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催化光度法测定粉煤灰中微量钍
发起人:dajiangjunwang  回复数:0  浏览数:2929  最后更新:2009/7/4 8:30:10 by dajiangjunwang

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dajiangjunwang





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催化光度法测定粉煤灰中微量钍
催化光度法测定粉煤灰中微量钍
夏畅斌
(湖南科学技术大学化工学院,湘潭411201)
摘 要 在pH 2. 0 的HNO3 介质中,痕量钍d 对过氧化氢氧化苦胺酸偶氮变色酸(PAACA) 的褪色反应有强的
催化作用。加入乳化剂OP 能提高其灵敏度,催化程度与钍d 量线性相关。借此建立了测定痕量钍d 的分光
光度法。结果表明:有色溶液的最大吸收波长为545 nm;方法检出限为0. 80μg/ L ;线性范围为4. 0~120μg/ L ,
钍d 的标准加入回收率在98. 5 %~103. 6 %之间。结合PMBP2甲苯萃取分离,用于测定粉煤灰中的微量钍,
结果满意。
关键词 钍,粉煤灰,苦胺酸偶氮变色酸,催化光度法
2002212209 收稿;2003208211 接受
1  引  言
粉煤灰作为电厂排放的废弃物在水处理方面得到了广泛的应用1 ,2 。用粉煤灰处理废水时,钍的
含量大小对处理后水质有很大的影响。原因是钍是一种同时具有化学毒性和放射性活性的元素,对人
体及各种动物健康有很大危害,在处理水中残留量太高,会造成水体污染。因此,对粉煤灰中钍的检测
有重要的意义。微量钍的测定通常采用催化极谱法3 和显色光度法4 ~7 ,催化动力学光度法在微量元
素的测定研究中颇为活跃,是近年发展起来的重要光度方法之一,但在微量钍d 的测定研究中报道较
少8 。本实验利用在乳化剂OP 存在下,研究了HNO3 介质中痕量钍d 对过氧化氢催化氧化苦胺酸偶氮
变色酸(PAACA) 的褪色反应,与现有光度法比较,本法具有灵敏度较高,选择性较好,操作较简便,是测
定钍d 较灵敏的方法之一。用于粉煤灰样品中痕量钍的测定,获满意结果。
2  实验部分
2. 1  试剂和仪器
Th d 标准溶液:10. 0 mg/ L (含HNO3 为0. 5 mol/ L) ;苦胺酸偶氮变色酸( PAACA) 溶液:0. 030 %;
HNO3 :0. 50 mol/ L ;H2O2 :30 %;OP 乳化剂溶液: (化学纯) 2 %;实验用水为二次亚沸蒸馏水。
UV2160A 型紫外可见分光光度计(日本岛津公司) ;7230 型分光光度计(厦门分析仪器厂) ;PHS23C型
酸度计(上海第二分析仪器厂) ;CS2501 SP 超级数显恒温器(重庆四达实验仪器厂) 。
2. 2  实验方法
取一定量的Th d 标准溶液于50 mL 容量瓶中,加1. 0 mL HNO3 溶液、1. 5 mL PAACA 溶液、1. 0 mL
OP 乳化剂溶液和1. 0 mL H2O2 溶液,用去离子水稀释至约45 mL ,摇匀,放入沸水浴中反应10 min 后,取
出用流水迅速冷却,定容。在545 nm 波长处,用1 cm 比色皿,以去离子水作参比,分别测定试剂空白和
褪色溶液的吸光度A1 和A2 ,并计算lg( A1/ A2) 值。
3  结果和讨论
3. 1  吸收光谱
按实验方法,配制非催化和催化体系的溶液,在480~620 nm 波长范围测定吸收光谱(如图1 所
示) 。从图1 可以看出,不同体系的最大吸收波长均在545 nm。因此,选择545 nm 作为测量波长。图中
各曲线的形状和峰位相一致,说明在本实验条件下, 体系中没有新的络合物生成。曲线1 和曲线2 几
乎完全重合,表明Th d 本身对PAACA 无影响;曲线3 峰高比曲线1 有所下降,说明在本体系中H2O2 可
第32 卷
2004 年2 月
            
分析化学(FENXI HUAXUE)  研究简报
Chinese Journal of Analytical Chemistry
            
第2 期
198~200
 图1  吸收光谱
Fig. 1  Absorption spectra
1. HNO3 + picraminicazochromotropic acid (PAACA) + OP ; 2. HNO3
+ PAACA + OP + Th d ;3. HNO3 + PAACA + OP + H2O2 ; 4. 3 + 2μg
Th d 。
氧化PAACA 褪色,但速度缓慢;曲线4 和曲线5 比曲
线3 急速下降,表明Th d 对H2O2 氧化PAACA 褪色
反应有强的催化作用,且催化程度与钍d 浓度大体
呈线性关系。
3. 2  反应介质和酸度的影响
按照实验方法在HCl 、H2SO4 和HNO3 等介质中
进行测定,结果表明在HCl 和H2SO4 介质中加热,反
应不太明显;在HNO3 用量为1. 0 mL 的介质中加热
10 min ,lg ( A1/ A2) 值变化最大且保持稳定。本法选
用在HNO3 介质中进行,其用量为1. 0 mL 。
3. 3  试剂用量的影响
按照实验方法,改变OP 乳化剂溶液、H2O2 和显
色剂PAACA 溶液的用量进行测定。结果表明:当2
%OP 乳化剂溶液用量大于0. 8 mL ,H2O2 溶液的用量
为0. 8 ~ 1. 2 mL , 显色剂PAACA 溶液的用量在
1. 0~2. 0 mL 时,lg( A1/ A2) 值变化最大且保持稳定。本法分别选用2 %OP 乳化剂溶液的用量为1. 0
mL ,H2O2 溶液的用量为1. 0 mL 和显色剂PAACA 溶液的用量为1. 5 mL 。
3. 4  温度的影响
按照实验方法,固定反应时间为10 min ,在不同温度的水浴中进行测定。结果表明:当反应温度低
于80 ℃,催化褪色反应难于进行;当反应温度在80~100 ℃,lg( A1/ A2) 随温度的增加成线性增大;当反
应温度为100 ℃时,lg( A1/ A2) 的值最大且保持稳定。本法选定反应在沸水浴中进行。
3. 5  加热时间及稳定性
实验结果表明,在沸水浴加热9~11 min 时,lg(A1/ A2) 的值最大且保持稳定。本法选用沸水浴加热10
min。将已反应溶液的吸光度于室温下至少保持6 h 基本不变,即稳定时间为6 h。
3. 6  工作曲线及检出限
实验结果表明, Th d 的质量浓度在4. 0~120 μg/ L 内符合比尔定律, 工作曲线的回归方程为
lg( A1/ A2) = 0. 0102 + 0. 150 CTh (50 mL 中的μg 数) ,相关系数r = 0. 9972 ,按11 次空白实验标准偏差的
3 倍求得方法的检出限为0. 80μg / L 。
3. 7  共存离子的影响
按照实验方法,相对误差≤±5 % ,对粉煤灰中常见元素的干扰进行了实验,在50 mL 体积中加入
4. 0μg Th d 进行实验共存离子允许量(mg) 为:Al3 + 、Mg2 + 、Ca2 + 、Ni2 + 、Zn2 + 、Mo e (0. 25) ,Mn2 + 、Cd2 + (0.
12) ,Cu2 + (0. 050) ,V e 、Ga3 + (0. 025) ,Ce3 + 、La3 + (0. 020) ,Sc3 + 、Y3 + (0. 010) ,Pb2 + 、Bi3 + 、Cr3 + 、Ti d 、Zr d 、
Hf d (0. 004) ,Na + 、K+ 、NH+
4 、SO2 -
4 、NO-
3 、PO3 -
4 、Cl - (2. 5) 。Fe3 + 、Co2 + 对测定有干扰,采用PMBP2甲苯萃
取分离消除其影响7 。
4  样品分析
准确称取1. 0~2. 0 g 通过孔径为0. 074 mm筛的粉煤灰粉样于30 mL 刚玉坩埚中,在600 ℃的马弗炉
中灰化2 h ,取出冷却,加入4 g Na2O2 混匀后再覆盖0. 5 g ,放入700 ℃的马弗炉熔融10 min。取出稍冷后将
坩埚置于250 mL 烧杯中,加入80 mL 热的三乙醇胺浸出,再用10 g/ L NaOH溶液洗出坩埚,并加热至沸,取
出稍冷,趁热过滤,用10 g/ L NaOH溶液洗涤烧杯和沉淀3 次,然后水洗。沉淀物用20 mL 5 mol/ L HCl 分3
次分解,溶解液转入100 mL 容量瓶中;滤纸用0. 5 mol/ LHCl 洗涤3 次,滤液合并于100 mL 容量瓶中,用去
离子水稀释至刻度,摇匀。准确移取一定量溶液,按文献7 的方法,用PMBP2甲苯溶液萃取,HCl 反萃取,
反萃液水相用25 mL 容量瓶承接,定容,经测定Th d 回收率为99. 1 %。以下按实验方法进行测定,结果见
表1。按上述分析步骤6 次标准加入回收实验的回收率在98. 5 %~10316 %之间。
第2期夏畅斌:催化光度法测定粉煤灰中微量钍19 9  
表1  粉煤灰样品中钍的测定结果(mg/ kg)
Table 1  Determination results of Th in fly ash samples
试样来源
Samples
推荐值
Recommended
本法测定值
Found
平均值
Average value
RSD
( %)
湘潭电厂粉煤灰Fly ash of Xiangtan power plant 24. 56 25. 01  24. 95  25. 86
24. 05  24. 80  25. 18 24. 98 2. 3
株州电厂粉煤灰Fly ash of Zhuzhou power plant 33. 15 33. 33  32. 55  33. 64
33. 11  32. 28  34. 04 33. 16 2. 0
华能电厂粉煤灰Fly ash of Huaneng power plant 30. 76 30. 34  31. 25  30. 88
30. 02  30. 77  30. 18 30. 57 1. 5
References
1  Xia Changbin(夏畅斌) ,He Xiangzhu(何湘柱) ,Li Deliang(李德良) . Industrial Water Treatment (工业水处理) ,2000 ,20(4) :20
~21 ,24
2  Xia Changbin (夏畅斌) ,He Xiangzhu (何湘柱) ,Li Deliang (李德良) . Research of Environmental Sciences (环境科学研究) ,
2001 ,14(2) :45~47
3  Li Qingyu(李晴宇) ,Wang Yanjun(王彦君) . Rare Metal Materials and Engineering (稀有金属材料与工程) ,1995 ,24 (4) :65~
70
4  Yuan Liming(袁黎明) ,Chen Xuexian(谌学先) ,Wu Hesong(吴鹤松) , Xu Yu (许 玉) , Zhang Sihong(张世鸿) , Xu Qiheng
(徐其亨) . Chinese J . Anal . Chem. (分析化学) ,1998 ,26(9) :1118~1120
5  Li Zubi (李祖碧) ,Wang Jialin(王加林) ,Xu Qiheng(徐其亨) . Chinese J . Anal . Chem. (分析化学) , 1996 ,24(8) :927~930
6  Pan Jiaomai (潘教麦) ,Zheng Jing(郑 静) ,Chen Jun(陈 骏) . Rock and Mineral Analysis (岩矿测试) ,1998 ,17(1) :37~39
7  Feng Guoning(封国宁) ,Chen Hongbo(陈红波) ,Li Tieqiu (李铁球) . Uranium Mining and Metallurgy (铀矿冶) ,1996 ,15 (3) :
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8  Cai Longfei (蔡龙飞) ,Chen Guoshu(陈国树) ,Li Wei (李 薇) . Journal of Nanchang University ( Natural Science) (南昌大学学
报(理科版) ) ,2002 ,26(2) :117~120
Determination of Trace Thorium in Fly Ash by
Catalytic Spectrophotometry
Xia Changbin
( School of Chemistry and Chemical Technology , Hunan University of Science and Technology , Xiangtan 411201)
Abstract  Trace Th d catalyzes strongly decolorization reaction of picraminicazochromotropic acid(PAACA) by oxi2
dizing with H2O2 in pH 2. 0 HNO3 solution ,the addition of emulsor OP can further increase the sensitivity of the re2
action and its catalytic extent is linear with the contents of Th d .Based on this study ,a catalysis spectrophotometric
method for determining trace Th d was developed. The results show that the maximun absorption of the color solution
is at 545 nm and the detection limits of the method is 0. 80μg/ L for Th d . Beer′s law is obeyed for Th d in the
range of 4. 0~120μg/ L ,and the recovery of standard addition of Th d is 9815 %~103. 6 %. Combined with 12
phenyl232methyl2benzoylpyrazolone262toluene extraction ,the method has been applied to the determination of trace
Th in fly ash with satisfactory results.
Keywords  Thorium ,fly ash ,picraminicazochromotropic acid ,catalytic spectrophotometry
(Received 9 December 2002 ; accepted 11 August 2003)

催化光度法测定粉煤灰中微量钍.PDF

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