混合膠束協同增效光度法測定陶瓷原料中鐵

湯家華 何 賀 杜 梅

（巢湖學院，安徽 巢湖 238000）

鐵及其化合物的含量是影響陶瓷白度的主要因素，要制備高質量的陶瓷，對陶瓷原料中鐵的分析檢測是十分重要的。目前，陶瓷原料中鐵的檢測方法主要有原子吸收光譜法[1-2]、X射線熒光法[3-4]、分光光度法和EDTA配位滴定法[5]，在分光光度法中，根據所用顯色劑的不同，又分為磺基水楊酸光度法[6]、DBC-偶氮胂光度法[7]和鄰菲啰啉光度法[8]。結晶紫-硫氰酸鉀為顯色劑測定鐵[9]已有報道，是在單一表面活性劑存在下（阿拉伯樹膠）進行的，體系受溫度的影響較大，且穩定時間較短。近年來，混合表面活性劑體系的應用越來越廣泛，混合表面活性劑體系對絡合物能夠起到協同增效的效果，使整個反應體系更加穩定[10]。研究發現：在酸性條件下，以阿拉伯樹膠-Triton X-100-CTMAB混合表面活性劑為介質，Fe（Ⅲ）-結晶紫-硫氰酸鉀締合物的最大吸收波長在540 nm；以PVA-Triton X-100-CTMAB混合表面活性劑為介質，締合物的最大吸收波長在482 nm，但后者的選擇性大大提高。本文討論了混合膠束（PVA+Triton X-100+CTMAB）協同增效光度法測定鐵的最佳條件，并成功應用于陶瓷原料中鐵含量的測定。

1 實驗部分

1.1 主要儀器與試劑

752型紫外-可見分光光度計（上海菁華科技儀器有限公司），T9CS型紫外可見分光光度計（北京普析通用儀器有限責任公司）。

鐵標準溶液：100 μg/mL；準確稱取硫酸鐵銨0.2159 g于100 mL的燒杯中，加入20 mL水和20 mL1:1的HCl，溶解后定量地轉移至250 mL的容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻，用時再稀釋為10 μg/mL工作液。

結晶紫溶液：2.0×10-4mol·L-1； 準確稱取0.0408 g結晶紫于250 mL燒杯中，加水溶解，移至500 mL容量瓶中，稀釋至刻度，定容，搖勻。

聚乙烯醇溶液：4g/L：稱取2.0000 g聚乙烯醇于500 mL燒杯中，加適量的水，加熱溶解冷卻至室溫，在500 mL容量瓶中定容。

Triton X-100+CTMAB 溶液：5 g/L+1 g/L；硫氰化鉀溶液：250 g/L。硫酸溶液：0.5 mol/L。

1.2 實驗方法

加入不大于50 μg鐵（Ⅲ）標準溶液或適量樣品液于25 mL容量瓶中，再依次加入硫酸溶液2.0 mL，硫氰酸鉀溶液2.0 mL，聚乙烯醇溶液4.0 mL，TritonX-100+CTMAB 2.0 mL， 結晶紫溶液5.0 mL，加水至刻度后搖勻，于482 nm處，用1 cm比色皿，以試劑空白為參比，測定吸光度。

2 結果與討論

2.1 吸收光譜

按照試驗方法配制顯色溶液，以試劑空白為參比，在400—600 nm波長范圍內進行光譜掃描,結果見圖1。試劑空白的最大吸收波長為590 nm，締合物的最大吸收波長為482 nm，為了有高的靈敏度，選擇482 nm為測定波長。

圖1 吸收曲線

2.2 試驗最佳條件的選擇

2.2.1 溶液的酸度對吸光度的影響

按實驗方法只改變硫酸溶液的用量，分別測定吸光度。結果表明：0.5 mol/L硫酸的用量在1.0—3.0 mL之間時吸光度最大且基本恒定，確定硫酸用量為2.0 mL。

2.2.2 表面活性劑的選擇及其對吸光度的影響

在這個體系中，如果不加表面活性劑，締合物的水溶性差，有沉淀析出，加入表面活性劑后，溶液變成透明清亮。討論了各種表面活性劑對體系的影響，如聚乙烯醇、阿拉伯樹膠、Triton X-100、TritonX-100+CTMAB，其中阿拉伯樹膠的增敏效果最好，其次是聚乙烯醇，但體系不是十分穩定，分別又加了Triton X-100+CTMAB后，兩個體系的穩定性大大提高，考慮以聚乙烯醇+Triton X-100+CTMAB為介質時，締合物的最大吸收波長在482 nm，體系的選擇性大大提高。因此選擇聚乙烯醇+TritonX-100+CTMAB混合表面活性劑作為體系的增溶、增敏、增穩劑。當聚乙烯醇的用量為4.0 mL，TritonX-100+CTMAB的用量為2.0 mL時，吸光度最大。

2.2.3 硫氰酸鉀對吸光度用量的影響

只改變硫氰酸鉀溶液，按實驗方法顯色，當硫氰酸鉀溶液的用量在2.0 mL時，吸光度最大，選擇硫氰酸鉀溶液的用量為2.0 mL。

2.2.4 結晶紫用量的影響

討論了結晶紫的用量可能對吸光度有影響。結果表明：當結晶紫的用量5.0 mL時，吸光度最大，故選擇結晶紫的用量為5.0 mL。

2.3 顯色時間及穩定時間

在室溫下（＜30℃），顯色反應即刻完成，吸光度至少在40 min內基本穩定。

2.4 共存離子的影響

對于20 μg Fe3+，當吸光度的誤差≤±5%時，各種離子的允許量（以mg計）：

K+，Na+，PO43-，Cl-（30）；Ca2+（20）；Mg2+（5）；Si（IV），Al3+（3）；Pb2+，Ni2+（0.2）；Zn2+（0.15）；Ti （Ⅳ）（0.1）；V（Ⅴ）（0.03），Mo（Ⅵ）（0.02）；Cu2+（0.005）。

2.5 工作曲線及線性范圍

在一組25 mL的容量瓶中，加入10 μg/mL的鐵溶液 1.00 mL、2.00 mL、3.00 mL、4.00 mL、5.00 mL，按照實驗方法顯色，以試劑空白為參比，測定各溶液的吸光度，以A-C繪制工作曲線，鐵含量在0～2 μg/mL范圍內與吸光度有良好的線性關系，回歸方程為A=0.7387C （μg/mL）+0.0126，相關系數r=0.9992，表觀摩爾吸光系數為4.1×104L·mol-1·cm-1。

2.6 樣品分析

準確稱取0.15 g左右陶瓷原料（高嶺土），制作成250 mL的樣品試液[11]。取適量的樣品試液于25 mL容量瓶中，按試驗方法進行測定，分析結果見表1。

表1 試樣分析結果及回收試驗（n=6）

[1]GB/T 4734-1996，陶瓷材料及制品化學分析方法[S].

[2]黃雨，葉瓊，孔德圣.火焰原子吸收光譜法測定碳酸鈣中鐵含量[J].輕工科技，2017，（5）：101.

[3]向清德，鄒華盈，郭曉明，等.X射線熒光法測定高嶺土中各元素的含量[J].陶瓷科學與藝術，2006，（12）：204-207.

[4]王傳勝，王美蘭，李建彬.甘肅某地區陶瓷原料的成分分析與評價[J].陶瓷，2016，（11）：32-36.

[5]GB/T 14563-2008，高嶺土及其試驗方法[S].

[6]蔡新安，章慧芳，李碩，等.磺基水楊酸分光光度法測定陶瓷原料中的微量鐵[J].中國陶瓷，2008，（11）：63-65.

[7]楊勇，羅川南，張瑾，等.陶瓷原料中微量鐵的快速測定[J].中國陶瓷，2000，（2）：45-46.

[8]傅翠梨，陳文瑞，郭阿明，等.鄰菲啰啉光度法測定高嶺土中可溶鐵和非可溶鐵[J].巖礦測試，2012，（4）：621-626.

[9]劉忠芳，劉紹璞，謝慈儀.硫氰酸鹽和結晶紫分光光度法測定痕量鐵[J].西南師范大學學報，1989，（4）：105-109.

[10]馮少良.混合表面活性劑對多芳烴的增溶作用機理及影響因素[D].杭州：浙江大學，2003.

[11]湯家華，李明玲.2-羥基-3-甲氧基苯基熒光酮分光光度法測定陶瓷原料中鈦[J].中國陶瓷，2009，（11）：54-55.