水體中銅離子的含量測(cè)定0001

1、1 / 19 陽(yáng)極溶出伏安法測(cè)定污水中的 Cu離子與其它方法的比較 劉昂論文 目錄 論文摘要 . 3 一、 . 二乙胺基二硫代甲酸鈉萃取光度法 . 4 二、 原子吸收法測(cè)定水中的銅含景 . 9 三、 . 碘景法測(cè)定銅 16 四、 銅離子探針對(duì)銅離子含景的測(cè)定 . 18 五、 參考文獻(xiàn) . 20 前言 目前常用的銅離子分析檢測(cè)方法主要分為直接法和間接法兩大類(lèi)。 直接法是一類(lèi)直接利用銅離子自身物理、 化學(xué)性質(zhì)對(duì)其進(jìn)行分析檢測(cè)的 方法；間接法是一類(lèi)利用銅離子和指示劑（也可稱(chēng)為化學(xué)分子探針）之 間的特異性化學(xué)反應(yīng)或超分子作用產(chǎn)生的信號(hào)變化對(duì)銅離子進(jìn)行分析 檢測(cè)的方法。銅離子的分析方法要求簡(jiǎn)便、快速、準(zhǔn)

2、確和低成本 ，常用 方法有：配位滴定法、熒光分子探針、原子吸收法、碘景法、催化光度 法、二乙基二硫代氨基甲酸鈉分光光度法，催化顯色光度法等。這些方法 測(cè)定條件較苛刻，應(yīng)用范圍受到一定的限制。另外，還有原子吸收光譜 法和ICP分析法，但是這些分析方法成本較高，一般的化工企業(yè)承受不 了。本文介紹基于電化學(xué)工作站陽(yáng)極浴出伏安法測(cè)污水中銅離子應(yīng)用此 法操作簡(jiǎn)單、適用性廣、檢測(cè)成本低，具有很好的應(yīng)用價(jià)值。同時(shí)將其 推廣同時(shí)一次同時(shí)性測(cè)2 / 19 定污水中的各種重金屬離子濃度。操作簡(jiǎn)單，便 于攜帶，成本低，更實(shí)用與環(huán)境監(jiān)測(cè)測(cè)污水中的重金屬離子濃度。 本文先討論其它方法測(cè)定污水中的銅離子的步驟原理及優(yōu)缺點(diǎn)

3、，再與 陽(yáng)極溶出伏安法對(duì)比其優(yōu)劣性。 一、測(cè)定方法：二乙胺基二硫代甲酸鈉萃取光度法 1.1方法原理 在氨性浴液中（PH910）,銅與二乙胺基二硫代甲酸鈉作用，生成 摩爾比為1:2的黃棕色絡(luò)合物，該絡(luò)合物可被四氯化碳或氯仿萃取，其 最大的吸收波長(zhǎng)為440nm，在測(cè)定條件下有色絡(luò)合物可穩(wěn)定 1h,其摩 爾吸收系數(shù)為1.4. 1.2適用范圍 本方法的測(cè)定范圍為0.02 0.60mg/L，最低檢出濃度為0.01mg/L, 經(jīng)適當(dāng)稀釋和濃縮測(cè)定上限可達(dá) 2.0mg/L。用于地面水及各種工業(yè)廢水 中銅的測(cè)定。儀器：分光光度計(jì)、恒溫電熱器。試劑：鹽酸、硝酸、氨 水，一級(jí)純。四氯化碳。氨水。0.2% （m/v

4、）二乙胺基二硫代甲酸鈉浴 液。稱(chēng)取0.2g二乙基二硫代氨基甲酸鈉浴于水中并稀釋至 100ml。用棕 色玻璃瓶貯存，放在暗處，可以保存兩周。甲酚紅指示液（ 0.4g/L）: 稱(chēng)取0.02g試劑浴于95%乙醇50ml中。EDTA-檸檬酸鉉浴液：稱(chēng)取 5gETDA （乙二鉉四乙酸二鈉）和 20g檸檬酸三鉉浴于水中并稀釋至 100ml,加入4滴甲酚紅指示液，用1:1氨水調(diào)至PH8-8.5,加入5ml 3 / 19 0.2% （m/v）二乙胺基二硫代甲酸鈉浴液，用四氯化碳萃取 4次，每次 用景20mL。 1.3銅標(biāo)準(zhǔn)貯備浴液： 準(zhǔn)確稱(chēng)取1.000g金屬銅（99.9%）置于150ml燒杯中，加入20ml

5、（1: 1）硝酸，加熱浴解后，加入 10ml （1: 1）硫酸并加熱至冒白煙，冷卻 后加水浴解并轉(zhuǎn)入1000ml容景瓶中，用水定容至標(biāo)線(xiàn)，此浴液中1.00ml 含銅1.00mg。銅標(biāo)準(zhǔn)浴液：從銅標(biāo)準(zhǔn)貯備浴液中取 5mL浴液用水稀釋 至1000mL,此浴液中1.00ml含銅5.00 V g。 1.4操作步驟： 1.4.1空白試驗(yàn)：取50mL的去離子水，按1.3.2 1.3.6步驟，隨同試 樣做平行操作，得出空白試驗(yàn)的吸光度。 1.4.2取50ml酸化的水樣置于150ml燒杯中，加入5ml硝酸，在恒 溫電熱器上加熱消解并蒸發(fā)至 10ml左右。稍冷后再加入5ml硝酸和1ml 過(guò)氧化氫，繼續(xù)加熱消解，

6、蒸發(fā)至近干，加水 40ml，加熱煮沸3min, 冷卻，將試液轉(zhuǎn)入50ml容景瓶中，用水稀釋至標(biāo)線(xiàn)（若有深沉，應(yīng)過(guò) 1.4.3在消解后的試樣中加入10 ml EDTA檸檬酸鉉浴液，2 3滴甲 酚紅指示液，用（1:1）氨水調(diào)至由紅色經(jīng)黃色變成紫色（顏色根據(jù)標(biāo)樣的 顏色一致），調(diào) PH8.0 8.5。 1.4.4將容景瓶中浴液轉(zhuǎn)入125ml的分液漏斗中，加入0.2%二乙胺基 二硫代甲酸鈉浴液5ml，搖勻，靜置5min。 1.4.5準(zhǔn)確加入10ml四氯化碳，用力振蕩不少于 2min （若用振蕩器 振蕩，4 / 19 應(yīng)不少于4min）靜置待分層。 1.4.6將有機(jī)相放入干燥的比色皿中，以四氯化碳作參比

7、，于 440nm 波長(zhǎng)處測(cè)吸光度，比色皿應(yīng)先后用四氯化碳、有機(jī)相清洗一下。 1.4.7將測(cè)得的吸光度扣除空白試驗(yàn)的吸光度，從工作曲線(xiàn)上查得銅 的含JL 1.5繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)并計(jì)算 于 8 個(gè)分液漏斗中，分別加入 0ml、0.20ml、0.50ml、1.00ml、2.00ml、 3.00ml、5.00 ml、6.00ml銅標(biāo)準(zhǔn)使用溶液，加水至體積 50ml,配成一組 標(biāo)準(zhǔn)系列溶液，按6.2 6.5操作步驟測(cè)景各標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度，以相應(yīng) 的銅含兄和吸光度繪制工作曲線(xiàn)。 銅的濃度C （mg/L）由以下公式計(jì)算： M （ g） C（mg/L）E 5 m一由校準(zhǔn)曲線(xiàn)查得的銅景（g）。V一萃取用的水樣體積（

8、ml）, 即50ml。5- 1.00ml銅標(biāo)準(zhǔn)溶液中含銅 5.00 g。 1.6實(shí)驗(yàn)所需注意事項(xiàng) 為了防止銅離子吸附在采樣容器上，采樣后樣品應(yīng)盡快進(jìn)行分析， 如果需保存，樣品應(yīng)立即酸化至 PH3=23.574. 4.7干擾試驗(yàn) 選擇干擾陽(yáng)離子：Cu2+、Hg2+、Zn2+、Mg2+、Pb2+、Ca2+、Cd2+、 Ag2+、Fe2+、Co2+、Ni2+、Mn2+作干擾曲線(xiàn)。從圖 2.8中看出，在波 長(zhǎng)為600nm處除了鐵和銅，響應(yīng)值都低于 20,對(duì)探針A的銅離子檢測(cè) 影響很小，可以忽略。鐵離子的波峰不在 600nm處，此波峰屬于鐵對(duì) 熒光的一種散射現(xiàn)象，并且在 600nm處的響應(yīng)值僅為50左右

9、，也可以 忽略。因此在600nm處沒(méi)有干擾。 圖2.8探針A檢測(cè)干擾曲線(xiàn) （三）實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論 探針與銅離子反應(yīng)時(shí)間對(duì)檢測(cè)的影響 -16 - 由2.6可以看出此探針與銅離子反應(yīng)速度非?？欤渭犹结樑c汞瞬間 反應(yīng)，至（J 100s后趨于穩(wěn)定，隨后又緩慢增加，等到了 600s即10分鐘 17 / 19 熒光強(qiáng)度不再變化。因此在實(shí)際運(yùn)用中要注意把握好時(shí)間， 滴加探針10 分鐘后再進(jìn)行熒光掃描會(huì)得到比較準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，否則會(huì)增加誤差。 1. 干擾離子對(duì)銅離子分析檢測(cè)的影響 從圖2.8中看出，在波長(zhǎng)為600nm處除了鐵和銅，響應(yīng)值都低于20, 對(duì)探針A的銅離子檢測(cè)影響很小，可以忽略。鐵離子的波峰不在600n

10、m 處，此波峰屬于鐵對(duì)熒光的一種散射現(xiàn)象，并且在 600nm處的響應(yīng)值 僅為50左右，也可以忽略。因此在 600nm處沒(méi)有干擾。 2. 測(cè)景范圍及極線(xiàn)性分析 由圖2.7可得出探針A檢測(cè)銅離子的標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)和線(xiàn)性方程即 y=1.761x+12.4，由此方程得R2=0.993,因此線(xiàn)性很好。并由此方程可得 測(cè)景范圍，即把y=23.574代入方程可得x=6.345,所以測(cè)景范圍為從離 子濃度大于等于6.345 X0-6M /L。 3. 不同浴劑對(duì)熒光光譜的影響 PH的影響 配置不同PH值的緩沖浴液，探討不同PH對(duì)顯色反應(yīng)的影響，確定 檢測(cè)的最佳PH值。由于熒光探針在進(jìn)行檢測(cè)時(shí)很容易被中水的某種物 質(zhì)影響

11、，因此其對(duì)pH的低敏感度顯得很重要。實(shí)驗(yàn)研究了熒光探針 B 在不同pH條件下的熒光強(qiáng)度。不同pH的浴液用緩沖液的配制。在激 發(fā)波長(zhǎng)為570nm,發(fā)射波長(zhǎng)為594nm處記錄穩(wěn)定的熒光強(qiáng)度。 由掃描紀(jì)錄的數(shù)據(jù)看出該探針受 pH影響。在pH為6 8的范圍內(nèi)， 熒18 / 19 光強(qiáng)度的變化不超過(guò)0.54%,因此該探針適于在中性環(huán)境中檢測(cè)。 4. 干擾離子對(duì)銅離子分析檢測(cè)的影響 選擇干擾陽(yáng)離子：Cu2+、Hg2+、Zn2+、Mg2+、Pb2+、Ca2+、Cd2+、 Ag2+、Fe2+、Co2+、Ni2+、Mn2+進(jìn)行干擾測(cè)試。如圖所示在波長(zhǎng)為 600nm處沒(méi)加銅離子的熒光響應(yīng)值均低于 300,而加了銅

12、離子的響應(yīng)值 達(dá)到了 2000,因此干擾很小可以忽略。 （四）小結(jié) 本章主要對(duì)熒光探針 A對(duì)銅離子的檢測(cè)進(jìn)行了研究，得出此探針具 有對(duì)銅離子的高選擇性，低檢測(cè)限，其優(yōu)點(diǎn)是緩沖介質(zhì)是常見(jiàn)而且容易 得到的水，使檢測(cè)更加方便?？梢赃\(yùn)用到實(shí)際檢測(cè)中。 -18 - 結(jié)束語(yǔ) 人們?yōu)榱苏J(rèn)識(shí)、評(píng)價(jià)、改造和控制環(huán)境，必須了解引起環(huán)境質(zhì)景變 化的原因，這就 要對(duì)環(huán)境（包括原生環(huán)境和次生環(huán)境）的各組成部分，特別是對(duì)某些危 害大的污染物的性 質(zhì)、來(lái)源、含景及其分布狀態(tài)，進(jìn)行細(xì)致的監(jiān)測(cè)和分析。環(huán)境分析 化學(xué)就是研究環(huán)境中 污染物的種類(lèi)、成分以及如何對(duì)環(huán)境中化學(xué)污染物進(jìn)行定性分析和 定H分析的一個(gè)學(xué) 科。例如某一區(qū)域環(huán)境

13、受到化學(xué)物質(zhì)污染，首先要查明危害是由何 種化學(xué)污染物引起的。為此就須要鑒別污染物，也就是進(jìn)行定性分析。 19 / 19 其次，為了說(shuō)明污染的程度，還須要測(cè) 定污染物的含景，即進(jìn)行定景分析。 本論文研究工作是對(duì)已合成好的探針化合物進(jìn)行檢測(cè)研究，具體包 括以下方面: 一個(gè)對(duì)銅離子有高選擇性的探針 A對(duì)水中銅離子檢測(cè)，在對(duì)檢測(cè)液 進(jìn)行3D掃描后 得出探針A的檢測(cè)波長(zhǎng)，即探針 A檢測(cè)銅離子的激發(fā)波長(zhǎng) EX=550nm，發(fā)射波長(zhǎng)EM=590nm。在對(duì)不同濃度的銅離子的熒光掃描 中得出探針檢測(cè)銅離子的標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)，其線(xiàn)性方程為 y=1.761x+12.4。從標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn) 中得出該探針A的檢測(cè)限為6.345 L。該

14、探針檢測(cè)限 低，具有良好的選擇性，無(wú)其他金屬干擾。是一種方便快捷的檢測(cè) 方法。 -19 - 參考文獻(xiàn) 1 許金鉤，王尊本.熒光分析法.第三版.科學(xué)出版社，2006 2 吳性良朱萬(wàn)森馬林.分析化學(xué)原理.化學(xué)化工出版社2004 3 陳國(guó)珍，黃賢智，許金鉤等.熒光分析法.科學(xué)出版社，1989 4 陸明剛編譯.化學(xué)發(fā)光分析.安徽科學(xué)技術(shù)出版社 5 陳國(guó)珍，黃賢智，許金鉤.熒光分析法.第二版.科學(xué)出版社，1990 6 潘利華，杜繼賢.微秒級(jí)激光熒光壽命測(cè)景.光譜學(xué)與光譜分析， 1995 7 于水，劉智慧.鎂，鋁的激光一時(shí)間分辨熒光測(cè)定.分析化學(xué)，1996 20 / 19 （四）熒光分析的優(yōu)點(diǎn) 熒光分析法憑借其高靈敏度，得以迅速發(fā)展。眾所周知在微景物質(zhì) 的各種分析方法中，比色法和分光光度法應(yīng)用最為廣泛。而熒光分析法 的靈敏度一般要比這兩種方法高 23個(gè)數(shù)景級(jí)，它的靈敏度?？蛇_(dá)億分 之幾。這是因?yàn)樵跓晒夥治鲋?，是由所測(cè)得的熒光強(qiáng)度來(lái)測(cè)定熒光物質(zhì) 的含景，而熒光強(qiáng)度的測(cè)景值不僅和被測(cè)浴液中熒光物質(zhì)的本性及其濃 度有關(guān)，而且與激發(fā)光的波長(zhǎng)和強(qiáng)度以及熒光分析檢測(cè)器的靈敏度有 關(guān)。因此加大激發(fā)光的強(qiáng)度，可以增大熒光強(qiáng)度，從而提高分析的靈敏