溴百里香酚蓝分光法测定阳离子表面活性物质含量的方法

摘要

本发明提供了一种溴百里香酚蓝分光光度法测定固体碱金属盐、碱土金属盐或碱土金属氢氧化物中阳离子表面活性物质含量的方法，是用硝酸将待侧样品溶解配制成碱金属或碱土金属离子浓度为0.1～0.5mol/L的溶液；加入溴百里香酚蓝溶液，用磷酸二氢钠－磷酸氢二钠缓冲溶液调节溶液pH至7.6～7.8，放置20～26小时，测定样品溶液的吸光度；样品溶液的吸光度A扣除空白吸光度A

说明书

技术领域

本发明属于化学分析领域，涉及一种采用分光光度法测量碱金属盐、碱土金属盐或碱土金属的氢氧化物中阳离子表面活性物质含量的方法，具体涉及一种溴百里香酚蓝分光光度法测定固体碱金属盐、碱土金属盐或碱土金属的氢氧化物中阳离子表面活性物质含量的方法。

背景技术

在固体碱金属盐、碱土金属盐或碱土金属氢氧化物的制备过程中，为了控制结晶过程、产品形貌和粒度分布、产品的聚集状态和表面性质，往往要向制备体系中加入添加剂，使用的添加剂以表面活性物质为主；在得到的产物中往往含有一定量的添加剂。为了调节和控制制备过程及产品质量，认识在添加剂作用下碱金属盐、碱土金属盐或碱土金属氢氧化物的结晶机理，需要准确测定产物中添加剂(尤其是表面活性物质添加剂)的含量。

对于水体中阳离子表面活性物质含量的测定多采用分光光度法、萃取法、两相滴定法、电化学传感器分析法等。在这些方法中，分光光度法克服了萃取法中有毒溶剂的使用问题，但是很多金属离子对测定的干扰较大；两相滴定法是经典的分析方法，国际标准ISO-2781和国家标准GB/T5174-2004中采用的都是两相滴定的方法。但是，该方法滴定终点难于准确判断，且操作繁琐、费时费力，所用试剂毒性较大，指示剂价格昂贵。

固体碱金属盐、碱土金属盐或碱土金属氢氧化物中，以及碱金属、碱土金属离子溶液中阳离子表面活性物质含量的测定，由于受盐浓度的限制，以及干扰离子的影响，现有的分析方法不能采用，目前没有一种成熟的分光光度法适合于固体碱金属、碱土金属盐或碱土金属的氢氧化物中阳离子表面活性物质含量的测定。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种成本低，分析过程简单快速，分析结果准确度高的溴百里香酚蓝分光光度法测定固体碱金属盐、碱土金属盐或碱土金属的氢氧化物中阳离子表面活性物质含量的方法。

本发明溴百里香酚蓝分光光度法测定固体碱金属盐、碱土金属盐或碱土金属的氢氧化物中阳离子表面活性物质含量的方法，是用质量浓度35～70％的硝酸水溶液将含有阳离子表面活性物质的碱金属盐、碱土金属盐或碱土金属的氢氧化物溶解，配制成浓度为0.1～0.5mol/L的溶液；向溶液中加入浓度在0.1～0.7g/L之间的溴百里香酚蓝溶液，使溴百里香酚蓝与待测阳离子表面活性物质的物质的量的比为4∶1～1∶1；用磷酸二氢钠-磷酸氢二钠缓冲溶液调节溶液的pH在7.6～7.8之间，配制成待测样品溶液；放置20～26小时，用分光光度计测定样品溶液的吸光度；样品溶液的吸光度A扣除空白吸光度A_o后(空白吸光度A_o为含有溴百里香酚蓝，但不含阳离子表面活性物质的碱金属盐或碱土金属盐溶液的吸光度)，与样品溶液中阳离子表面活性物质和溴百里香酚蓝反应形成的络合物的含量呈线性关系；通过标准曲线得到待测样品溶液中阳离子表面活性物质的含量，再通过换算得到固体碱金属盐、碱土金属盐或碱土金属的氢氧化物中阳离子表面活性物质含量。

所述磷酸二氢钠-磷酸氢二钠缓冲溶液的配制：将磷酸二氢钠、磷酸氢二钠分别用水配制成浓度为0.1～0.4mol/L的溶液；再将两种溶液按照5∶1～10∶1的体积比混匀，即得缓冲液。

所述溴百里香酚蓝溶液的配制：将称取溴百里香酚蓝用20～50％的乙醇水溶液溶解，配制成浓度为0.1～0.7g/L的溶液。

所述吸光度的测定波长为350～600nm。

所述标标准曲线的绘制：

(1)配制标准溶液，取6个25mL的容量瓶，向每个容量瓶分别加入浓度在0.1～0.5mol/L的不含阳离子表面活性物质的碱金属或碱土金属离子溶液(用35～70％的硝酸水溶液溶解得到的溶液)4mL，磷酸二氢钠-磷酸氢二钠缓冲溶液2mL，浓度为0.1～0.7g/L的溴百里香酚蓝溶液4mL；再向6个容量瓶中分别加入0、0.5、1.0、1.5、2.0和2.5mL配制好的浓度为浓度为0～0.18g/L的阳离子表面活性物质溶液，定容摇匀，放置20～26小时待测；

(2)绘制标准曲线：将配制的标准溶液按照阳离子表面活性物质含量由低到高的顺序，依次测定吸光度值，溶液的吸光度A扣除空白吸光度A_o后，与溶液中阳离子表面活性物质和溴百里香酚蓝形成的络合物的含量呈线性关系；建立吸光度与络合物含量的直线关系方程，即标准曲线。

所述固体样品中阳离子表面活性物质含量，通过下式换算得到：

$X=\frac{C\times V}{m}\times \frac{1}{1000}\times 12.5$

C——从标准曲线上得到的溶液样品中阳离子表面活性物质的含量，单位：mg/L

V——分光光度法测定过程中待测样品的体积，单位mL

12.5——溶液体积换算倍数

m——固体碱金属或碱土金属样品的重量，单位g

X——固体碱金属、碱土金属盐或碱土金属氢氧化物中阳离子表面活性物质含量，单位mg/g。

所述阳离子表面活性物质为伯胺盐R-NH₂·HX、仲胺盐R-NH(CH₃)·HX、叔胺盐R-N(CH₃)₂·HX和季胺盐R-N⁺(CH₃)₃X^-，R为有机基团，X为F、Cl、Br或I。

所述碱金属为锂、钠、钾；碱土金属为镁、钙、锶、钡；碱金属盐为卤化锂、卤化镁、卤化钾、碳酸锂、碳酸钠、碳酸钾、硫酸锂、硫酸钠、硫酸钾；碱土金属盐为卤化镁、卤化钙、卤化钡、卤化锶、碳酸镁、碳酸钙、碳酸钡、碳酸锶、碱式碳酸镁、硫酸镁、硫酸钙、硫酸钡、硫酸锶；碱土金属的氢氧化物为氢氧化镁、氢氧化钙、氢氧化锶、氢氧化钡。

本发明也适合于碱金属和碱土金属离子溶液中阳离子表面活性物质含量的测定。

本发明与现有技术相比具有下述显著的进步和积极的效果：

1、本发明以乙醇为溶剂，以磷酸二氢钠-磷酸氢二钠的混合溶液作为缓冲溶液，直接采用溴百里香酚蓝分光光度法测量样品溶液中阳离子表面活性物质的含量，分析过程简单快速，分析结果准确度高，重现性好，可以解决目前碱金属盐和碱土金属盐或碱土金属的氢氧化物中阳离子表面活性物质含量难于测定的技术问题。

2、本发明不采用有机溶剂萃取，可直接在水相中测量固体碱金属盐、碱土金属盐或碱土金属的氢氧化物中阳离子表面活性物质含量，无毒，环保。

3、溴百里香酚蓝显色剂价廉易得，成本低，其相关溶液易于配制，不受人为因素的干扰。

4、Li⁺、Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、Sr²⁺、Ba²⁺、Br^-、Cl^-、I^-、HPO₄^2-、H₂PO₄^-、NO₃^-等离子的存在对本发明的测定不产生干扰，此外，Triton-100、Tween-80、异丙醇等的存在有利于溶液吸光度的稳定。

附图说明

图1为实施例1中相关溶液的光谱扫描曲线

1——碱式碳酸镁的溴百里香酚蓝溶液(蒸馏水做参比，对应A₀)

2——含有十六烷基三甲基溴化铵的碱式碳酸镁的溴百里香酚蓝溶液(蒸馏水做参比，对应A)

3——含有十六烷基三甲基溴化铵的碱式碳酸镁的溴百里香酚蓝溶液(以试剂空白做参比，对应A-A₀，试剂空白即得到曲线1的溶液)

图2为实施例1的标准曲线

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明的测量方法做进一步的说明。

实施例一、碱式碳酸镁中十六烷基三甲基溴化铵的含量的测定

1、仪器和试剂

a容量瓶25mL、50mL

b量筒10mL

c天平量程220g，感量0.1mg

d酸度计  精度±0.01

e紫外-可见分光光度计  光度准确度±0.002Abs

2试剂(皆为分析纯)

a溴百里香酚蓝试剂

b十六烷基三甲基溴化铵

c磷酸二氢钠

d磷酸氢二钠

e乙醇

3、实验步骤

(1)溶样：准确称取不含十六烷基三甲基溴化铵的碱式碳酸镁以及含有十六烷基三甲基溴化铵的碱式碳酸镁样品各2.5690g，两种样品的质量误差控制在0.2mg以内。用质量浓度为50％的硝酸水溶液溶样，溶样过程在密闭的容器中进行，配制成浓度为0.125mol/L的碱式碳酸镁溶液。

(2)磷酸二氢钠-磷酸氢二钠缓冲液的配制：称取磷酸氢二钠35.9g，加一次水溶解，稀释至500mL。称取磷酸二氢钠2.76g，加水溶解，稀释至100mL。将上述两种溶液按照9∶1的体积比进行混合，摇匀，得pH值为7.7的缓冲液。

(3)溴百里香酚蓝溶液的配制：称取溴百里香酚蓝0.0181g，用25％乙醇水溶液溶解，然后转移至200mL容量瓶中，加水定容，得浓度为0.0905g/L的溴百里香酚蓝溶液。

(4)十六烷基三甲基溴化铵溶液的配制：称取十六烷基三甲基溴化铵0.1048g，用蒸馏水溶解，然后转移至200mL容量瓶中，加水定容，得到浓度为0.524g/L的溶液。

(5)测定波长的确定：取25mL的容量瓶1个，往容量瓶中依次加入浓度为0.125mol/L的不含十六烷基三甲基溴化铵的碱式碳酸镁溶液4mL，浓度为0.0905g/L溴百里香酚蓝溶液4mL，浓度为0.524g/L十六烷基三甲基溴化铵溶液2mL，pH在7.7的缓冲溶液2mL，定容摇匀，放置23小时后在350～600nm的波长区间以不同的溶液做参比进行光谱扫描，结果见附图1。其中1、2以蒸馏水做参比，3以试剂空白做参比。

由图1可见，在波长422nm处溶液的吸光度值存在明显差异，可以利用这个差异，用标准曲线法测定碱式碳酸镁中十六烷基三甲基溴化铵的含量。因此，绘制标准曲线时的测定波长确定在422nm。

(6)标准溶液的配制：取25mL的容量瓶5个，在各个容量瓶中各加入不含十六烷基三甲基溴化铵的碱式碳酸镁溶液4mL，溴百里香酚蓝溶液4mL，然后依次加入0、0.5、1.0、1.5、2.0mL的配制好的浓度为0.5g/L的十六烷基三甲基溴化铵溶液，pH值为7.7的缓冲溶液2mL，最后定容至25mL，摇匀，得到标准溶液。

(7)标准曲线的绘制：将标准溶液放置23小时后，在422nm波长处测定标准溶液的吸光度值，得到标准曲线方程：

A_abs＝0.00003C-0.00009(R＝0.9959)

A_abs——标准样品溶液的吸光度A扣除试剂空白吸光度A_o的差值

C——十六烷基三甲基溴化铵的含量，单位：mg/L

(8)待测样品溶液的配制：取25mL的容量瓶1个，加入上述浓度为0.125mol/L的含有十六烷基三甲基溴化铵的碱式碳酸镁溶液4mL，溴百里香酚蓝溶液4mL，pH值为7.7的上述缓冲溶液2mL，最后定容至25mL，摇匀，得到待测样品溶液。

(9)待测样品溶液中十六烷基三甲基溴化铵含量的计算：将上述配制的待测样品溶液放置23小时后，在422nm波长处测定其吸光度值。通过标准曲线得到待测样品溶液中十六烷基三甲基溴化铵的含量为36.8890mg/L

(10)固体碱式碳酸镁中十六烷基三甲基溴化铵的含量的计算按如下公式计算：

$X=\frac{C\times V}{2.5690}\times \frac{1}{1000}\times 12.5$

C——从标准曲线上得到的十六烷基三甲基溴化铵的含量，36.8890mg/L

V——配制溶液的体积，25mL

12.5——实验过程中溶液体积换算倍数

2.5690——固体碱式碳酸镁样品的重量

X-碱金属和碱土金属盐中阳离子表面活性物质的质量百分含量，mg/g。

通过计算，测得本实施例固体碱式碳酸镁中十六烷基三甲基溴化铵的平均含量为0.359mg/g，回收率为99.4％。

其它固体碱金属盐、碱土金属盐或碱土金属的氢氧化物中阳离子表面活性物质含量的测定方法与实施例1基本相同。