混合表面活性劑百里香酚藍分光光度法測定鈦

湯家華 林皖麗

摘要：以阿拉伯樹膠和溴化十六烷基三甲胺（CTMAB）混合表面活性劑為增敏、增穩劑，百里香酚藍為顯色劑，用分光光度法測定了水泥中鈦的含量。探討了鈦（Ⅳ）和百里香酚藍顯色反應條件，著重考察了不同的表面活性劑對體系的增敏和增穩作用。結果表明：磷酸介質中，阿拉伯樹膠和CTMAB存在下，鈦（Ⅳ）和百里香酚藍能生成一種紫紅色的配合物，配合物在553 nm波長處有最大吸收，Ti（Ⅳ）的質量濃度在0.08～0.72μg/mL范圍內服從比爾定律，表觀摩爾吸光系數為8.64×104 L·mol-1·cm-1。方法應用于水泥樣品中鈦的測定，結果滿意。

關鍵詞：混合表面活性劑；百里香酚藍；分光光度法；鈦

中圖分類號：O65文獻標志碼：A

鈦具有耐高溫、耐低溫、抗腐蝕性，以及高強度、低密度等特點。目前測定鈦的方法主要有電感耦合等離子體質譜法[1-2]、X射線熒光光譜法[3-4]、滴定法[5]、分光光度法[6-8]等，分光光度法因其具有快速簡便、重現性好、靈敏度高等優點被應用于鈦含量的測定[9-10]。百里香酚藍是棕綠色結晶性粉末，不溶于水，在不同溶液中呈現不同的顏色：溶于乙醇呈橙色，溶于稀堿液呈藍色。它的熔點在221℃～224℃范圍內。百里香酚藍不僅是酸堿指示劑[11-12]，還是一種顯色劑，酸度范圍為pH1.2～2.8，從紅色變為黃色；堿度范圍為pH8.1～9.7，從黃色到藍色；作為顯色劑在光度法分析中，已用于鈦[13]、鋅[14]、鐵[15]、硫脲[16]等物質的測定。混合表面活性劑的增穩、增敏在光度分析中已得到了應用[17-18]。本論述在有關文獻[13]基礎上，以百里香酚藍為顯色劑，用阿拉伯樹膠和溴化十六烷基三甲胺（CTMAB）混合表面活性劑代替單一的阿拉伯樹膠后，最大吸收波長由590 nm藍移至553 nm，不僅配合物的穩定性增強，且吸光度增大，表觀摩爾吸光系數高達8.64×104L·mol-1·cm-1，與文獻[13]（3.4×104L·mol-1·cm-1）相比，該方法的靈敏度提高了134%。

1實驗部分

1.1儀器和試劑

752紫外可見分光光度計（上海元析儀器有限公司）；T9CS雙光束紫外可見分光光度計（北京普析通用儀器有限責任公司）；FA2004N電子分析天平（上海菁海儀器有限公司）；1810-B石英自動雙重純水蒸餾器（金壇市精達儀器制造有限公司）。

Ti（Ⅳ）標準貯備液：1 mg/mL（國家有色金屬及電子材料分析測試中心）；Ti（Ⅳ）標準工作液：10μg/mL；移取5.0 mL Ti（Ⅳ）貯備液于500 mL的容量瓶中，用（5∶95）硫酸溶液定容；百里香酚藍乙醇溶液：0.5 g/L；酒石酸鉀鈉溶液：1 g/L；阿拉伯樹膠溶液：10 g/L；CTMAB溶液：10 g/L；H3PO4：3 mol/L；實驗所用試劑均為分析純，水為二次蒸餾水。

1.2實驗方法

移取適量T（iⅣ）標準工作液于25 mL容量瓶中，依次加入1g/L酒石酸鉀鈉1.0mL，0.5g/L百里香酚藍4.0mL，3 mol/L磷酸1.0 mL，10 g/L阿拉伯樹膠1.0 mL和10 g/L CTMAB溶液0.5 mL，用水定容至刻度、搖勻。靜置10 min后，用1 cm吸收池，以試劑空白為參比，在553 nm波長處測定吸光度。

2結果與討論

2.1吸收光譜

移取10μgTi（Ⅳ）標準工作液于25 mL容量瓶中，按實驗方法配制顯色溶液和相應的試劑空白溶液，測定兩種溶液在不同波長下的吸光度，并繪制吸收光譜如圖1所示。在稀磷酸介質中，Ti（Ⅳ）與百里香酚藍形成了紫紅色配合物，配合物的最大吸收峰在553 nm處，試劑空白為黃色，其最大吸收峰在443 nm，對比度為110 nm，在相同的環境下，顯色溶液與試劑空白色差特別大，為了使方法有高的靈敏度，選553 nm為測定波長。

2.2酸的影響

試驗了硫酸、磷酸、鹽酸等酸性介質對顯色反應的影響。結果表明：在酸度相近情況下，磷酸介質中顯色反應的靈敏度明顯高于硫酸和鹽酸，因此，確定磷酸為反應介質。當3 mol/L磷酸溶液的用量在0.5～2.0 mL時，配合物的吸光度基本不變，則確定磷酸溶液用量為1.0 mL。

2.3顯色劑（百里香酚藍）用量

移取10μgTi（Ⅳ）于25 mL容量瓶中，加入不同量的百里香酚藍乙醇溶液，按實驗方法加其它試劑，結果表明：當百里香酚藍的用量為4.0 mL時，吸光度最大。故確定百里香酚藍乙醇溶液的用量為4.0 mL。

2.4表面活性劑種類及其用量

試驗了單一的離子表面活性劑Tritonx-100、CT？ MAB、阿拉伯樹膠及阿拉伯樹膠和CTMAB混合表面活性劑對體系的作用。結果表明：加入Tritonx-100時，吸光度基本無變化；加入CTMAB、阿拉伯樹膠時，吸光度略有增大，但顯色體系不穩定；加入阿拉伯樹膠和CT？ MAB混合表面活性劑時，不僅吸光度明顯增大且配合物的穩定性增強，所以在反應體系中加入了阿拉伯樹膠+CTMAB混合表面活性劑。當阿拉伯樹膠用量為 1.0 mL、CTMAB用量為0.5 mL時，配合物的吸光度最大且基本不變。所以實驗選取阿拉伯樹膠和CTMAB的體積分別為1.0 mL和0.5 mL

2.5酒石酸鉀鈉用量的影響

為了提高顯色反應的選擇性，實驗時加入酒石酸鉀鈉掩蔽劑，并討論了酒石酸鉀鈉用量對實驗結果的影響，當酒石酸鉀鈉的用量在0.5～3.0 mL之間時，吸光度基本不變，確定酒石酸鉀鈉的用量為1.0 mL。

2.6反應時間

實驗表明：在常溫下，Ti（Ⅳ）與百里香酚藍顯色反應瞬間完全，生成一種紫紅色的配合物，吸光度在0.5 h內基本穩定。

2.7共存離子的影響

考慮到實驗測定水泥樣品中的鈦，對水泥樣品中共存離子進行了干擾實驗的測定。對于10μgTi（Ⅳ），當相對誤差≤±5%時，共存離子的允許量（mg）為：Mg2+（30），Na+、K+（10），Cu2+（3），NO3-（2），Ca2+、Ba2+、Al3+（1），Zn2+（0.5），Fe3+、Mn2+（0.1），Ni2+（0.05）。

2.8工作曲線

在7只25 mL容量瓶內分別加入不同量的Ti（Ⅳ）標準溶液，以試劑空白為參比，在波長553nm處分別測定不同濃度溶液的吸光度，結果表明：Ti（Ⅳ）含量在0.08～0.72μg/mL時與吸光度有良好的線性關系，線性回歸方程為A=0.0722C（μg/25 mL）+0.1322，相關系數r=0.9988，表觀摩爾吸光系數為8.64×104L·mol-1·cm-1。

3樣品分析

準確稱量0.5 g左右水泥樣品，按文獻[13]制作成250 mL水泥樣品試液。在25 mL容量瓶中，加入1.00 mL水泥樣品試液，按實驗方法再依次加入其它試劑，顯色后測定吸光度，利用工作曲線計算水泥樣品中鈦的含量，分析結果見表1和表2所列。

4結論

本論述在磷酸介質中，用阿拉伯樹膠和CTMAB混合表面活性劑，以百里香酚藍為顯色劑，研究了Ti（Ⅳ）與百里香酚藍最佳顯色條件。配合物的最大吸收波長為553 nm，表觀摩爾吸光系數高達8.64×104L·mol-1·cm-1，在體系中用阿拉伯樹膠和CTMAB混合表面活性劑，不僅穩定性增強，且方法的靈敏度提高了134%。該方法用于水泥樣品中鈦含量的測定時，測定結果與標準值相近、準確度高、精密度好。

參考文獻：

[1]宋茂生，張鑫，范鵬飛，等.陰離子交換分離-電感耦合等離子體質譜法測定鈦鐵礦中的鈾、釷[J].理化檢驗（化學分冊），2020，56（6）：650-654.

[2]程祎，王琳，張芳，等.高壓密閉消解-電感耦合等離子體質譜法測定鈦鐵礦中39種主次元素[J].冶金分析，2021，41（9）：24-33.

[3]顧強，王彬果，冀麗英，等.熔融制樣-X射線熒光光譜法測定鈦鐵合金中主量元素[J].冶金分析，2021，41（4）：53-58.

[4]顧強，王彬果，冀麗英，等.熔融制樣-X射線熒光光譜法測定鈦鐵合金中主量元素[J].冶金分析，2021，41（4）：53-58.

[5]李甜，田新，胡夢橋，等.紙上色層分離-硫酸鐵銨滴定法測定鈦鋁鈮合金中鈦的含量[J].化學試劑，2021（5）：676-679.

[6]田倫富，代以春，鄒德霜，等.過氧化氫分光光度法測定鎳鈦鈮合金中鈦[J].冶金分析，2020，40（5）：26-30.

[7]田倫富，楊強，代以春，等.二安替比林甲烷分光光度法測定釩基合金中鈦含量[J].理化檢驗（化學分冊），2017，53（10）：1229-1231.

[8]豆衛全，高明，夏培民，等.分光光度法分步測定高純硅鐵中鋁鈦磷[J].冶金分析，2019，39（7）：71-76.

[9]湯家華，汪淼. 5′-硝基水楊基熒光酮分光光度法測定水泥中微量鈦[J].光譜實驗室，2011（4）：1796-1799.

[10]李剛，徐剛，邱會東.鈦（Ⅳ）-甘露醇-鄰苯三酚紅-溴化十六烷基三甲基銨四元體系分光光度法測定鋼中微量鈦[J].冶金分析，2006（5）：78-80.

[11]董禮男，朱春要，張良芬，等.氟硅酸鉀沉淀-酸堿滴定法測定超低碳碳化稻殼中二氧化硅[J].中國測試，2015（8）：48-51.

[12]姜艷萍.藥用氫氧化鈉含量測定的實驗條件優化[J].黔南民族醫專學報，2015，28（4）：239-240.

[13]金文斌.百里香酚藍分光光度法測定鋁合金中鈦[J].冶金分析，2018，38（12）：75-78.

[14]金文斌，李夢涵.百里香酚藍光度法測定水中痕量鋅（Ⅱ）[J].冶金分析，2019，39（7）：77-80.

[15]金文斌.百里香酚藍分光光度法測定大米中鐵（Ⅱ）[J].南通職業大學學報，2020（2）：90-93.

[16]蔡志剛，金俏，王園朝.催化動力學光度法測定果汁中痕量硫脲含量[J].化學研究與應用，2013，25（11）：1497-1501.

[17]湯家華，何賀，杜梅.混合膠束協同增效光度法測定陶瓷原料中鐵[J].巢湖學院學報，2017，19（6）：46-48.

[18]王愛榮，祖利利.混合膠束協同增溶增敏光度法測定鋅錠中的微量銅[J].光譜實驗室，2007（6）：1181-1184.