一种基于铝-铬菁r显色体系检测f-的方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于铝-铬菁R显色体系检测F-的方法，该方法包括显色体系与各阴离子显色反应的研究、显色体系与各阴离子吸收光谱、测定时间对显色反应的影响、测定温度对显色反应的影响，测定酸碱度对显色反应的影响、绘制标准曲线、对已知混合样进行回收率试验。本发明利用铝-铬菁R显色体系，降低了干扰；用于工业废水中无机可溶性氟离子含量的测定操作简便快捷，可通过裸眼识别颜色变化确定氟离子是否超标；氟离子含量在1×10-4～3×10-4mol/L范围内呈线性关系，可进行定量分析，稳定性好，准确度高；本发明无污染，有利于对环境保护。
【专利说明】—种基于绍-铬菁R显色体系检测F-的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于化学检测领域，尤其涉及一种基于铝-铬菁R显色体系在水溶液中裸眼识别及检测F-的方法。
【背景技术】
[0002]氟是人体必需的微量元素之一，它以氟离子的形式广泛分布于土壤、水和动植物体中。适量的氟对促进牙齿和骨骼的生长具有重要作用，但过量的摄入氟，会对人体产生危害，引起“釉斑牙”或骨骼钙代谢絮乱等氟沉着。因此对F-的检测不仅在人体生命科学研究领域有重要地位，在环境化学及医学等方面也是人们关注的热点。然而目前已发展的多种F-离子传感器其识别过程大多是在有机相或半水相中进行，这极大的限制了其对F-离子识别研究的应用范围。
【发明内容】
[0003]本发明公开了一种基于铝-铬菁R显色体系检测F_的方法，旨在解决目前已发展的多种F-离子传感器其识别过程大多是在有机相或半水相中进行，极大的限制了其对F-离子识别研究的应用范围的问题。
[0004]本发明是这样实现的，一种基于铝-铬菁R显色体系检测F-的方法，所述的基于铝-铬菁R显色体系检测F-的方法包括如下步骤:[0005]步骤一、显色体系与各阴离子显色反应的研究，移取事先配制好的显色溶液，分别加入 KF、Na2CO3^ NaAc, Na2SO4, Na2SO3^ NaN03> NaNO2, NaCl, NaBr 的水溶液，溶液颜色由蓝色变为紫红色，则主体为KF ；
[0006]步骤二、显色体系与各阴离子吸收光谱，用同步骤一相同的方法配制一系列显色体系与不同阴离子的水溶液，使得各种阴离子钠盐的浓度均为2X10_3mol 于室温条件下用Cary50型紫外可见分光光度计在200到800纳米范围内进行扫描吸收光谱，以水为参比；
[0007]步骤三、测定时间对显色反应的影响，对原显色体系溶液及含F—离子的显色体系在不同时间段内吸光度，以研究时间对显色反应的影响，时间间隔为I小时，2小时，5小时，8小时的吸光度测定结果；
[0008]步骤四、测定温度对显色反应的影响，步骤三中的原显色体系溶液及含F—离子的显色体系，静置50分钟后，分别于10°C，20°C，30°C，40°C，50°C下显色十分钟，测定吸光度；
[0009]步骤五、测定酸碱度对显色反应的影响，通过加入不同量的NaOH或HCl溶液考察检测体系在不同PH条件下的显色效果；
[0010]步骤六、对氟离子浓度为IX 10_4mol/L、l.5X 10_4mol/L、2.0X 10_4mol/L、
2.5X l(T4mol/L、3X l(T4mol/L、4X l(T4mol/L的标准溶液进行显色测定，绘制标准曲线；
[0011]步骤七、对已知混合样进行回收率试验。
[0012]进一步，所述的显色体系与各阴离子显色反应的研究的具体步骤如下:移取事先配制好的5.4ug/ml的Al标准溶液30ml、2X l(T4mol/L的铬菁R溶液20ml、0.1000mol/L的溴化十二烷基三甲胺溶液20ml、0.5000mol/L且PH为5~7的六次亚甲基四铵缓冲溶液20ml混合配制成显色溶液；分别移取4ml显色液于一系列IOml比色管中，再分别加入2ml溶液浓度均为 0.01 OOmoI/L 的 KF、Na2C03> NaAc, Na2SO4, Na2S03> NaN03、NaNO2, NaCl、NaBr 的水溶液，并用蒸馏水定容至IOml刻度，摇匀，静置50分钟，观察显色体系在不同阴离子存在时的颜色变化。
[0013]进一步，所述的测定酸碱度对显色反应的影响的具体方法如下:
[0014]当PH < 4.5时，所有溶液颜色均变为粉红色，无识别，而当PH > 7时，所有阴离子溶液开始变为淡黄色，只有当5 < PH < 7时，显色液及其它阴离子溶液呈现蓝色，加入氟离子的溶液呈现粉红色，达到选择性识别的目的，所以选择5.5≤PH≤6.5为最佳检测环境。
[0015]进一步，所述 的测定温度对显色反应的影响，当温度在10°C和20°C时吸光度最大，当温度高于30°C时吸光度开始明显降低。
[0016]效果汇总
[0017]本发明通过显色体系与各阴离子显色反应的研究、显色体系与各阴离子吸收光谱、测定时间对显色反应的影响、测定温度对显色反应的影响，测定酸碱度对显色反应的影响、绘制标准曲线及对已知混合样进行回收率试验的研究显示铝-铬菁R显色体系在水相中对F-具有高度的选择性以及裸眼识别的显色效果，可应用于以下两方面:水质的检测，Al标准溶液(5.4ug/ml)30ml，铬菁R溶液(2X lO—mol/L) 20ml，溴化十二烷基三甲胺溶液(0.1000mol/L)20ml，六次亚甲基四铵缓冲溶液(0.5000mol/L, PH为5~7) 20ml混合配制成显色溶液；取配好的显色液1.5mL于IOmL比色管，再加入SmL待测水样，定容，10分钟后观察比色管中溶液颜色变化，溶液颜色由蓝色变成紫红色，说明待测水体中F_含量超标(大于10mg/L);若/溶液颜色无明显变化，则说明待测水体中F_含量不超标。水中F-含量测定:于一系列IOml比色管中按照显色液3.6ml,待测液1.6ml然后以水定容,对一系列氟离子的标准溶液进行显色测定，结果表明，氟离子含量在I X IO-4~3X 10_4mol/L范围内呈线性关系，回收率良好，可用于水样及牙膏中F-含量测定。
[0018]本发明的基于铝-铬菁R显色体系检测F-的方法的有益效果如下:
[0019](I)选择性好，利用铝-铬菁R显色体系，常见阴离子不会与Al3+配位，实验干扰较小。
[0020](2)本发明用于工业废水中无机可溶性氟离子含量的测定操作简便快捷，可通过裸眼识别颜色变化确定氟离子是否超标，
[0021](3)本发明的氟离子含量在IXKT4~3Xl(T4mol/L范围内呈线性关系，可进行定量分析，稳定性好，准确度高。
[0022](4)无污染，有利于对环境保护。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1是本发明实施例提供的基于铝-铬菁R显色体系检测F-的方法的流程图。【具体实施方式】
[0024]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0025]图1示出了本发明的基于铝-铬菁R显色体系检测F_的方法的流程，如图所示本发明是这样实现的，一种基于铝-铬菁R显色体系检测F-的方法使用的实验仪器包括:紫外-可见吸收光谱仪(Cary50), Icm石英比色皿；
[0026]实验试剂包括:国家标准物质研究中心提供的1000 U g/mL的Al标准溶液，上海思域化工科技有限公司提供的铬菁R(ECR，天津市登丰化学品有限公司提供的六次甲基四铵，天津市光复精细化工研究所提供的溴化十二烷基三甲基铵(DTAB)，所用阴离子均为分析纯的相应钠盐，溶剂均为自制的蒸馏水。
[0027]一种基于铝-铬菁R显色体系检测F-的方法包括如下步骤:
[0028]SlOl:显色体系与各阴离子显色反应的研究，移取事先配制好的显色溶液，分别加A KF、Na2CO3^ NaAc, Na2SO4, Na2SO3^ NaN03> NaNO2, NaCl, NaBr 的水溶液，溶液颜色由蓝色变为紫红色，则主体为KF ；
[0029]S102:显色体系与各阴离子吸收光谱，用同步骤一相同的方法配制一系列显色体系与不同阴离子的水溶液，使得各种阴离子钠盐的浓度均为2X10_3mol 于室温条件下用Cary50型紫外可见分光光度计在200到800纳米范围内进行扫描吸收光谱，以水为参比；
[0030]S103:测定时 间对显色反应的影响，对原显色体系溶液及含r离子的显色体系在不同时间段内吸光度，以研究时间对显色反应的影响，时间间隔为I小时，2小时，5小时，8小时的吸光度测定结果；
[0031]S104:测定温度对显色反应的影响，步骤三中的原显色体系溶液及含F—离子的显色体系，静置50分钟后，分别于10°C，20°C，30°C，40°C，50V下显色十分钟，测定吸光度；
[0032]S105:测定酸碱度对显色反应的影响，通过加入不同量的NaOH或HCl溶液考察检测体系在不同PH条件下的显色效果；
[0033]S106:对氟离子浓度为 IX l(T4mol/L、l.5X l(T4mol/L、2.0X l(T4mol/L、
2.5X l(T4mol/L、3X l(T4mol/L、4X l(T4mol/L的标准溶液进行显色测定，绘制标准曲线；
[0034]S107:对已知混合样进行回收率试验。
[0035]进一步，所述的SlOl中显色体系与各阴离子显色反应的研究的具体步骤如下:移取事先配制好的5.4ug/ml的Al标准溶液30ml、2 X 10_4mOl/L的铬菁R溶液20ml、
0.1000mol/L的溴化十二烷基三甲胺溶液20ml、0.5000mol/L且PH为5~7的六次亚甲基四铵缓冲溶液20ml混合配制成显色溶液；分别移取4ml显色液于一系列IOml比色管中，再分别加入 2ml 溶液浓度均为 0.01 OOmoI/L 的 KF、Na2C03> NaAc^Na2SO4, Na2S03> NaN03、NaNO2,NaCUNaBr的水溶液，并用蒸馏水定容至IOml刻度，摇匀，静置50分钟，观察显色体系在不同阴离子存在时的颜色变化；
[0036]进一步，S105中测定酸碱度对显色反应的影响的具体方法如下:
[0037]当PH < 4.5时，所有溶液颜色均变为粉红色，无识别。而当PH > 7时，所有阴离子溶液开始变为淡黄色，也无识别。只有当5 < PH < 7时，显色液及其它阴离子溶液呈现蓝色，加入氟离子的溶液呈现粉红色，达到选择性识别的目的。所以选择5.5≤PH≤6.5为最佳检测环境。[0038]进一步，S104的测定温度对显色反应的影响，当温度在10°C?20°C时吸光度最大，当温度高于30°C时吸光度明显降低。选择温度条件为室温(20°C )。
[0039]在烷基三甲胺类阳离子表面活性剂存在下，当PH在5.5?6.5范围内时，向显色体系中加入等量的CO广，Cl_，Ac, sot, SO广，N03_，N02_，Br_的水溶液时，显色液颜色和吸收光谱并无明显变化，说明该显色体系对这几种阴离子没有明显作用室，温条件下铝与铬菁R形成稳定的蓝色配合物，当加入氟离子后，由于竞争取代，氟离子与Al3+结合形成稳定的无色配合物，溶液颜色由蓝色变为铬菁R自身的红色，紫外吸收光谱也发生显著性变化，从而实现对水溶液中氟离子的识别与检测。
[0040]由于铝-铬菁R显色体系在水相中对F-具有高度的选择性以及裸眼识别的显色效果，因此该体系可应用于以下两方面:水质的检测，Al标准溶液(5.4ug/ml)30ml，铬菁R溶液(2X10-4mol/L)20ml，溴化十二烷基三甲胺溶液(0.lOOOmol/L) 20ml，六次亚甲基四铵缓冲溶液(0.5000mol/L, PH为5?7) 20ml混合配制成显色溶液。取配好的显色液1.5mL于IOmL比色管，再加入8mL待测水样，定容，10分钟后观察比色管中溶液颜色变化，溶液颜色由蓝色变成紫红色，说明待测水体中F_含量超标(大于10mg/L).若/溶液颜色无明显变化，则说明待测水体中F_含量不超标。水中F_含量测定:于一系列IOml比色管中按照显色液3.6ml，待测液1.6ml然后以水定容，对一系列氟离子的标准溶液进行显色测定，结果表明，氟离子含量在1X10_4?3X10_4mol/L范围内呈线性关系，回收率良好，可用于水样及牙膏中F-含量测定。
[0041]上述虽然结合附图对本发明的【具体实施方式】进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性的劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种基于铝-铬菁R显色体系检测F-的方法，其特征在于，所述的基于铝-铬菁R显色体系检测F—的方法包括如下步骤: 步骤一、显色体系与各阴离子显色反应的研究，移取事先配制好的显色溶液，分别加入KF、Na2CO3、NaAc、Na2S04、Na2SO3、NaNO3、NaNO2、NaCl、NaBr 的水溶液，溶液颜色由蓝色变为紫红色，则主体为KF ； 步骤二、显色体系与各阴离子吸收光谱，用同步骤一相同的方法配制一系列显色体系与不同阴离子的水溶液，使得各种阴离子钠盐的浓度均为2X10_3mol 于室温条件下用Cary50型紫外可见分光光度计在200到800纳米范围内进行扫描吸收光谱，以水为参比； 步骤三、测定时间对显色反应的影响，对原显色体系溶液及含F—离子的显色体系在不同时间段内吸光度，以研究时间对显色反应的影响，时间间隔为I小时，2小时，5小时，8小时的吸光度测定结果； 步骤四、测定温度对显色反应的影响，步骤三中的原显色体系溶液及含F—离子的显色体系，静置50分钟后，分别于I (TC，20 0C，30°C，40 °C，50 °C下显色十分钟，测定吸光度； 步骤五、测定酸碱度对显色反应的影响，通过加入不同量的NaOH或HCl溶液考察检测体系在不同PH条件下的显色效果； 步骤六、对氟离子浓度为 lXl(T4mol/L、l.5Xl(T4mol/L、2.0Xl(T4mol/L、2.5X l(T4mol/L、3X l(T4mol/L、4X l(T4mol/L的标准溶液进行显色测定，绘制标准曲线； 步骤七、对已知混合样进行回收率试验。
2.如权利要求1所述的基于铝-铬菁R显色体系检测F-的方法，其特征在于，所述的显色体系与各阴离子显色反应的研究的具体步骤如下:移取事先配制好的5.4ug/ml的Al标准溶液30ml、2 X IO-4Hi01/L的铬菁R溶液20ml、0.1000mol/L的溴化十二烷基三甲胺溶液20ml,0.5000mol/L且PH为5~7的六次亚甲基四铵缓冲溶液20ml混合配制成显色溶液；分别移取4ml显色液于一系列IOml比色管中，再分别加入2ml溶液浓度均为0.0100mol/L的 KF、Na2C03> NaAc, Na2SO4, Na2S03> NaN03> NaNO2, NaCl, NaBr 的水溶液，并用蒸馏水定容至IOml刻度，摇匀，静置50分钟，观察显色体系在不同阴离子存在时的颜色变化。
3.如权利要求1所述的基于铝-铬菁R显色体系检测F-的方法，其特征在于，所述的测定酸碱度对显色反应的影响的具体方法如下: 当PH < 4.5时，所有溶液颜色均变为粉红色，无识别，而当PH > 7时，所有阴离子溶液开始变为淡黄色，只有当5 < PH < 7时，显色液及其它阴离子溶液呈现蓝色，加入氟离子的溶液呈现粉红色，达到选择性识别的目的，所以选择5.5≤PH≤6.5为最佳检测环境。
4.如权利要求1所述的基于铝-铬菁R显色体系检测F-的方法，其特征在于，所述的测定温度对显色反应的影响，当温度在10°C和20°C时吸光度最大，当温度高于30°C时吸光度开始明显降低。
【文档编号】G01N21/78GK103743737SQ201410030536
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2014年1月17日 优先权日:2014年1月17日
【发明者】庞海霞, 葛红光 申请人:陕西理工学院