一种利用化学振荡检测分析双氧水的方法与流程

本发明涉及一种利用化学振荡检测分析双氧水的方法，属于化学分析、环境监测技术领域。

背景技术：

化学振荡反应是在开发体系中进行的远离平衡的一类反应。反应过程中，这类反应的组分浓度不是单调地发生变化，而是一些组分的浓度忽高忽低，呈周期性变化，即化学振荡。化学振荡已经成为化学动力学的一个重要分支。

一类典型的化学振荡反应是belousov-zhabotinski反应，简称b-z化学振荡。该反应将nabro3、h2so4、nabr、丙二酸混合均匀，加入显色剂后，均匀的红色溶液会出现蓝色，并呈环状向外扩展，形成同心圆状花纹。化学振荡的动力学机理比较复杂。1972年，科学家提出俄勒冈(fkn)模型，用来解释b-z振荡反应机理。fkn机理由三个过程(a、b和c)组成：

a:br-+bro3^-+2h⁺→hbro2+hbro(1)

br^-+hbro2+h⁺→2hbro(2)

b:hbro2+bro3^-+h⁺→2bro2·+h2o(3)

bro2·+ce³⁺+h⁺→hbro2+ce⁴⁺(4)

2hbro2→bro3^-+h⁺+hbro(5)

c:ce⁴⁺+brch(cooh)2+h2o+hbro→2br^-+4ce³⁺+3co2+6h⁺(6)

当双氧水(h2o2)加入b-z振荡体系，在体系中ce⁴⁺等金属离子的催化下，将发生反应：

因此，在b-z化学振荡体系中，加入双氧水后，h2o2分解产生的o2，将影响化学振荡的振幅，周期和振荡时间，在建立化学振荡特征参数与待测双氧水浓度的关系后，实现双氧水的检测分析。

双氧水在医疗卫生中广泛应用为消毒剂，同时也是一种重要的环境污染物，在工业废水或生活污水排放时，要求对其进行有效的检测分析。现有的双氧水检测方法有比色法、化学发光法等。比色法精确度较低，化学发光法虽然精确度较高，但是检测设备投资大。

技术实现要素：

为了克服现有双氧水检测技术的不足，本发明的目的在于提供一种利用化学振荡检测分析双氧水的方法。利用化学振荡体系对双氧水有灵敏的响应电势，且在一定的检测温度和双氧水浓度范围内，响应电势与双氧水的浓度线性关联，从而确定待测溶液中的双氧水浓度。本发明方法简便，精确度较高，易于操作。

一张利用化学振荡检测分析双氧水的方法，其通过将含有双氧水的待测液加入化学振荡体系中，监测电势的变化，利用电势与h2o2浓度的线性关系，测定待测液中双氧水的浓度。

上述化学振荡体系是指b-z化学振荡体系和b-r化学振荡体系。

上述化学振荡体系中包括底物、氧化剂、催化剂和无机酸；所述底物选自丙二酸、柠檬酸、苹果酸、酒石酸、乙酰丙酮、草酸或乙酰乙酸乙酯的一种或几种，浓度为：0.1～2.0摩尔/升；氧化剂选自溴酸钠、溴酸钾、碘酸钠或碘酸钾中的任一种，浓度为：0.1～2.0摩尔/升；催化剂选自硝酸铈铵、硫酸铈铵、硫酸锰或硝酸锰中的任一种，浓度为：0.0005～0.01摩尔/升；无机酸为硫酸，浓度为0.50～3.0摩尔/升。优选的，化学振荡体系中，底物的浓度为0.4～1.5摩尔/升，氧化剂的浓度为0.15～1.0摩尔/升，催化剂的浓度为0.001～0.008摩尔/升，无机酸的浓度为0.8～2.0摩尔/升。

上述检测温度为室温～60℃，待测液中的双氧水浓度范围为8.34×10^-6～1.668×10^-4摩尔/升。

和现有技术相比，本发明的有益效果在于：检测双氧水方法简单，检测的浓度范围8.34×10^-6～1.668×10^-4摩尔/升内，其检测低限为8.34×10^-6摩尔/升，有望用于工业废水、医药卫生等行业中双氧水的检测、定量分析。

附图说明

图1为本发明涉及的使用化学振荡检测分析双氧水的流程图。

图2由实施例1观测到依次加入不同量的双氧水溶液对化学振荡电势响应(1-5分别为依次加入65微升，2×65微升，4×65微升，8×65微升，16×65微升浓度为5.735×10^-2摩尔/升的双氧水溶液)。

图3由实施例1得到的响应电势与h2o2浓度变化情况。

图4由实施例1得到的振荡再发生期与h2o2浓度变化情况。

图5由实施例2得到的响应电势与h2o2浓度变化情况。

图6由实施例2得到的振荡再发生期与h2o2浓度变化情况。

具体实施方式

以下通过实施例和附图对本发明的技术方案进行详细介绍。本发明包括但不限于以下实施方式。

本发明涉及的使用化学振荡检测分析双氧水的过程如图1所示。检测时，将h2o2待测液加入配制的化学振荡体系中，监测电势的变化，利用电势与h2o2浓度的数量关系，测定待测h2o2的浓度。

实施例1

化学振荡体系的配制。实例所用试剂均为分析纯。配制0.50摩尔/升丙二酸溶液，0.20摩尔/升溴酸钾溶液，0.80摩尔/升h2so4溶液和0.004摩尔/升硝酸铈铵酸性溶液(含有0.20摩尔/升h2so4)。

实施例2

电势～时间曲线的记录。室温下记录，即在100毫升的烧杯中，依次加入由实施例1所述的丙二酸溶液、溴酸钾溶液和硫酸溶液各10毫升，放入铂片工作电极，硫酸亚汞参比电极(内置饱和硫酸钾溶液)，铂片对电极构成三电极体系，在搅拌下，加入10毫升硝酸铈铵溶液后，使用电池综合测试仪ct2001a记录电势～时间曲线。

应用实施例1：化学振荡响应电势与双氧水浓度检测分析

量取580微升30％双氧水(密度:1.11克/毫升)，用蒸馏水稀释至100毫升，溶液浓度为5.735×10^-2摩尔/升。为记录化学振荡响应电势，在化学振荡发生并稳定一段时间后，依次加入65微升，2×65微升，4×65微升，8×65微升，16×65微升浓度为5.735×10^-2摩尔/升的配制的双氧水溶液。图2为加入双氧水溶液后化学振荡电势变化。加入后，响应电势降低。假定h2o2添加后瞬间混合均匀，根据振荡反应体系溶液的体积，可以计算化学振荡溶液中h2o2的加入体系的初始浓度，分别为9.30×10^-5摩尔/升，1.855×10^-4摩尔/升，3.686×10^-4摩尔/升，7.278×10^-4摩尔/升，1.420×10^-3摩尔/升。图3为响应电势与h2o2的初始浓度的数量关系。加入一定量的h2o2后，化学振荡暂时停止，但随后体系恢复化学振荡。恢复化学振荡所用时间，在此定义为振荡再发生期。图4为振荡再发生期与h2o2加入后的初始浓度的线性关系。

利用上述响应电势或振荡再发生期与h2o2浓度的数量关系，可在9.30×10^-5～1.420×10^-3摩尔/升的浓度范围内，用于对h2o2的检测分析。

应用实施例2：双氧水浓度检测低限的测定

先将应用实施例1所述的双氧水溶液稀释10倍。然后在化学振荡发生并稳定一段时间后，依次加入65微升,2×65微升,5×65微升,10×65微升,20×65微升浓度为5.735×10^-3摩尔/升的h2o2稀释溶液，如应用实施例1，初始h2o2浓度分别为8.34×10^-6摩尔/升，1.668×10^-5摩尔/升，4.169×10^-5摩尔/升，8.339×10^-5摩尔/升，1.668×10^-4mol·l^-1摩尔/升，图5和图6分别为响应电势和振荡再发生期与加入h2o2时浓度的数量关系。双氧水浓度检测低限为0.0834×10^-4摩尔/升,在浓度范围8.34×10^-6～1.668×10^-4摩尔/升范围内，记录响应电势或振荡再发生期均可以检测h2o2的加入浓度。