二甲苯藍(lán)FF-三乙醇胺-雙氧水體系催化光度法測定痕量鎳

＊趙悌軍 張斌

（1.臨沂市泰爾化工科技有限公司 山東 276005 2.臨沂市宇恒機(jī)械化工有限公司 山東 276005）

引言

鎳廣泛的應(yīng)用于鋼鐵、國防、冶金、化學(xué)、蓄電池、陶瓷、電子、原子能和電鍍工業(yè)。近年來，由于各種新方法、新儀器和新試劑的使用，鎳的分析有了新的進(jìn)展。目前鎳的測定方法有原子吸收和原子光譜法、電分析法、熒光法、光度法等。分光光度法是鎳分析中應(yīng)用最廣的方法，隨著新顯色劑與表面活性劑等的應(yīng)用，使得分光光度法應(yīng)用更加廣泛。催化動(dòng)力學(xué)光度法以其靈敏度高、檢出限低備受人們青睞。

作者發(fā)現(xiàn)，對于H2O2氧化二甲苯藍(lán)FF褪色的指示反應(yīng)，在NaOH堿性條件下，痕量鎳與三乙醇胺具有協(xié)同阻抑作用，并且吸光度與鎳的含量呈線性關(guān)系，基于該原理建立了負(fù)催化光度法測定痕量鎳的新方法。

1.試驗(yàn)儀器與步驟

(1)試驗(yàn)儀器和試劑

CM-5型分光光度計(jì)（柯尼卡美能達(dá)儀器有限公司）；超級恒溫水浴鍋（北京市醫(yī)療設(shè)備廠）；電子天平（上海精密科學(xué)儀器有限公司）。

1.0g·L-1鎳標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液：準(zhǔn)確稱取0.4954gNi(NO3)2·6H2O（A.R純）置于小燒杯中，用二次去離子水溶解后定量轉(zhuǎn)移至100mL容量瓶中并定容，標(biāo)準(zhǔn)工作溶液以二次去離子水逐級稀釋成1μg·mL-1。

0.10g·L-1二甲苯藍(lán)FF溶液：準(zhǔn)確稱取0.2520g二甲苯藍(lán)FF（A.R純）置于小燒杯中，用95%無水乙醇溶解并定量轉(zhuǎn)移至250mL容量瓶中并定容。

H2O2（A.R純）9.0×10-2mol·L-1溶液；1.0×10-3mol·L-1三乙醇胺（A.R純）溶液；0.20mol·L-1NaOH（A.R純）溶液；試劑配制均采用二次去離子水。

(2)試驗(yàn)步驟

在兩支25.00mL刻度一致的比色管中，一支作為負(fù)催化反應(yīng)加入定量鎳標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，另一支作為非催化反應(yīng)不加鎳標(biāo)準(zhǔn)工作液，分別加入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-1二甲苯藍(lán)FF溶液4.60mL，9.0×10-2mol·L-1雙氧水溶液0.60mL，用二次去離子水定容至刻度，搖勻。將二只比色管均同時(shí)放入沸水的水浴鍋中加熱4min，迅速取出并立即用大量流水冷卻4min，然后在610nm處用1cm比色皿，以水為參比測定負(fù)催化體系吸光度A和非催化體系的吸光度A0，計(jì)算ΔA(ΔA=A-A0)。

2.結(jié)果與討論

(1)吸收光譜

選取不同波長并依照試驗(yàn)步驟，分別測定負(fù)催化體系（曲線1）和非催化體系（曲線2）的吸收光譜，結(jié)果見圖1。從圖1看出，在氫氧化鈉堿性條件下，過氧化氫氧化二甲苯藍(lán)FF褪色快，當(dāng)存在痕量鎳時(shí)，對過氧化氫氧化二甲苯藍(lán)FF褪色反應(yīng)痕量鎳與三乙醇具有胺協(xié)同阻抑。在波長為610nm處負(fù)催化反應(yīng)體系和非催化反應(yīng)體系的吸光度均有最大吸收峰。故選擇610nm為測定波長，表觀摩爾吸光系數(shù)為1.2×105L·mol-1·cm-1。

1.負(fù)催化體系；2.非催化體系圖1 吸收光譜1.Negative catalytic system;2.Non-catalytic systemFig.1 Absorption spectra

(2)試劑用量對反應(yīng)速率的影響

①氫氧化鈉用量

于5支比色管中分別配置氫氧化鈉含量依次增加，其它試劑量與試驗(yàn)方法相同的緩沖介質(zhì)，按試驗(yàn)方法操作，考察氫氧化鈉溶液用量對反應(yīng)速率的影響（見圖2），由圖2可以看出，當(dāng)氫氧化鈉溶液的用量在0.40～1.60mL范圍內(nèi)變化時(shí)，在體積為1.20mL處試驗(yàn)的△A達(dá)到最大值，因此試驗(yàn)選用1.20mL 0.20mol·L-1NaOH溶液。

圖2 氫氧化鈉用量的影響Fig.2 The Influence of the amount of sodium hydroxide

②二甲苯藍(lán)FF溶液用量

同樣方法只改變二甲苯藍(lán)FF用量考察其對反應(yīng)速率的影響（見圖3），由圖3可以看出，當(dāng)二甲苯藍(lán)用量在4.20～5.00mL范圍內(nèi)變化時(shí)，在體積為4.60mL處，試驗(yàn)的△A達(dá)到最大值且穩(wěn)定，因此實(shí)驗(yàn)選用4.60mL 1.0g·L-1二甲苯藍(lán)FF溶液。

圖3 二甲苯藍(lán)FF用量的影響Fig.3 The Influence of the amount of xylene cyanole FF

③H2O2溶液用量

同樣方法考察H2O2溶液用量對反應(yīng)速率的影響（見圖4），由圖4可以看出，當(dāng)H2O2用量在0.20～1.00mL范圍內(nèi)變化時(shí)，在體積為0.60mL處，試驗(yàn)的△A達(dá)到最大值，因此實(shí)驗(yàn)選用0.60mL 9.0×10-2mol·L-1H2O2溶液。

圖4 H2O2溶液用量的影響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對反應(yīng)速率的影響（見圖5），由圖5可以看出，對于H2O2氧化二甲苯藍(lán)FF褪色的指示反應(yīng)，加入少量三乙醇胺溶液能夠加快反應(yīng)速度。當(dāng)三乙醇胺溶液用量為1.40mL時(shí)，鎳對H2O2氧化二甲苯藍(lán)FF阻抑作用最大。故選用三乙醇胺溶液1.40mL。

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

(3)反應(yīng)溫度及體系的穩(wěn)定性

按試驗(yàn)方法配置5份各試劑量相同的試液，分別在不同的溫度下處理，考察了溫度對反應(yīng)的速率的影響（見圖6），由圖6可以看出負(fù)催化反應(yīng)在室溫下非常緩慢，幾乎不進(jìn)行，故用流水冷卻即可終止此反應(yīng)。當(dāng)溫度高于75℃時(shí)，反應(yīng)速度逐步加快，ΔA逐級增大；當(dāng)100℃反應(yīng)時(shí)間在1～4min之間時(shí)，ΔA值與反應(yīng)時(shí)間呈線性關(guān)系，在4min時(shí)ΔA達(dá)到最大值，流水冷卻4min后體系的ΔA至少在1h內(nèi)保持不變。為便于控制試驗(yàn)條件，試驗(yàn)選擇在沸水浴中加熱，反應(yīng)時(shí)間為4min。

圖6 反應(yīng)溫度的影響Fig.6 The Influence of temperature

(4)線形范圍

鎳的檢量線見圖7。其線形回歸方程為：ΔA=0.0096cNi（μg·mL-1）+0.1266，其相關(guān)系數(shù)r=0.9908。根據(jù)11次空白實(shí)驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)偏差，由三倍法求得本方法的檢測限為3.75μg·mL-1。25mL溶液中鎳為1.0～9.0μg時(shí)與ΔA呈良好的線性關(guān)系。

圖7 鎳的工作曲線Fig.7 The standard curve of nickel content

(5)共存離子的影響

采用25mL溶液中含3.0μgNi的標(biāo)準(zhǔn)工作液，試驗(yàn)了常見陽離子對方法的干擾情況，結(jié)果表明，當(dāng)相對誤差不超過±5%時(shí)，Bi3+、Mn2+和Ag+最大量為30μg，Co2+、Zn2+、Fe3+、Fe2+和Cu2+最大量為0.45mg，Al3+、Ca2+、Mg2+、K+和Na+最大量為3mg時(shí)基本無干擾。如果水樣中Bi3+、Mn2+和Ag+濃度較高，應(yīng)萃取分離消除影響。

3.樣品分析

取臨沂大學(xué)池塘水樣進(jìn)行分析。分析處理如下：移取池塘水水樣500mL至一燒杯中，然后在電爐上加熱煮沸濃縮至250mL，冷卻至室溫，用活性炭凈化。按試驗(yàn)方法進(jìn)行測定，同時(shí)作回收率試驗(yàn),測定結(jié)果見表1。測得池塘水中鎳的質(zhì)量濃度為3.75μg·mL-1，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD為1.2%，加入標(biāo)準(zhǔn)回收率為99.8%。

表1 樣品中鉬的測定結(jié)果與回收率（n=5）Tab.1 Results for determination of molybdenum in samples and recycle ratio（n=5）