二甲苯蓝FF-三乙醇胺-双氧水体系催化光度法测定痕量镍

2021-07-25赵悌军张斌

当代化工研究 2021年13期

＊赵悌军张斌

（1.临沂市泰尔化工科技有限公司山东 276005 2.临沂市宇恒机械化工有限公司山东 276005）

引言

镍广泛的应用于钢铁、国防、冶金、化学、蓄电池、陶瓷、电子、原子能和电镀工业。近年来，由于各种新方法、新仪器和新试剂的使用，镍的分析有了新的进展。目前镍的测定方法有原子吸收和原子光谱法、电分析法、荧光法、光度法等。分光光度法是镍分析中应用最广的方法，随着新显色剂与表面活性剂等的应用，使得分光光度法应用更加广泛。催化动力学光度法以其灵敏度高、检出限低备受人们青睐。

作者发现，对于H2O2氧化二甲苯蓝FF褪色的指示反应，在NaOH碱性条件下，痕量镍与三乙醇胺具有协同阻抑作用，并且吸光度与镍的含量呈线性关系，基于该原理建立了负催化光度法测定痕量镍的新方法。

1.试验仪器与步骤

(1)试验仪器和试剂

CM-5型分光光度计（柯尼卡美能达仪器有限公司）；超级恒温水浴锅（北京市医疗设备厂）；电子天平（上海精密科学仪器有限公司）。

1.0g·L-1镍标准储备溶液：准确称取0.4954gNi(NO3)2·6H2O（A.R纯）置于小烧杯中，用二次去离子水溶解后定量转移至100mL容量瓶中并定容，标准工作溶液以二次去离子水逐级稀释成1μg·mL-1。

0.10g·L-1二甲苯蓝FF溶液：准确称取0.2520g二甲苯蓝FF（A.R纯）置于小烧杯中，用95%无水乙醇溶解并定量转移至250mL容量瓶中并定容。

H2O2（A.R纯）9.0×10-2mol·L-1溶液；1.0×10-3mol·L-1三乙醇胺（A.R纯）溶液；0.20mol·L-1NaOH（A.R纯）溶液；试剂配制均采用二次去离子水。

(2)试验步骤

在两支25.00mL刻度一致的比色管中，一支作为负催化反应加入定量镍标准工作溶液，另一支作为非催化反应不加镍标准工作液，分别加入0.20mol·L-1NaOH溶液1.20mL，1.0×10-3mol·L-1三乙醇胺溶液1.40mL，0.10g·L-1二甲苯蓝FF溶液4.60mL，9.0×10-2mol·L-1双氧水溶液0.60mL，用二次去离子水定容至刻度，摇匀。将二只比色管均同时放入沸水的水浴锅中加热4min，迅速取出并立即用大量流水冷却4min，然后在610nm处用1cm比色皿，以水为参比测定负催化体系吸光度A和非催化体系的吸光度A0，计算ΔA(ΔA=A-A0)。

2.结果与讨论

(1)吸收光谱

选取不同波长并依照试验步骤，分别测定负催化体系（曲线1）和非催化体系（曲线2）的吸收光谱，结果见图1。从图1看出，在氢氧化钠碱性条件下，过氧化氢氧化二甲苯蓝FF褪色快，当存在痕量镍时，对过氧化氢氧化二甲苯蓝FF褪色反应痕量镍与三乙醇具有胺协同阻抑。在波长为610nm处负催化反应体系和非催化反应体系的吸光度均有最大吸收峰。故选择610nm为测定波长，表观摩尔吸光系数为1.2×105L·mol-1·cm-1。

1.负催化体系；2.非催化体系图1 吸收光谱1.Negative catalytic system;2.Non-catalytic systemFig.1 Absorption spectra

(2)试剂用量对反应速率的影响

①氢氧化钠用量

于5支比色管中分别配置氢氧化钠含量依次增加，其它试剂量与试验方法相同的缓冲介质，按试验方法操作，考察氢氧化钠溶液用量对反应速率的影响（见图2），由图2可以看出，当氢氧化钠溶液的用量在0.40～1.60mL范围内变化时，在体积为1.20mL处试验的△A达到最大值，因此试验选用1.20mL 0.20mol·L-1NaOH溶液。

图2 氢氧化钠用量的影响Fig.2 The Influence of the amount of sodium hydroxide

②二甲苯蓝FF溶液用量

同样方法只改变二甲苯蓝FF用量考察其对反应速率的影响（见图3），由图3可以看出，当二甲苯蓝用量在4.20～5.00mL范围内变化时，在体积为4.60mL处，试验的△A达到最大值且稳定，因此实验选用4.60mL 1.0g·L-1二甲苯蓝FF溶液。

图3 二甲苯蓝FF用量的影响Fig.3 The Influence of the amount of xylene cyanole FF

③H2O2溶液用量

同样方法考察H2O2溶液用量对反应速率的影响（见图4），由图4可以看出，当H2O2用量在0.20～1.00mL范围内变化时，在体积为0.60mL处，试验的△A达到最大值，因此实验选用0.60mL 9.0×10-2mol·L-1H2O2溶液。

图4 H2O2溶液用量的影响F ig.4 The Influence of the amount of hydrogen peroxide

④三乙醇胺溶液用量

按相同方法考察了1.0×10-3mol·L-1三乙醇胺溶液用量对反应速率的影响（见图5），由图5可以看出，对于H2O2氧化二甲苯蓝FF褪色的指示反应，加入少量三乙醇胺溶液能够加快反应速度。当三乙醇胺溶液用量为1.40mL时，镍对H2O2氧化二甲苯蓝FF阻抑作用最大。故选用三乙醇胺溶液1.40mL。

图5 三乙醇胺用量的影响Fig.5 The Influence of the amount of triethanolamine

(3)反应温度及体系的稳定性

按试验方法配置5份各试剂量相同的试液，分别在不同的温度下处理，考察了温度对反应的速率的影响（见图6），由图6可以看出负催化反应在室温下非常缓慢，几乎不进行，故用流水冷却即可终止此反应。当温度高于75℃时，反应速度逐步加快，ΔA逐级增大；当100℃反应时间在1～4min之间时，ΔA值与反应时间呈线性关系，在4min时ΔA达到最大值，流水冷却4min后体系的ΔA至少在1h内保持不变。为便于控制试验条件，试验选择在沸水浴中加热，反应时间为4min。

图6 反应温度的影响Fig.6 The Influence of temperature

(4)线形范围

镍的检量线见图7。其线形回归方程为：ΔA=0.0096cNi（μg·mL-1）+0.1266，其相关系数r=0.9908。根据11次空白实验的标准偏差，由三倍法求得本方法的检测限为3.75μg·mL-1。25mL溶液中镍为1.0～9.0μg时与ΔA呈良好的线性关系。

图7 镍的工作曲线Fig.7 The standard curve of nickel content

(5)共存离子的影响

采用25mL溶液中含3.0μgNi的标准工作液，试验了常见阳离子对方法的干扰情况，结果表明，当相对误差不超过±5%时，Bi3+、Mn2+和Ag+最大量为30μg，Co2+、Zn2+、Fe3+、Fe2+和Cu2+最大量为0.45mg，Al3+、Ca2+、Mg2+、K+和Na+最大量为3mg时基本无干扰。如果水样中Bi3+、Mn2+和Ag+浓度较高，应萃取分离消除影响。

3.样品分析

取临沂大学池塘水样进行分析。分析处理如下：移取池塘水水样500mL至一烧杯中，然后在电炉上加热煮沸浓缩至250mL，冷却至室温，用活性炭净化。按试验方法进行测定，同时作回收率试验,测定结果见表1。测得池塘水中镍的质量浓度为3.75μg·mL-1，相对标准偏差RSD为1.2%，加入标准回收率为99.8%。