一种利用紫外‑可见分光光度法同时测定溶液中亚甲基蓝和二价铜离子的三波长光谱方法与流程

本发明涉及亚甲基蓝和二价铜离子的测定方法，具体涉及一种利用紫外-可见分光光度法同时测定溶液中亚甲基蓝和二价铜离子的三波长光谱方法。

背景技术：

亚甲基蓝和铜离子在工业中应用广泛，亚甲基蓝作为一种合成染料，经常被用于纺织印染厂，使织物着色，因此有大量废弃的染料随着废水排放到环境，其污染水体，特别是对水生生物的致畸，致癌，高毒性必须引起重视；而铜离子作为助染剂和合成染料的催化剂，在他们的功能实现之后，也进入废水系统，从而给环境带来严重的危害。特别是大量高浓度的含铜废水会杀死水处理系统内的微生物，引起代谢紊乱，危害水生生物。在一些开发新型吸附材料的研究中，需要评价材料的吸附性能，经常以亚甲基蓝作为模型化合物，来代表该吸附材料对有机物的吸附能力；而以铜离子的吸附性能的好坏来判断该吸附材料对无机重金属离子的吸附性能。因此，需要人为配制同时含有亚甲基蓝和铜离子的废水作为研究对象。在这种研究中，由于没有考虑到铜离子对亚甲基蓝的干扰，因此，利用665nm的吸光度来计算亚甲基蓝的浓度，其结果往往高于实际值(因为铜离子在665nm也有较强的吸收)，从而不能准确检测亚甲基蓝的浓度，不能准确评价吸附材料的吸附性能。

印染厂的废水必须经过处理，除掉亚甲基蓝和铜，使废水达到GB-8978-1996排放标准后才能排放。因此需要采用吸附、离子交换、膜分离、凝聚等物理化学方法将他们去除。去除效果的好坏则利用合适的检测方法来同时测量亚甲基蓝和铜。

目前较常见的铜离子检测方法包括原子吸收分光光度法、电感耦合等离子体原子发射光谱仪法、紫外可见分光光度法等，亚甲基蓝离子的检测方法主要为紫外可见分光光度法。由于原子吸收分光光度法、电感耦合等离子体原子发射光谱仪法主要是一种元素检测方法，他们无法区分一价铜离子和二价铜离子，因此会在检测中产生较大误差，且所使用的仪器一次性投入大，维护费用高，对检测人员的素质和业务能力要求更高，这些缺陷限制了其在一些小型监测站和分析中心的应用。特别是在新型吸附材料的研究中，铜离子和亚甲基蓝离子同时存在的双相体系中，要对水溶液进行两次取样，首先是用原子吸收分光光度法或电感耦合等离子体原子发射光谱仪法检测铜离子，而后取水样用紫外可见分光光度法检测亚甲基蓝，但由于铜离子在亚甲基蓝的最大吸光度处也有吸收，因此往往使得检测结果偏高。因此，一种简单、准确的可以同时检测两种物质含量的方法显得十分必要。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有检测技术的缺点和不足，弥补双相体系对二者同时检测的技术空白，提供一种快速、结果准确度高、操作简便的可同时检测亚甲基蓝和二价铜离子的方法，即一种利用紫外-可见分光光度法同时测定溶液中亚甲基蓝和二价铜离子的三波长光谱方法。

本发明中光程固定，吸光度与溶液浓度呈正比，满足比耳定律：

A＝abc

式中，a为吸光系数，b为光程(本发明中为1cm)，c为溶液浓度g/L

基于以上机理，用紫外分光光度仪检测一系列标准溶液。将所得的一系列吸光度值对对应的浓度做图，所得图的斜率即为吸光系数，进一步对比耳定律进行推导，即可得出亚甲基蓝和二价铜离子的浓度。

本发明是通过以下技术方案实现的。

一种利用紫外-可见分光光度法同时测定溶液中亚甲基蓝和二价铜离子的三波长光谱方法，包括如下步骤：

(1)建立标准曲线：准确称取一定量的亚甲基蓝和硫酸铜标准物质，分别配成亚甲基蓝和硫酸铜原液；量取一定体积原液，并稀释成一系列的亚甲基蓝和硫酸铜标准溶液；紫外分光光度法对单一标准溶液和混合标准溶液进行全波长扫描；以浓度为横坐标，吸光度为纵坐标作图得到三条标准曲线；所述混合标准溶液为亚甲基蓝和硫酸铜的混合液；

(2)方程的建立：根据步骤(1)中得到的标准曲线并结合比尔定律得出混合溶液中亚甲基蓝和铜离子浓度的计算公式；

(3)精密性和准确性验证实验：验证步骤(2)中得出的推导公式，对已知浓度的亚甲基蓝和硫酸铜混合样品测试吸光度，计算出两种物质的浓度，并分析结果的相对偏差；采用单波长和三波长光谱法测多组不同浓度混合溶液的吸光值，并计算加标回收率。

优选的，步骤(1)所述亚甲基蓝和硫酸铜原液的浓度分别为1g/L和10g/L。

优选的，步骤(1)所述全波长扫描的范围为350nm至1000nm；亚甲基蓝溶液的最大吸收波长为664nm，二价铜离子的最大吸收波长为810nm。

优选的，步骤(1)所述标准曲线是664nm处亚甲基蓝的标准曲线A，664nm和810nm处二价铜离子的标准曲线B和C。

优选的，步骤(2)中建立的方程都消除了418nm处基线漂移的影响。

优选的，步骤(3)中采用二倍稀释法，分别用单波长直接测定混合溶液中各组分的浓度，再用三波长法，对全波长数据进行处理后用推导公式计算得出664nm处亚甲基蓝和二价铜离子浓度。

优选的，步骤(3)所述测试的次数为六次；所述采用单波长和三波长光谱法测五组不同浓度混合溶液的吸光值。

本发明相对于现有的检测方法，具有以下优点：

1.本发明实现了对亚甲基蓝和二价铜离子的同时检测，为实验分析和监测提供了便利。

2.本方法消除了基线漂移和铜离子在664nm处对亚甲基蓝吸收的干扰，使结果更加准确可靠。

3.本方法精密度高，重现性好，检测结果可信度高。

4.分析法采用分光光度法，成本相对较低且简单易行。

附图说明

图1为亚甲基蓝和二价铜离子在350nm到1000nm范围内的特征吸收图谱。

图2为二价铜离子在664nm和810nm处的可见光吸收区A对浓度(g/L)作图得到的标准曲线图。

图3为亚甲基蓝在664nm处的可见光区A对浓度(g/L)得到的标准曲线图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述。

本发明所使用的实验仪器为：Hach6000水质分析分光光度计、1cm石英比色皿、分析天平。

本发明所使用的试剂：无水硫酸铜(分析纯)，亚甲基蓝(分析纯)

实施例1

三波长光谱法的建立

标准溶液的配制

硫酸铜标准溶液的配制：准确称取1g无水硫酸铜，用超纯水溶解后转移至100mL容量瓶，并稀释至刻度，得10g/L的母液。取一定量的母液分别稀释成1.4g/L,1.6g/L,1.8g/L,2.0g/L,2.2g/L的标准溶液。

亚甲基蓝标准溶液的配制：准确称取0.1000g亚甲基蓝，用超纯水溶解后转移至100mL容量瓶，并稀释至刻度，配成1g/L的母液。取1mL母液于100mL容量瓶中,稀释至标线得0.01g/L的亚甲基蓝溶液。分别取0.01g/L原液10mL,20mL,30mL,40mL于50mL容量瓶，加超纯水稀释至标线，可得0.002g/L,0.004g/L,0.006g/L,0.008g/L及原液为0.01g/L的标准溶液系列。

分光光度检测技术

以去离子水做空白，将上述标准溶液作为待测试样，分别在350nm至1000nm处进行全波长扫描检测，记录全部吸光度值，如图1所示。

对硫酸铜标准溶液波峰处(810nm)的数据进行处理，并对664nm处的数据进行处理(以浓度为横坐标，吸光度为纵坐标作图)，得到标准曲线B和标准曲线C，见图2；

对亚甲基蓝标准溶液在波峰处(664nm)的数据进行处理(以浓度为横坐标，吸光度为纵坐标作图)，得标准曲线A，见图3；

取标准曲线的斜率并结合比尔定律推导出混合溶液中亚甲基蓝的浓度。

根据比耳定律推导得出混合溶液中亚甲基蓝浓度的计算公式，以减掉铜离子的干扰。

实施例2

本发明方法的重现性和准确性

重复6次测定亚甲基蓝浓度为2mg/L和二价铜离子浓度为5g/L的混合溶液，亚甲基蓝和Cu²⁺的相对偏差分别为1.1％和0.5％，数据见表1。

分别将浓度为2、4、6、8、10mg/L亚甲基蓝溶液和浓度为1.4、1.6、1.8、2.0、2.2g/L Cu²⁺混合得到五种混合溶液，采用二倍稀释法，用单波长和三波长法计算两项体系中两种物质的加标回收率，数据见表2。

表1

RSD(％)为相对标准偏差。

表2

注：MB_added指添加的亚甲基蓝的浓度，MB _cal根据公式计算的亚甲基蓝浓度，mg/L.由表可知，本发明方法能更好的实现铜离子存在下亚甲基蓝的准确检测。