多氨复合铵盐的拉曼光谱特征及定量鉴别研究

摘要

本文采用激光拉曼光谱技术,分别研究了硫氰酸铵、硫酸铵、硫代硫酸铵水溶液和三种混合铵盐水溶液的光谱特性,结合理论分析,探讨了三种铵盐中阴离子的拉曼频移特征和发光机理,定量研究了铵盐中各阴离子浓度和对应特征峰的强度、特征峰面积之间的关系,研究结果能为焦化企业中脱硫脱氰处理废液中多种铵盐的定量检测提供帮助。　　研究硫氰酸铵水溶液的拉曼光谱发现当采用激发光激发时,其散射的拉曼特征峰在752cm-1处,水的拉曼频移位于1650cm-1处。由于-S-C≡N经常描述为S=C=N-和-S-C≡N的共振结构,但是在硫氰酸铵水溶液中并不存在C=S键,分析认为在硫氰酸铵溶液中SCN-的结构和拉曼频移有关。因此,在752cm-1的特征峰可能为-S-C≡N,即为C≡N的伸缩振动所致。硫氰酸铵特征峰的强度随溶液中SCN-浓度的增加而增强,拉曼特征峰强度及峰面积与SCN-的浓度均成线性关系。　　其次研究了硫酸铵和硫代硫酸铵水溶液的拉曼光谱。实验结果表明:硫酸铵的拉曼特征峰位于982cm-1处,分析认为激励光照射下引起硫酸根离子中的S-O键对称伸缩振动所致。硫代硫酸根离子在997cm-1处的特征峰是硫酸根离子中S-S键的伸缩振动引起的。硫酸铵和硫代硫酸铵特征峰的强度随浓度增加而增强,特征峰面积也分别与离子浓度之间呈正相关关系。结果表明硫酸铵的拉曼峰强度和浓度之间的相关系数和决定系数分别是0.99921,0.99824;拉曼峰面积和浓度之间的相关系数和决定系数分别是0.99933,0.99852。硫代硫酸铵的拉曼峰强度和浓度之间的相关系数和决定系数分别是0.99933,0.99853;拉曼峰面积和离子浓度之间的相关系数和决定系数分别为0.99941,0.99869。　　最后研究了多种铵盐混合水溶液的拉曼光谱特征,利用不同阴离子的拉曼特征峰和离子浓度间的关系可以定性鉴别并定量检测复合铵盐溶液中不同离子浓度。当激励光照射混合溶液时,三种阴离子的拉曼特征峰分别位于752cm-1,982cm-1,997cm-1,与独立测量三种铵盐的拉曼光谱完全一致。分别测量复合铵盐溶液中每个拉曼特征峰面积和对应阴离子浓度并做线性分析,结果表明:硫氰酸根离子的拉曼特征峰面积和离子浓度间的拟合方程为 S=5114.955C-225.077,其中S为面积,C为浓度,其相关系数R为0.9996,决定系数R2为0.9992;硫酸铵中硫酸根离子拉曼特征峰面积和离子浓度拟合后的直线方程为S=18830.967C+391.441,其相关系数R为0.9948,决定系数R2为0.9896;硫代硫酸铵中硫代硫酸根离子拉曼特征峰面积和离子浓度间拟合直线方程为S=5393.393C+201.496,其相关系数R为0.9968,决定系数R2为0.9936。通过建立三种不同阴离子拉曼特征峰面积和对应离子浓度数据库,并建立理论模型,实现通过测量不同铵盐中阴离子的拉曼信号反演离子浓度,误差小于0.05mol/L。　　利用灵敏的拉曼光谱分析技术可以测出混合溶液中硫氰酸铵、硫酸铵和硫代硫酸铵的含量,研究结果能为实际工业生产中鉴别铵盐和定量分析提供有价值的参考。

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表清单

1 引言

1.1企业排污、排水的主要成分

1.2常用的废水处理方法

1.3复合铵盐的检测方法研究

2拉曼光谱分析技术

2.1拉曼散射的基础

2.2拉曼散射的经典和量子学解释

2.3拉曼光谱的发展进程

2.4常见的拉曼光谱技术

2.5拉曼光谱的主要应用

3硫氰酸铵的拉曼光谱特征研究

3.1 实验仪器和材料

3.2硫氰酸铵的拉曼光谱特征

3.3硫氰酸铵的拉曼特征峰和硫氰酸根离子浓度间关系

3.4硫氰酸根离子的拉曼特征峰强度、特征峰面积与离子浓度间的关系

3.5本章小结

4硫酸铵的拉曼光谱特征研究

4.1 实验仪器和材料

4.2硫酸铵的拉曼光谱特征

4.3硫酸铵的拉曼特征峰和硫酸铵浓度间关系

4.4硫酸根离子的拉曼特征峰强度、特征峰面积与离子浓度间的关系

4.5本章小结

5 硫代硫酸铵的拉曼光谱特征研究

5.1 实验仪器和材料

5.2硫代硫酸铵的拉曼光谱特征

5.3硫代硫酸铵的拉曼特征峰和硫代硫酸根离子浓度间关系

5.4硫代硫酸根离子的拉曼特征峰强度、特征峰面积与离子浓度间的关系

5.5本章小结

6多种铵盐混合溶液的拉曼光谱特征研究

6.1 实验仪器和材料

6.2复合铵盐的拉曼光谱

6.3数据处理的简单过程

6.4分析与讨论

6.5本章小结

7总结与展望

7.1总结

7.2展望

参考文献

作者简历

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