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        混合表面活性劑存在條件下安替吡啉偶氮水楊醛與鈮的顯色反應(yīng)

        2014-04-09 04:23:24郝登越于秀蘭
        濕法冶金 2014年2期
        關(guān)鍵詞:顯色劑偶氮緩沖溶液

        郝登越,于秀蘭

        (沈陽化工大學(xué) 應(yīng)用化學(xué)學(xué)院,遼寧 沈陽 110142)

        微量合金元素鈮能使鋼的晶粒細(xì)化,降低鋼的過熱敏感性和回火脆性,改善鋼的焊接性能[1];鈮作為良好的超導(dǎo)元素[2],使合金材料的性能大大提高;鈮化合物作為新型催化材料[3-4],在催化反應(yīng)中應(yīng)用廣泛。目前,測(cè)定鈮的方法目前有熒光光譜法、分光光度法、原子吸收光譜法、電分析法等[5]。分光光度法因其簡(jiǎn)便、快捷而使用最多。常用的分光光度法有氯代磺酚S法[6]、鉻天青S法[7]、二 甲 酚 橙 光 度 法[8]等,所 用 顯 色 劑 有HPCPB[9]、CFHB[10]、HY[11]、安替吡啉偶氮水楊基熒光酮[12]等,但用安替吡啉偶氮水楊醛測(cè)定鈮尚未見有報(bào)道。試驗(yàn)采用合成的安替吡啉偶氮水楊醛作顯色劑,在有混合表面活性劑(CTMABDTAC)存在條件下與鈮顯色測(cè)定鈮?;旌媳砻婊钚詣┳鳛樵雒粼噭?3]對(duì)顯色體系有增敏、增穩(wěn)作用,可提高測(cè)定方法的靈敏度。

        1 試驗(yàn)部分

        1.1 主要儀器和試劑

        722N型可見分光光度計(jì)(上海精密科學(xué)儀器有限公司)。

        鈮(Nb)標(biāo)準(zhǔn)溶液:儲(chǔ)備液0.5mg/mL,標(biāo)準(zhǔn)液10μg/mL。

        安替吡啉偶氮水楊醛(AASA)的乙醇溶液:稱取0.251 2g安替吡啉偶氮水楊醛,用無水乙醇溶解并定容至1 000mL容量瓶,得到質(zhì)量濃度為0.251 2g/L的橘黃色溶液。

        緩沖溶液:pH=2.0的HCl-KCl溶液。

        表面活性劑:CTMAB,2×10-2mol/L;DTAC,2×10-2mol/L;Tween-80,0.5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))。

        水為二次蒸餾水。

        1.2 試驗(yàn)方法

        準(zhǔn)確移取適量Nb(Ⅴ)標(biāo)準(zhǔn)溶液置于25mL容量瓶中,依次加入2mL DTAC、1mL CTMAB、HCl-KCl緩沖溶液2mL、顯色劑5mL,用蒸餾水稀釋至25mL,搖勻,得到淺黃色溶液。將此溶液放置20min,用1cm比色皿、以試劑空白為參比、于波長(zhǎng)460nm處測(cè)定其吸光度。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 吸收光譜

        按試驗(yàn)方法顯色,改變混合表面活性劑種類,分別在420~520nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)測(cè)定各體系的吸光度,并繪制工作曲線。結(jié)果表明:試驗(yàn)條件下,AASA空白試劑的最大吸收峰位于360nm處,AASA-Nb(Ⅴ)絡(luò)合物的最大吸收峰位于460 nm處,其對(duì)比度Δλ=100nm;加入表面活性劑后,吸光度顯著增大,尤其DTAC與CTMAB混合表面活性劑的加入,吸光度提高了15%。

        2.2 試驗(yàn)條件的選擇

        2.2.1 顯色酸度和緩沖溶液用量

        按試驗(yàn)方法,分別用pH=1.0的鹽酸、pH=2.0的HCl-KCl溶液、pH=4.0的鄰苯二甲酸氫鉀溶液、pH=6.8的混合磷酸鹽溶液、pH=9.2的硼砂溶液作為緩沖溶液,測(cè)定不同pH條件下絡(luò)合物的吸光度。結(jié)果表明:在pH=2.0的HCl-KCl緩沖溶液中,絡(luò)合物的吸光度較大且穩(wěn)定,緩沖溶液用量在1.5~2.5mL范圍內(nèi)。試驗(yàn)選用pH=2.0的HCl-KCl溶液作為緩沖溶液,用量為2.0mL。

        2.2.2 顯色劑用量

        按試驗(yàn)方法,Nb(Ⅴ)與緩沖溶液用量不變,改變AASA顯色劑用量,測(cè)定絡(luò)合物的吸光度。結(jié)果表明:AASA顯色劑用量在4.0~6.0mL范圍內(nèi),生成的絡(luò)合物吸光度較大且穩(wěn)定。試驗(yàn)確定其用量為5.0mL。

        2.2.3 顯色時(shí)間及絡(luò)合物的穩(wěn)定性

        按試驗(yàn)方法,每隔5min測(cè)定一次體系吸光度。結(jié)果表明,室溫下,Nb(Ⅴ)與顯色劑AASA生成淺黃色絡(luò)合物,20min顯色完全,絡(luò)合物穩(wěn)定時(shí)間在12h以上。

        2.2.4 表面活性劑的選擇與用量

        按試驗(yàn)方法,在無表面活性劑、單一陽離子表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨(CTMAB)、單一陽離子表面活性劑(DTAC)、單一非離子表面活性劑Tween-80、混合表面活性劑CTMAB與DTAC、混合表面活性劑DTAC與Tween-80分別存在條件下的顯色反應(yīng)結(jié)果表明,在2.0mL DTAC溶液和1.0mL CTMAB溶液混合存在時(shí),體系吸光度最大且基本不變。試驗(yàn)選取2.0 mL DTAC溶液和1.0mL CTMAB溶液的混合溶液作為表面活性劑,增敏顯色反應(yīng)。

        2.2.5 試劑的加入順序

        按試驗(yàn)方法,將各試劑按不同順序加入,考察其對(duì)顯色體系的影響。結(jié)果表明,以鈮標(biāo)準(zhǔn)溶液、表面活性劑、緩沖溶液、顯色劑順序加入時(shí)效果最好,其中DTAC與CTMAB的加入順序無影響。

        2.3 比爾定律范圍

        按試驗(yàn)方法,保持顯色劑和緩沖溶液用量不變,改變Nb(Ⅴ)標(biāo)準(zhǔn)溶液加入量,測(cè)定460nm處的吸光度。結(jié)果表明:Nb(Ⅴ)質(zhì)量濃度在0~20μg/25mL范圍內(nèi)符合比爾定律;當(dāng)質(zhì)量濃度大于20μg/25mL時(shí),由于吸光粒子間的平均距離減小,受粒子間電荷分布相互作用的影響,摩爾吸收系數(shù)發(fā)生改變,導(dǎo)致偏離比爾定律。

        反應(yīng)的回歸方程為

        A=0.02717+0.0213ρ(Nb),

        其中,ρ(Nb)為溶液中 Nb的質(zhì)量濃度,μg/25 mL。相關(guān)系數(shù)R=0.999 91,表觀摩爾吸光系數(shù)ε=4.95×104L·mol-1·cm-1。

        2.4 絡(luò)合物的組成

        采用等摩爾連續(xù)變化法測(cè)定絡(luò)合物組成。在有混合表面活性劑CTMAB與DTAC存在條件下,測(cè)得AASA與Nb(Ⅴ)的絡(luò)合比為1∶1。

        2.5 干擾離子

        對(duì)于10μg/25mL Nb(Ⅴ)溶液,測(cè)定相對(duì)誤差在±5%以內(nèi),共存離子的允許量(μg)分別為:Fe3+(<5),Mg2+(900),Ca2+(800),Cr3+(20),Al3+(50),Mn2+(40),Ba2+(≥1000),Zn2+(800),Co2+(50),Na+(≥1000),PO3-4(500),CO2-3(≥1000)。

        2.6 標(biāo)準(zhǔn)回收試驗(yàn)

        取5個(gè)25mL容量瓶,分別加入1mL 10 μg/mL鈮標(biāo)準(zhǔn)溶液,按試驗(yàn)方法顯色并測(cè)定吸光度,通過回歸曲線計(jì)算鈮質(zhì)量濃度。結(jié)果表明?;厥章史謩e為97.3%、103.6%、106.2%、97.7%、98%,均在97%~107%范圍內(nèi),符合要求。

        3 結(jié)論

        鈮的測(cè)定方法很多,試驗(yàn)以安替吡啉偶氮水楊醛為顯色劑,在加入混合表面活性劑條件下通過顯色測(cè)得溶液中的鈮?;旌媳砻婊钚詣┑募尤肟稍龃篌w系吸光度和穩(wěn)定性,有利于微量鈮的測(cè)得。顯色劑與表面活性劑的反應(yīng)機(jī)制有待進(jìn)一步研究。

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