紫外分光光度法測定防銹液中苯并三氮唑質(zhì)量濃度

趙強(qiáng)，李嘉儀，李欣

(1.中航工業(yè)哈爾濱軸承有限公司 研發(fā)中心，哈爾濱 150027；2.哈爾濱松花江專利事務(wù)所，哈爾濱 150001；3.哈爾濱軸承集團(tuán)公司 技術(shù)中心，哈爾濱 150036)

苯并三氮唑(C6H5N3, 簡稱BTA) 是銅及其合金的優(yōu)良緩蝕劑、防銹劑，在軸承銅保持架加工過程中起防銹作用。防銹液在使用過程中可能會因溶液蒸發(fā)、工件表面吸附等情況，導(dǎo)致BTA的質(zhì)量濃度發(fā)生劇烈變化，從而影響其防銹性能。因此，檢測防銹液中BTA的質(zhì)量濃度變化，及時(shí)調(diào)整補(bǔ)充有效組分，對確保防銹系統(tǒng)長期穩(wěn)定的運(yùn)行具有重要意義。

目前測定BTA質(zhì)量濃度的方法主要有高效液相色譜法[1]、極譜法[2]、電位滴定法[3]、紫外分光光度法[4]、間接原子吸收法[5]。上述方法中有些采用的儀器設(shè)備價(jià)格較為昂貴, 有些存在難以消除的干擾, 還有一些操作比較繁瑣[6]。下文根據(jù)BTA在紫外區(qū)有特征吸收峰[7]的原理，利用Lambert-Beer定律，采用雙光束紫外分光光度計(jì)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，對銅保持架防銹液中BTA的質(zhì)量濃度進(jìn)行測定。

1 試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)原理

根據(jù)Lambert-Beer定律(光吸收定律)，溶液的質(zhì)量濃度C越大，液層厚度L越厚，則溶液對光線吸收得越多。當(dāng)入射波長、液層厚度和溶液溫度一定時(shí)(吸光系數(shù)K為定值)，溶液對光線的吸收與溶液中吸光物質(zhì)的質(zhì)量濃度成正比[8]。因此可通過測量溶液的吸光度來求得被測組分的質(zhì)量濃度。吸光度A=-lgT=KCL，T=It/I0，其中：T為透光度；It為透射光強(qiáng)度；I0為入射光強(qiáng)度。分光光度計(jì)原理如圖1所示，圖中Ia為吸收光強(qiáng)度；Ir為反射光強(qiáng)度。

Lambert-Beer定律只適用于稀溶液。在高濃度(>0.01 mol/L)時(shí)，吸收組分間的平均距離減小，影響每個(gè)粒子的電荷分布，使吸收給定波長的能力增強(qiáng)。由于相互作用的程度與其質(zhì)量濃度有關(guān)，吸光度與質(zhì)量濃度間的線性關(guān)系偏離了Lambert-Beer定律[8]。文中BTA的質(zhì)量濃度為10～60 mg/L,物質(zhì)的量濃度小于0.01 mol/L，故Lambert-Beer定律適用于本試驗(yàn)。

圖1 分光光度計(jì)原理

1.2 試驗(yàn)儀器及藥品

試驗(yàn)儀器：紫外可見光分光光度計(jì)UV-1601；1 cm的石英比色皿；100 mL的容量瓶；梅特勒分析天平AL-104。

藥品：無水乙醇(分析純)；BTA(分析純)；去離子水。

1.3 試驗(yàn)方法

用分析天平稱量0.200 0 g的BTA，加入2 mL無水乙醇，用去離子水定容于100 mL容量瓶中，此時(shí)溶液質(zhì)量濃度為2 g/L。

取0，0.5，1，2，3 mL該溶液分別用去離子水稀釋定容于100 mL容量瓶中，搖勻靜置5 min，標(biāo)記為1#～5#，此時(shí)溶液濃度均小于Lambert-Beer定律使用濃度的上限0.01 mol/L，用1 cm石英比色皿于分光光度計(jì)中258 nm處分別測定其吸光度A。試驗(yàn)過程中沒有加入相應(yīng)的顯色劑，沒有生成相應(yīng)的絡(luò)合物，因此不考慮顯色劑的影響。試驗(yàn)在中性條件下進(jìn)行，溶液的pH值沒有發(fā)生本質(zhì)變化，其影響可忽略。

1.4 試驗(yàn)條件

溫度25 ℃；波長范圍190～400 nm；光度范圍0～1；取樣間隔0.2 nm；快速掃描速度；測定結(jié)果保留小數(shù)點(diǎn)后3位；參比測量次數(shù)為單次。

2 結(jié)果與討論

2.1 吸收波長的選擇

BTA吸收光譜曲線如圖2所示。從圖中可以看出，BTA在258 nm波長處出現(xiàn)最大吸收峰，因此選擇258 nm為測定波長。200～210 nm處的吸收強(qiáng)度為溶劑中無水乙醇的吸收強(qiáng)度，對測定苯并三氮唑無影響，故不予以考慮。

圖2 BTA吸收光譜曲線

2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線

標(biāo)準(zhǔn)曲線是由已知質(zhì)量濃度系列的樣品和其相應(yīng)響應(yīng)信號測量值繪制而成的函數(shù)線，常將其用于定量分析，通常情況下標(biāo)準(zhǔn)曲線是一條直線。

將試樣分別放入5個(gè)分光池中，以去離子水作為參比，進(jìn)行定量掃描測量，擬合標(biāo)準(zhǔn)曲線如圖3所示，測量結(jié)果見表1。從圖中可以看出，其質(zhì)量濃度在10～60 mg/L范圍內(nèi)呈線性。由此可得回歸方程為A=-0.054 2+0.046 6C，相關(guān)系數(shù)R=0.999 743。

圖3 標(biāo)準(zhǔn)曲線

表1 標(biāo)準(zhǔn)曲線數(shù)據(jù)

3 試驗(yàn)方法驗(yàn)證

取0.567 7 gBTA，加入2 mL無水乙醇，用去離子水定容于100 mL容量瓶中，取1 mL該溶液用去離子水定容于100 mL容量瓶中，其質(zhì)量濃度為56.77 mg/L。將其放入分光池中，以去離子水為參比，測定結(jié)果見表2。

表2 測定樣品數(shù)據(jù)

4 結(jié)束語

利用紫外分光光度計(jì)測定BTA質(zhì)量濃度的方法偏差較小，結(jié)果準(zhǔn)確度較高,但只是初步解決了單一組分BTA質(zhì)量濃度的檢測。對于復(fù)雜基體，多元素多組分干擾情況下BTA質(zhì)量濃度的測定，有待進(jìn)一步研究。