重点讨论内容
1、 缓冲体系如何选择？如何通过计算得出缓冲溶液粗略pH值？
酸碱缓冲溶液是一类对溶液的酸度由稳定作用的溶液。当向这类溶液中引入少量的酸碱，或对其稍加稀释时，溶液的酸度基本保持不变。酸碱缓冲溶液一般是由浓度较大的弱酸及其共轭碱组成的，如HAc-Ac-，NH4+-NH3等。此外，浓度较大的强酸、强碱溶液也可以作为缓冲溶液，因为强酸、强碱溶液中H+或OH-的浓度较大，增加少量的酸或碱不会对溶液的酸度产生大的影响。显然，强酸、强碱溶液只适于做高酸度（pH<2）和高碱度(pH>12)时的缓冲溶液。另外，它们对稀释不具有缓冲作用。缓冲溶液十分重要，其选择可参考以下原则：（1）缓冲溶液对分析过程应没有干扰；（2）所控制的平pH值在缓冲溶液的缓冲范围之内。若缓冲溶液有弱酸及其共轭碱组成，则其pKa应尽量与所需控制的pH一致；（3）缓冲溶液应该有足够的缓冲容量。
粗算缓冲溶液的pH值的方法如下：假设缓冲溶液是由弱酸HB及其共轭碱NaB组成，它们的浓度分别为cHB和cB-。该溶液的物料平衡式为：[Na+]=cB-，[HB]+[B-]=cHB +cB-,电荷平衡式为[Na+]+[H+]=[B-]+[OH-],即[B-]=cB-+[H+]－[OH-]，将此式代入物料平衡式，得[HB]=cHB－[H+]+[OH-]，再根据HB的解离平衡关系式，则
[H+]=Ka×= Ka×
这是计算由弱酸及其共轭碱组成的缓冲溶液的H+浓度的精确式。用此精确是计算时，数学处理过于复杂，若cHB>>[OH-]－[H+]，cB->>[H+]－[OH-]，则上式简化为
[H+]= Ka×，即pH=pKa +
这是计算缓冲溶液H+浓度的最简公式。对于一般控制酸度用的缓冲溶液，因缓冲剂用量较大，对计算结果也不不要求十分准确，故可应用上式进行计算。
2、侧废水样品时，可能存在那些干扰？
干扰可能有：①溶液配制时可能存在误差（比如在移取、定容等操作时不标准可能存在误差）；②标准溶液的配制及标准曲线的绘制不标准会影响样品浓度的测量；③样品溶液中本身存在的一些与甲基橙有相同吸收波长的吸光物质也可能对样品浓度的测量产生一定影响；④测吸光度时分光光度计的精密性、参比的选择及测量时比色皿的洁净程度也会对测量结果产生干扰；⑤溶液pH、测量温度等都会对测量结果产生不同程度的干扰；⑥操作人员在读数等操作中的个人习惯也会对结果产生干扰。
减小干扰方法：①实验时操作要尽量标准；②保证样品及相应的标准曲线在相同条件下操作；③尽量选用精密度高的分光光度计；④在实验过程中应尽可能不更换比色皿并且保证比色皿的表面洁净。
六、参考文献
（1）金谷, 江万权, 周俊英,《定量分析化学实验》, 中国科学技术大学出版社, 2005: 115.
（2）北京大学化学系分析化学教研组, 《基础分析化学实验》第二版, 北京大学出版社, 2003：322.
（3）邹龙生, 欧光川, 张敏, 印染废水处理技术及进展, 山东化工, 2005, 34：15-18.
（4）武汉大学等编，分析化学（上册），第五版，北京：高等教育出版社，2006.
（5）吴远慧、蒋茹、朱华跃 CNT/CdS/壳聚糖-H2O2可见光光催化甲基橙脱色研究，环境科学与技术，2011.2，34:69-73.