专利名称：基于烷基终端电极的电化学检测溶液中阳离子表面活性剂的方法
技术领域：
本发明属于电化学检测表面活性剂领域，特别涉及基于烷基终端电极的电化学检测溶液中阳离子表面活性剂的方法，该检测方法可应用于环境监测。
背景技术：
表面活性剂是含有疏水基和亲水基的双亲分子，能够在较低浓度下改变(通常降低)液体表面或两相间界的性质，具有润湿、分散、乳化、增溶、起泡、消泡、洗涤、润滑、防腐、杀菌等作用。它广泛应用于工业、农业、建筑业、医药以及日常生活中，是一类品种多样、 用途广泛的精细化工产品。各种化学合成的表面活性剂通常按其分子结构中带电性的特征分为阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和非离子表面活性剂。表面活性剂使用后未经妥善处理即排放到河流、海洋等自然水体中，常造成水体污染，同时消耗了水中的溶解氧， 影响了水体质量。此外，在各种表面活性剂当中，阳离子表面活性剂的生物毒性使其降解受阻，尤其是吡啶盐型阳离子表面活性剂分解性较差，对环保不利。因此，研究其检测技术尤为重要。目前检测表面活性剂的方法主要是分光光度法、液相色谱法和电化学方法；其中电化学方法操作便捷、价格低廉，能实现样品的在线分析，在实际应用方面有着很好的发展前景。现有报道的电化学检测表面活性剂的方法大多是将混有活性物质的高分子涂膜在碳素类电极上制成离子选择电极，将其作为工作电极对表面活性剂进行电位分析(见表1)， 表面活性剂的检出限可达到10-7-10-6mol/L ；但是此类方法普遍存在电极使用寿命短、活性物质易流失、干扰严重等缺点。其中，TAKASHI M. (Microchim Acta，2002，140 :227-231)以阳离子交换剂四(3，5-2(三氟甲基)苯基)硼酸钠为活性物质制成阳离子表面活性剂选择电极，并用于测定十二烷基三甲基溴化铵，检出限达到4X10_7mol/L，其缺陷为受其它阳离子表面活性剂及类似物质干扰严重、电极使用前需预处理O天)、响应时间较长0分钟)、电活性物质昂贵。表1.各种离子选择电极对表面活性剂的电位分析
权利要求
1.一种基于烷基终端电极的电化学检测溶液中阳离子表面活性剂的方法，所述方法是在电化学工作站上进行的，其特征是向PH = 4. 7的醋酸缓冲液中加入阳离子表面活性剂，分别得到已知不同浓度的阳离子表面活性剂标准溶液和未知阳离子表面活性剂浓度的待测溶液；配制不含阳离子表面活性剂的pH = 4. 7的醋酸缓冲液的空白溶液； 所述的pH = 4. 7的醋酸缓冲液为含质量浓度为20%的丙酮、5mM的铁氰化钾、0. IM的 KCUpH = 4. 7的0. 25M的醋酸/醋酸钠水溶液；在室温下，以碳原子数为8的烷基终端电极作为工作电极，以钼电极作为对电极，以 Ag/AgCl电极作为参比电极；以得到的已知不同浓度的阳离子表面活性剂溶液作为标准溶液、以得到的不含阳离子表面活性剂的PH = 4. 7的醋酸缓冲液作为空白溶液、以得到的未知浓度的阳离子表面活性剂溶液作为待测溶液，对上述空白溶液、已知不同浓度的阳离子表面活性剂标准溶液和待测溶液分别进行循环伏安测定；所述的循环伏安测定已知不同浓度的阳离子表面活性剂标准溶液、空白溶液和待测溶液时，工作电极相对于参比电极的电压的扫描范围为-0. 4 0. 6V，扫速为lOOmv/s ；分别得到空白溶液、已知不同浓度的阳离子表面活性剂标准溶液和待测溶液的循环伏安曲线；从测定标准溶液得到的循环伏安曲线中选取铁氰化物的还原峰峰形最好的还原峰所对应的电压值定义为测量电压；从空白溶液的循环伏安曲线上读取上述测量电压所对应的电流值，定义为空白值Itl ；已知不同浓度的阳离子表面活性剂标准溶液的循环伏安曲线在上述测量电压位置所对应的电流值，分别作为已知不同浓度的阳离子表面活性剂标准溶液中铁氰化物的还原电流值I ；已知不同浓度的阳离子表面活性剂标准溶液中铁氰化物的还原电流值I与空白值Itl的绝对值差分别为已知不同浓度的阳离子表面活性剂标准溶液中铁氰化物的还原电流的增强值ΔΙ，ΔΙ = Il-Il0 ；使用数据处理软件对上述已知不同浓度的阳离子表面活性剂标准溶液中铁氰化物的还原电流值I和已知不同浓度的阳离子表面活性剂标准溶液中铁氰化物的还原电流的增强值ΔΙ进行数据处理以ΔΙ的对数IogAI为纵坐标(y)，以已知不同浓度的阳离子表面活性剂(CS)的浓度值([CS])的对数(log[CS])为横坐标(χ)作图，得到一系列数据点，连接数据点得到曲线，若上述曲线中含有至少有4个数据点的线性部分，则上述线性部分即为阳离子表面活性剂定量检测的标准曲线，对标准曲线上的数据点进行线性拟合得到线性方程y = a+bx，即IogAI = a+blog[CS]，其中，a、b为常数，且b为正数；从得到的未知浓度的阳离子表面活性剂溶液的循环伏安曲线中读出与测量电压对应的还原电流值Ix，由ΔΙχ= Ij-Il0I计算得到未知浓度的阳离子表面活性剂溶液的还原电流值Ix与空白值Itl的绝对值差值，即未知浓度的阳离子表面活性剂溶液中铁氰化物的还原电流的增强值AIxJf八1!￡代入上述标准曲线的线性方程7 =針1^，即IogAI = a+blog[CS]，得到IogAIx = a+blog[CS]x ；通过计算求得[CS]X，即待测溶液中阳离子表面活性剂溶液的浓度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述的阳离子表面活性剂为吡啶型阳离子表面活性剂或季铵盐型阳离子表面活性剂。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述的循环伏安测定已知不同浓度的阳离子表面活性剂标准溶液、空白溶液和待测溶液时，工作电极相对于参比电极的电压的扫描范围为-0. 2 0. 6V。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述的碳原子数为8的烷基终端电极作，是利用化学修饰的方法制备得到的将平板电极基底洗净后，用电镀的方法在其表面修饰一层颗粒尺寸为80 100纳米的金颗粒；所述的电镀是在电化学反应装置中采用三电极体系，以平板电极基底作为工作电极，钼电极作为对电极，Ag/AgCl电极作为参比电极，室温下进行电镀；电镀液为含有 0. 25mM氯金酸及0. 25M硫酸的水溶液；电镀电压相对于参比电极的电压为-0. 4V ；得到沉积有一层颗粒尺寸为80 100纳米的金颗粒的平板电极基底；将上述表面沉积有金颗粒的平板电极基底浸泡于浓度为IOmM辛硫醇的乙醇溶液中，室温下放置过夜，取出后再用乙醇浸泡，洗去多余的辛硫醇分子，得到碳原子数为8的烷基终端电极。
5.根据权利要求4述的方法，其特征是所述的平板电极基底的洗净，是将平板电极基底依次在水、乙醇、丙酮中各进行超声清洗。
6.根据权利要求4或5述的方法，其特征是所述的平板电极基底为硼掺杂金刚石薄膜、石墨或玻碳。
全文摘要
本发明涉及基于烷基终端电极的电化学检测溶液中阳离子表面活性剂的方法。以碳原子数为8的烷基终端电极作为工作电极，以铂电极作为对电极，以Ag/AgCl电极作为参比电极；以得到的已知不同浓度的阳离子表面活性剂溶液作为标准溶液、以得到的pH＝4.7的醋酸缓冲液作为空白溶液、以得到的未知浓度的阳离子表面活性剂溶液作为待测溶液，对上述空白溶液、已知不同浓度的阳离子表面活性剂标准溶液和待测溶液分别进行循环伏安测定；分别得到空白溶液、已知不同浓度的阳离子表面活性剂标准溶液和待测溶液的循环伏安曲线；使用数据处理软件及计算求得待测溶液中阳离子表面活性剂溶液的浓度。本发明有更低的检出限，及更好的重复性，且操作简单。
文档编号G01N27/30GK102262109SQ201010183330
公开日2011年11月30日 申请日期2010年5月26日 优先权日2010年5月26日
发明者刘洋, 只金芳, 张经华, 王钰宁 申请人:中国科学院理化技术研究所