利用磺酸基杯[n]芳烃检测季铵盐型阳离子表面活性剂的方法与流程

本发明属于表面活性剂的检测技术领域，涉及一种利用磺酸基杯[n]芳烃检测季铵盐型阳离子表面活性剂的方法。

背景技术：

杯芳烃作为继冠醚和环糊精之后的第三代超分子化合物，具有可调节的空腔结构和较多的功能化位点。因此可以通过调控杯芳烃上缘或下缘的官能团来提高其对客体分子的选择性。

季铵盐型阳离子表面活性剂一般都具有良好的乳化、润湿、洗涤、杀菌、柔软、抗静电和抗腐蚀等性能，因而被广泛应用于杀菌剂、织物柔软剂和抗静电剂等方面。但是，由于季铵盐型阳离子表面活性剂在工业洗涤和日用化工领域的广泛应用，工厂排放大量含季铵盐型阳离子表面活性剂的污水，对环境产生极大破坏，而且还对其他有毒物质的降解有抑制作用。因此，对季铵盐型表面活性剂的识别和检测变得至关重要。

中国专利申请cn101256174a公开了一种烷基季铵盐类阳离子表面活性剂的检测方法，利用气相色谱-质谱联用技术进行检测。检测过程中需利用索氏提取法或超声萃取法对所检测样品进行前处理，然后将前处理后的样品通过气相色谱-质谱联用仪进行一系列操作后进行检测。该方法检测过程繁琐，不仅需要对样品进行前处理还需要不断改变测试温度，不适用不能进行高温检测的物质。

中国专利申请cn103674912a公开了一种吡啶季铵盐阳离子表面活性剂的荧光检测方法，利用荧光光谱，以荧光染料cxt为荧光分子探针，以brij35胶束水溶液为介质，以tris-hcl或者hepes作为缓冲溶液，从常见阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂中单一选择性检测吡啶季铵盐阳离子表面活性剂。这种检测方法必须以brij35胶束水溶液为介质，以tris-hcl或者hepes作为缓冲溶液为前提，不能在水溶液进行检测，适用范围较窄。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种利用磺酸基杯[n]芳烃检测季铵盐型阳离子表面活性剂的方法。

单独的磺酸基杯[n]芳烃(sc[n])和季铵盐型阳离子表面活性剂都不会发射荧光，不具有荧光特性。发明人研究过程中，意外发现当磺酸基杯[n]芳烃与带相反电荷的季铵盐型阳离子表面活性剂结合形成超两亲分子后，能产生荧光，且在磺酸基杯[n]芳烃/季铵盐型阳离子表面活性剂复配体系中，季铵盐型阳离子表面活性剂的浓度越高，其荧光强度越高。

本发明中，所述的磺酸基杯[n]芳烃为本领域常规使用的磺酸基杯[n]芳烃，可以是磺酸基杯[4]芳烃，磺酸基杯[6]芳烃和磺酸基杯[8]芳烃等。

本发明中，所述的季铵盐型阳离子表面活性剂为本领域常规使用的季铵盐型阳离子表面活性剂，可以是十六烷基三甲基溴化铵(ctab)和十二烷基三甲基溴化铵(dtab)等。

具体地，上述利用磺酸基杯[n]芳烃检测季铵盐型阳离子表面活性剂的方法，包括以下步骤：

在待检测的溶液中，加入磺酸基杯[n]芳烃，荧光检测若产生荧光则说明待检测的溶液中含有季铵盐型阳离子表面活性剂；若不产生荧光则说明待检测的溶液中不含有季铵盐型阳离子表面活性剂。

进一步地，上述利用磺酸基杯[n]芳烃检测季铵盐型阳离子表面活性剂的方法，还可以检测待检测的溶液中季铵盐型阳离子表面活性剂的浓度，具体为：在待检测的溶液中，加入磺酸基杯[n]芳烃，荧光检测，根据磺酸基杯[n]芳烃/季铵盐型阳离子表面活性剂的摩尔比与荧光强度的关系式，计算得到待检测的溶液中季铵盐型阳离子表面活性剂的浓度。

更具体地，上述利用磺酸基杯[n]芳烃检测季铵盐型阳离子表面活性剂的方法中，检测体系中，对于sc[n]/ctab复配体系，sc[4]与ctab的摩尔比为3:2～3:14，sc[6]与ctab的摩尔比为3:2～1:6，sc[8]与ctab的摩尔比为3:2～1:8；对于sc[n]/dtab复配体系，sc[4]与dtab的摩尔比为3:10～3:70，sc[6]与dtab的摩尔比为3:10～3:40，sc[8]与dtab的摩尔比为3:10～1:10。

进一步地，上述利用磺酸基杯[n]芳烃检测季铵盐型阳离子表面活性剂的方法中，检测温度为20℃～50℃。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明首次发现磺酸基杯[n]芳烃与带相反电荷的季铵盐型阳离子表面活性剂结合形成超两亲分子后，得到的复配体系能产生荧光。采用简便的荧光分光光度计测试方法，即可在使用极少量的磺酸基杯[n]芳烃的前提下，在水系条件下，即能有效识别和检测季铵盐型阳离子表面活性剂，并且检测温度较低，不需要在高温下进行，适用范围广泛。

附图说明

图1为不同摩尔比的sc[4]/ctab复配体系的荧光光谱；

图2为不同摩尔比的sc[6]/ctab复配体系的荧光光谱；

图3为不同摩尔比的sc[8]/ctab复配体系的荧光光谱；

图4为不同摩尔比的sc[4]/dtab复配体系的荧光光谱；

图5为不同摩尔比的sc[6]/dtab复配体系的荧光光谱；

图6为不同摩尔比的sc[8]/dtab复配体系的荧光光谱；

图7为不同摩尔比的sc[4]/sds复配体系的荧光光谱；

图8为不同摩尔比的sc[6]/sds复配体系的荧光光谱；

图9为不同摩尔比的sc[8]/sds复配体系的荧光光谱；

图10为不同摩尔比的sc[4]/tx-100复配体系的荧光光谱；

图11为不同摩尔比的sc[8]/tx-100复配体系的荧光光谱。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步详述。

实施例1

(1)溶液的配置

sc[n]:在ph7.0、5mm磷酸盐缓冲溶液中配制2mmsc[n]母液；

ctab:在ph7.0、5mm磷酸盐缓冲溶液中配制20mmctab母液；

dtab:在ph7.0、5mm磷酸盐缓冲溶液中配制20mmdtab母液；

sds：在ph7.0、5mm磷酸盐缓冲溶液中配制20mm十二烷基硫酸钠(sds)母液；

tx-100：在ph7.0、5mm磷酸盐缓冲溶液中配制20mm辛基苯基乙烯醚(tx-100)母液。

(2)混合体系的制备

在sc[n]/ctab，sc[n]/dtab和sc[n]/sds混合体系中，所用的磷酸盐缓冲溶液ph值为7.0，测试温度为30℃，sc[n]的浓度为60μm，通过改变ctab、dtab、sds加入量分别调控sc[n]/ctab、sc[n]/dtab、sc[n]/sds的摩尔比。具体地，sc[n]/ctab复配体系中，sc[4]与ctab的摩尔比为3:2～3:14，sc[6]与ctab的摩尔比为3:2～1:6，sc[8]与ctab的摩尔比为3:2～1:8；sc[n]/dtab复配体系中，sc[4]与dtab的摩尔比为3:10～3:70，sc[6]与dtab的摩尔比为3:10～3:40，sc[8]与dtab的摩尔比为3:10～1:10；sc[n]/sds复配体系中，sc[n]与sds的摩尔比为3:20～1:20；在sc[n]/tx-100复配体系中，所用的磷酸盐缓冲溶液ph值为7.0，测试温度为30℃，tx-100的浓度为0.12mm，通过改变sc[n]加入量调控sc[n]/tx-100的摩尔比。具体地，sc[4]与tx-100的摩尔比为1:12～5:2；sc[8]与tx-100的摩尔比为1:12～1:1。

(3)荧光光谱的测定

使用荧光分光光度计，在30.0±0.1℃下，在300～600nm范围内用一个1×1cm²的石英池测量各混合体系的荧光光谱。激发波长为280nm。扫描速度为1200nm/min。响应时间为2.0s。工作电压为700v。检测各类表面活性剂与sc[n]形成的混合体系是否产生荧光，以及sc[n]/表面活性剂的摩尔比对产生的荧光强度的影响。sc[n]含量保持恒定(60μm)，激发狭缝和发射狭缝的宽度均为2.5nm。结果如图1～11所示。从图中可以看出，磺酸基杯[n]芳烃(sc[4]，sc[6]和sc[8])与带相反电荷的季铵盐型阳离子表面活性剂(ctab和dtab)结合形成超两亲分子后，能产生荧光，且在sc[n]/季铵盐型阳离子表面活性剂复配体系中，季铵盐型阳离子表面活性剂的浓度越高，其荧光强度越高。然而对于sc[n]/阴离子表面活性剂(sds)复配体系，不会产生荧光；对于sc[n]/非离子表面活性剂(tx-100)复配体系，sc[n]的加入会使得本身可以发生荧光的tx-100产生荧光猝灭。

具体地，对于空腔大小不同的杯芳烃，加入不同类型的表面活性剂，形成的混合体系的荧光影响不同：

(1)sc[n](n＝4,6,8)/ctab或sc[n](n＝4,6,8)/dtab：对于sc[n]/ctab混合体系，当sc[n]浓度为60μm时，随着ctab浓度的增大，混合体系的荧光强度也随之增大，并到达一定浓度后保持不变或略微下降；对于sc[n]/dtab混合体系，当sc[n]浓度为60μm时，随着dtab浓度的增大，混合体系的荧光强度也随之增大，并到达一定浓度后保持不变或略微下降。

(2)sc[n]/sds：对于sc[n]/sds混合体系，sds的加入并不会使荧光增强。

(3)sc[n]/tx-100：对于sc[n]/tx-100混合体系，tx-100是荧光发光的物质，杯芳烃的加入使得荧光被猝灭。

从不同类型的表面活性剂与磺酸基杯[n]芳烃(n＝4,6,8)形成的复配体系的荧光光谱可以看出，只有季铵盐阳离子表面活性剂(ctab和dtab)对杯芳烃有显著的荧光增强效果，并且在较大的浓度范围内都能起到作用。