用DCNPNPT測(cè)定江水中季銨鹽型陽離子表面活性劑

    利用三氮烯類試劑與季銨鹽型陽離子表面活性劑形成離子締合物可用于季銨鹽型陽離子表面活性劑的測(cè)定。如用HDNPAPT､HDAA測(cè)定CTMAB､CPB,但其靈敏度有待提高。本文研究了顯色劑1-(2,6-二氯-4-硝基苯)-3-(4-硝基苯)-三氮烯(DCNPNPT)與陽離子表面活性劑的顯色反應(yīng),結(jié)果表明,DCNPNPT與CTMAB､CPB反應(yīng)的表觀摩爾吸光系數(shù)分別為3.93×10⁴L·mol^-1·cm^-1,和4.16×10⁴L·mol^-1·cm^-1,是目前報(bào)道的用光度法測(cè)定季銨鹽型陽離子表面活性劑較靈敏的體系之一。用此法測(cè)定了甌江水中微量陽離子表面活性劑CTMAB､CPB的含量。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與主要試劑

722S型分光光度計(jì)(上海分析儀器總廠);pHS-2B型精密pH計(jì)(上海雷磁儀器廠);恒溫水槽。0.4g·L^-1的DCNPNPT乙醇溶液;5.0×10^-4mol·L^-1的CTMAB水溶液;5.0×10^-4mol·L^-1的CPB水溶液;1.0mol·L^-1的NaOH水溶液。其它試劑均為分析純,水為二次蒸餾水。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

準(zhǔn)確移取一定量的CTMAB(或CPB)溶液于25ml容量瓶中,依次加入1.0mol·L^-1的NaOH水溶液4.5ml,0.4g·L^-1的DCNPNPT乙醇溶液1.5ml,用水定容,搖勻,室溫發(fā)色15min后,分別于465nm和585nm處,用1cm比色皿,對(duì)CTMAB(或CPB)空白測(cè)定吸光度。

2 結(jié)果與討論

繪制了顯色劑DCNPNPT及其與CTMAB､CPB形成絡(luò)合物的吸收光譜(圖1),試劑最大吸收波長(zhǎng)為475nm,與陽離子表面活性劑CTMAB､CPB形成的離子絡(luò)合物的最大吸收波長(zhǎng)均為585nm,對(duì)比度Δλ=110nm,而在465nm處均有一個(gè)最大負(fù)吸收。

用平衡移動(dòng)法和直線法測(cè)定絡(luò)合物DC-NPNPT與CTMAB和CPB的組成比均為1∶3。

2.1 影響因素

2.1.1 酸度及顯色劑用量 試驗(yàn)結(jié)果表明,在NaOH堿性條件下顯色最佳,使用1.0mol·L^-1的NaOH水溶液3.5～5.5ml時(shí),吸光度達(dá)到最大且穩(wěn)定,實(shí)驗(yàn)選用4.5ml。顯色劑用量在1.0～2.0ml時(shí),吸光度達(dá)到最大且穩(wěn)定,實(shí)驗(yàn)選用1.5ml。

2.1.2 試劑加入順序､絡(luò)合物的穩(wěn)定性及溫度 按CTMAB(或CPB)→NaOH→DCNPNPT的加入順序?yàn)樽罴选?/SPAN>DCNPNPT-CTMAB體系顯色15min后吸光度達(dá)到最大值;DCNPNPT-CPB體系12min后吸光度可達(dá)到最大值,絡(luò)合物可穩(wěn)定3h。

反應(yīng)體系的溫度高于50℃時(shí),所形成的絡(luò)合物不穩(wěn)定,將它放在水浴中加熱,絡(luò)合物的顏色逐漸由紫紅色變?yōu)樽丶t色,但溫度降至室溫一段時(shí)間后,絡(luò)合物的顏色又重新呈現(xiàn)紫紅色。

2.1.3 共存離子 對(duì)于25ml溶液中含0.182mg的CTMAB,可允許80mg的硫脲和酒石酸根､40mg的EDTA等作掩蔽劑,其它使吸光度改變小于±5%的共存離子量(μg)為:F^-､Cl^-､I^-､Br^-､CO₃^2-､SO₃^2-､SO₄^2-､NO^3-､SiO₃^2-､PO₄^3-､Ac^-､C₂O₄^2-､Na⁺､K⁺､檸檬酸根(1000未測(cè)上限);MoO₄^2- (800);Ba²⁺､Ca²⁺､Mg²⁺ (500);Fe³⁺ (300)､WO₄^2-､VO₄^3-､Ni²⁺ (100);Zn²⁺ (10);Pb²⁺ (50)､Co²⁺ (50)､Ag+(15)､Cu²⁺ (12)､Hg²⁺ (10)､Cd²⁺ (10)(20mg硫脲作掩蔽劑);Sb³⁺､Bi³⁺､Sn⁴⁺等易水解離子在該實(shí)驗(yàn)條件下允許存在均不干擾(因?yàn)槠錃溲趸锏娜芏确e極小,在0.1mol·L^-1的NaOH水溶液中,其自由離子的濃度小于10^-20mol·L^-1,所以沒有干擾);陰離子表面活性劑干擾嚴(yán)重;非離子型表面活性劑干擾較小。

2.2 DCNPNPT與陽離于表面活性劑的作用特征 

采用氣泡最大壓力法測(cè)定了顯色體系表面張力(圖2)。

隨著CTMAB濃度的增加表面張力下降;當(dāng)濃度達(dá)到4.9×10^-5mol·L^-1后,隨CTMAB濃度增加表面張力幾乎不變,則CTMAB達(dá)到臨界膠束濃度(CMC)。當(dāng)CTMAB濃度小于臨界膠束濃度時(shí),顯色體系吸光度A與濃度間具有良好的線性關(guān)系。濃度大于3.28×10^-5mol·L^-1后,A與CTMAB的濃度關(guān)系不遵守比耳定律。CPB的σ-C,A-C圖與之類似,CPB的臨界膠束濃度(CMC)為5.8×10^-5mol·L^-1

2.3 工作曲線和撿出限

對(duì)DCNPNPT-CTMAB體系,分別在465nm和595nm處進(jìn)行單波長(zhǎng)測(cè)定,表觀摩爾吸光系數(shù)分別為1.58×10⁴L·mol^-1·cm^-1和2.35×10⁴L·mol^-1·cm^-1。以595nm為參比波長(zhǎng),465nm為測(cè)量波長(zhǎng)進(jìn)行雙峰雙波長(zhǎng)測(cè)量,其表觀摩爾吸光系數(shù)為3.93×10⁴L·mol^-1·cm^-1,其線性回歸方程是A=3.81×10⁴c+1.5×10^-3,相關(guān)系數(shù)r=0.9976,其線性范圍為0～3.28×10^-5mol·L^-1。

對(duì)DCNPNPT-CPB體系,分別在465nm和595nm處進(jìn)行單波長(zhǎng)測(cè)定,表觀摩爾吸光系數(shù)分別為1.64×10⁴L·mol^-1·cm^-1和2.52×10⁴L·mol^-1·cm^-1。以595nm為參比波長(zhǎng),465nm為測(cè)量波長(zhǎng)進(jìn)行雙峰雙波長(zhǎng)測(cè)量,表觀摩爾吸光系數(shù)為4.16×10⁴L·mol^-1·cm^-1,其線性回歸方程是A=4.06×10⁴C+1.9×10^-2(C,mol·L^-1),相關(guān)系數(shù)r=0.9978,其線性范圍為0～3.16×10^-5mol·L^-1

以標(biāo)準(zhǔn)溶液按實(shí)驗(yàn)方法平行測(cè)量七次,以標(biāo)準(zhǔn)偏差的三倍(3σ)作為撿出限,結(jié)果是CPB和CTMAB的撿出限都約為0.03mg·L^-1。

3 樣品分析

3.1 合成水樣

取適量的合成水樣(按共存離子干擾情況加入部分允許量干擾離子)于25ml容量瓶中,并加入1.0ml2%的硫脲溶液,顯色,測(cè)定吸光度值,結(jié)果見表1。

3.2 甌江水樣

采集甌江水樣,50℃水浴濃縮,0.1mol·L^-1NaOH調(diào)節(jié)溶液pH=8,過濾,以硫脲為掩蔽劑,測(cè)定陰離子表面活性劑含量(以CTMAB表示測(cè)定總量),測(cè)定結(jié)果見表2。

參考文獻(xiàn):

[1]馮泳蘭,鄺代治.分析化學(xué),1999,27(7):836-840.

[2]方國(guó)臻,潘教麥.理化檢驗(yàn)(化學(xué)分冊(cè)),2000,36(1):3-4;7.

[3]龔楚懦,楊明華,胡宗球,等.理化檢驗(yàn)(化學(xué)分冊(cè)),2000,36(12):551-552;554.

[4]曾北危.環(huán)境分析化學(xué),長(zhǎng)沙:湖南人民出版社,1974,145.