稀有金属 2006,(04),567-569 DOI:10.13373/j.cnki.cjrm.2006.04.032
双水相萃取光度法测定铍
蔡红 石影
宿州学院光电化学研究室,宿州学院光电化学研究室,淮北煤炭师范学院化学系 安徽宿州234000,安徽宿州234000,安徽淮北235000
摘 要:
研究了邻苯二酚紫 (PV) 作为萃取剂和显色剂在聚乙二醇-2000 (PEG) -Na2SO4-PV体系中非有机溶剂萃取光度法测定铍。将PV-Be (Ⅱ) 配合物从pH=3.5的溶液中萃取到PEG相, 其最大吸收波长位于591 nm, ε=1.25×105。Be (Ⅱ) 的线性范围为0.02 .5μg.ml-1, Be (Ⅱ) 与PV的配合比为1∶2。将所建立的高灵敏度测定Be (Ⅱ) 的方法用于铜合金样品分析, 准确度较高。
关键词:
铍 ;邻苯二酚紫 ;萃取光度法 ;非有机溶剂 ;聚乙二醇 ;
中图分类号: O657.3
收稿日期: 2005-08-02
基金: 安徽省教育厅自然科学研究计划项目 (2001Kj245zc) 资助;
Extraction-Spectrophotometric Determination of Beryllium in Dual-Aquatic Phase
Abstract:
In the system of polyethylene glycol (PEG) -Na2 SO4 -catechol violet (PV) , the extraction-spectrop hotometric determination of beryllium by using catechol violet (PV) as extractant and color agent with non-organic solvents was studied.The complex was extracted by PEG phase from the water solution of pH=3.5 (HAc-NaAc) .The maximum absorption of the complex is at 591 nm and the molar absorptivity (ε) 1.25×105 , Beer′s law is obeyed in the range 0~2.5 μg·ml- 1.The beriylium and catechol violet form a stable complex with a molar ratio of 1∶2.The proposed method was applied to the determination of beryllium in bronze with satisfactory result.
Keyword:
beryllium;catechol violet;extractionspectrophotomitry;non-organic solvent;polyethylene glyeol;
Received: 2005-08-02
铍是一种稀有元素, 主要存在于绿柱石矿 (硅铝酸铍) 中。 铍及其化合物均剧毒, 进入人体后几乎全部被吸收, 浓度高时会致死。 同时, 铍也被美国环境保护机构 (EPA) 列为重要致癌物之一, 属于美国优先控制污染物。 通常采用电感耦合等离子体光谱法 (ICP) 测铍 (如上海自来水公司、 深圳自来水公司) , 另外, 还可用桑色素荧光分光光度法或铝试剂紫外分光光度法测定, 但灵敏度不高
[1 ]
。 现采用邻苯二酚紫 (PV) 作显色剂, 运用聚乙二醇-2000 (PEG) -邻苯二酚紫 (PV) -硫酸钠 (Na2 SO4 ) 体系的非有机溶剂萃取光度法测定铍
[2 ,3 ,4 ,5 ]
。 本文研究了该体系中铍的反应与萃取, 建立一个高灵敏度测定铍的新方法。
1 实 验
1.1 试剂和仪器
邻苯二酚紫 (PV) 溶液: 3.250×10-4 mol·L-1 ; Be (Ⅱ) 标准溶液: 按文献
[
6 ]
配制成10 μg·ml-1 Be (Ⅱ) 溶液; PEG溶液: 30% (W/V) 水溶液; 固体无水硫酸钠; 青铜合金; 缓冲溶液: pH 1.0~3.0 (HCl配制) , pH 3.0~6.5 (HAc-NaAc配制) , pH 7.5~13.0 (NH3 ·H2 O-NH4 Cl配制) 。 所用试剂均为分析纯或优级纯; 实验用水均为二次蒸馏水。
TU-1201双光束扫描分光光度计 (北京普析通用仪器公司) , 722型分光光度计 (上海精密科学仪器有限公司) , pHS-3C精密酸度计 (上海精密科学仪器有限公司) , 116R型恒温水浴锅 (江苏国胜实验仪器厂) 。
1.2 实验方法
在60 ml分液漏斗中, 依次加入5.0 ml 0.01 mol·L-1 HCl溶液, 1.0 ml Be (Ⅱ) 标准溶液, 1.0 ml邻苯二酚紫, 加水至10 ml, 摇匀。 再加10.0 ml PEG 溶液和2.0 g硫酸钠 (固体) , 振荡3~5 min, 静置。 待两相分层后, 弃去下层水相, 保留上层PEG萃取相。 同时, 另取一分液漏斗, 除不加铍外, 按上述步骤进行, 得试剂空白萃取相。 以试剂空白萃取相作参比, 用1 cm比色皿, 在591 nm测定含Be (Ⅱ) 络合物萃取相中的吸光度。
2 结果与讨论
2.1 吸收光谱
按实验方法进行萃取, 所得萃取相在400~700 nm波长范围内测定吸收光谱。 PV试剂的测定是以不加PV的试剂空白萃取相作参比; Be (Ⅱ) -PV络合物的测定是以不加Be (Ⅱ) , 而加入PV的试剂空白萃取相作参比, 测定结果如图1所示。 由图1可见, 试剂最大吸收波长是449 nm, 络合物最大吸收波长是591 nm, 对比度Δλ =142 nm。 说明络合物进入PEG相后其组成有变化, 且最大吸收波长红移142 nm。
2.2 实验条件的选择
(1) 酸度试验:
按实验方法, 固定其他条件, 改变缓冲溶液的pH值。 实验结果如图2所示, 当溶液的pH在3.0~4.5区间时吸光度最大, 且基本不变; 酸度过高, 影响络合物稳定性; 酸度再低, 则Be (Ⅱ) 水解效应加大, 都使吸光度减小。 本实验选用缓冲溶液的pH=3.5。
(2) PV用量:
固定其他条件, 改变PV加入量, 结果表明, PV用量在0.7~2.5 ml时, 吸光度达最大, 且基本不变。 本实验选用PV用量1.0 ml。
(3) 硫酸钠加入量:
按实验方法, 固定其他条件, 改变硫酸钠加入量进行实验。 结果表明: 硫酸钠加入量小于1.0 g时, 溶液不分层; 硫酸钠加入量为1.5~3.0 g时, 溶液分层清晰, 吸光度最大, 且基本不变。 硫酸钠用量再增大时, 由于盐效应增强, 影响配合物的稳定性, 使吸光度有所下降。 本实验选用硫酸钠加入量为2.0 g。
(4) 缓冲溶液用量:
按实验方法, 改变pH=3.5的缓冲溶液用量。 结果表明, 当缓冲溶液加入量大于4.5 ml时, 配合物吸光度基本不变。 本实验选用5.0 ml加入量。
(5) 络合物的稳定性:
Be (Ⅱ) -PV络合物显色迅速, 呈橙黄色, 被萃取进PEG相后, 由于细小Na2 SO4 盐粒的带入, 会影响吸光度的稳定性。 因此可在放出萃余相后, 向PEG相准确加入0.5 ml水, 摇匀后, 再测定吸光度。 该络合物在如此处理的PEG相中放置40 min, 吸光度基本不变。
图1 PV (1) 和Be (Ⅱ) -PV (2) 在PEG相的吸收光谱
Fig.1 Absorption spectra of PV and Be (Ⅱ) -PV in PEG
图2 酸度的影响
Fig.2 Effect of acidity
(6) 标准曲线的绘制:
按实验方法, 固定其他量, 改变Be (Ⅱ) 加入量进行测定。 结果如图3所示, Be (Ⅱ) 的线性范围在0.0~0.6 μg·ml-1 。 线性回归方程为y =0.9699X (mg·ml-1 ) -0.0048。 线性相关系数为R =0.9917。 其摩尔吸光系数ε 为1.25×105 。
(7) 共存离子的影响:
按实验方法, 在含Be (Ⅱ) 1 μg·ml-1 溶液中, 分别加入不同量的其他离子, 测定误差小于±5%, 即为允许量, 结果如表1所示。 从表1可知, 其中Fe (Ⅲ) , Mn (Ⅱ) , Al (Ⅲ) , Cr (Ⅲ) 等离子干扰较严重。
2.3 络合物的组成
用连续变化法和摩尔比法测定PEG相中络合物的组成比, 结果为Be (Ⅱ) ∶PV=1∶2。 也用同样方法测定了pH=3.5水溶液中络合物的组成比, 其结果为Be (Ⅱ) ∶PV=1∶1。 由测得的组成比可知, Be (Ⅱ) 与PV的络合物在萃取进入PEG相后, 被高配位化了。 因而, 吸收光谱红移, ε 增大, 使测定Be (Ⅱ) 具有较高的灵敏度。
图3 标准曲线
Fig.3 Standard curve of Be (Ⅱ)
表1 共存离子的允许量 (μg)
Table 1 Tolerance of coexisting foreign ions
离子名称
允许量
离子名称
允许量
离子名称
允许量
Cu (Ⅱ)
≤150
Pb (Ⅱ)
≤150
Sb (Ⅲ)
≤20
Co (Ⅱ)
≤100
Fe (Ⅱ)
≤50
Sn (Ⅱ)
≤20
Zn (Ⅱ)
≤200
Cr (Ⅲ)
≤5
Mn (Ⅱ)
≤5
Mg (Ⅱ)
≤100
Fe (Ⅲ)
≤5
Al (Ⅲ)
<5
2.4 准确度及回收率
在自来水 (未检出铍) 中加入铍标准溶液, 平行测定6次, 进行加标回收实验, 结果如表2。
从表2可见, 加标铍回收率在99.0%~100.2%, 说明回收率较高。
2.5 样品分析
称取0.1 g青铜合金, 用10 ml盐酸 (1+1) 及几滴过氧化氢在电热板上缓慢加热溶解, 煮沸去除多余的过氧化氢, 冷却后转入500 ml容量瓶中, 定容。 每次取1 ml试液, 按实验方法进行测定, 结果如表3, 从表3可以看出, 准确率较高。
表2 回收实验结果 下载原图
Table 2 Recoveries of Be (Ⅱ) in reference material
表2 回收实验结果
表3 样品分析结果 下载原图
Table 3 Result of Be (Ⅱ) in bronze
表3 样品分析结果
3 结 论
在pH=3.5的HAc-NaAc水溶液中, Be (Ⅱ) 与PV的络合物萃取到PEG相中后, 络合比由1∶1提高到1∶2, 最大吸收波长由449移至591 nm, 提高了测定Be (Ⅱ) 的灵敏度, 改善了显色反应的稳定性。 该方法与有机溶剂萃取光度法相比较, 它既保持了后者可提高分析方法灵敏度和选择性的特点, 又具有不挥发和操作简便等优点。 该方法用于铜合金中微量铍的直接测定, 获得满意的效果。
参考文献
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[2] 程广禄, 上野景平, 今村寿明著, 王镇浦, 王镇棣译.有机分析试剂手册[M].北京:地质出版社, 1985.35.
[3] 石影.有机试剂概论[M].徐州:中国矿业大学出版社, 2000.107.
[4] 石颖, 邓凡政, 石燕.双水相体系中镍的光谱性能及测定[J].光谱学与光谱分析, 2003, 23 (3) :591.
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[6] 杭州大学化学系.分析化学手册[M].北京:化学工业出版社, 1989.7.