海藻酸钠-[C16mim]Br体系共振光散射法测定离子液体[C16mim]Br

海藻酸钠-[C16mim]Br体系共振光散射法测定离子液体
[C16mim]Br
路齐英;曾延波;王伟娟;肖莹;李蕾
【摘要】在pH 5.0的B-R缓冲介质中,海藻酸钠能与[C16mim]Br离子液体形成
离子缔合体系,使[C16mim]Br的共振散射增强.体系在最大散射波长392 nm
处,[G16mim]Br的质量浓度在1.9～12.0 mg·L-1范围内与共振散射增强强度(△I)
呈线性关系,检出限(3s/k)为76.7μg·L-1.据此提出了一种简单而快速测定
[C16mim]Br的方法,应用于测定水样中[C16mim]Br,测得回收率在97.8%～102.3%之间,相对标准偏差(n=6)在1.87%～3.01%之间.
【期刊名称】《理化检验-化学分册》
【年(卷),期】2010(046)009
【总页数】3页(P993-995)
【关键词】共振光散射法;海藻酸钠;[C16mim]Br离子液体;水样
【作者】路齐英;曾延波;王伟娟;肖莹;李蕾
【作者单位】嘉兴学院生物与化学工程学院,嘉兴,314001;常州大学化学化工学院,常州,213016;嘉兴学院生物与化学工程学院,嘉兴,314001;嘉兴学院生物与化学工
程学院,嘉兴,314001;常州大学化学化工学院,常州,213016;嘉兴学院生物与化学工程学院,嘉兴,314001;常州大学化学化工学院,常州,213016;嘉兴学院生物与化学工程学院,嘉兴,314001
【正文语种】中文
【中图分类】O657.32
离子液体是由有机阳离子与无机或有机阴离子组成,它与一般的离子化合物有着非常不同的性质和行为[13]。

近年来,离子液体以化学和热力学稳定性、蒸气压低、可循环使用等特点,已广泛用于有机合成[4]、萃取分离[5]、电化学[6]等领域。

随着离子液体的大量使用,离子液体作为溶液或催化剂可能有部分流失到环境中,造成潜在的污染,因此离子液体的测定方法也越来越受到关注[7]。

通常离子液体的测定方法为色谱法[89]。

共振光散射(RLS)技术具有灵敏度高、简便、快速等优点[10],已广泛应用于核酸、蛋白质等生物大分子[1112]、痕量金属[13]、非金属和有机物的分析[14]。

海藻酸钠(SA)是由β D甘露糖醛酸与α L葡萄糖醛酸钠盐组成的海藻多糖化合物。

本研究采用海藻酸钠作为分子探针测定离子液体溴化1十六烷基3甲基咪唑
([C16mim]Br)。

Cary eclipse分子荧光光谱仪;DEL TA 320型酸度计。

离子液体[C16mim]Br溶液:193.7 mg·L-1;[C8mim]Br溶液:100.0 mg·L-
1;[C10mim]Br溶液:60.6 mg·L-1;[C12mim]Br溶液:33.1.0 mg·L-1;海藻酸钠(SA)溶液:50 mg·L-1。

所用试剂均为分析纯,试验用水为超纯水。

于10 mL具塞比色管中,依次加入p H 5.0 BR缓冲溶液1.0 mL,50 mg·L-1SA溶液0.30 mL,10.0 g·L-1溴化钾溶液0.2 mL和适量离子液体,以超纯水定容至10 mL,摇匀。

将溶液在 200～800 nm范围内进行同步扫描,得到体系的共振光散射光谱,于最大散射峰392 nm处记录体系的共振散射强度(I)和试剂空白共振散射强度(I0),计算得共振散射增强强度ΔI(I-I0)。

激发与发射光谱通带宽度均为10.0 nm。

按试验方法测定体系共振光散射光谱(图1)。

由图1可知:[C16mim]Br或SA的信号非常弱,在200～800 nm之间SA自身的共
振散射强度很弱;同时离子液体与SA相互作用随离子液体的烷基取代基的链长不同而变化,[C8mim]Br、[C10mim]Br、[C12mim]Br溶液和 SA相互作用很弱,共振散射强度弱,而加入[C16mim]Br后形成的SA[C16mim]体系共振散射强度显著增强,最大散射峰位于392 nm。

考察了BR缓冲溶液的p H在2.0～7.0范围内变化对缔合物体系的共振散射强度的影响,结果表明:酸度过高或过低都不利于SA[C16min]Br缔合物的形成;当p H 为5.0时,共振散射强度最大。

试验选择BR缓冲溶液的p H为5.0。

试验结果表明:反应体系在5～30℃时体系趋于稳定,高于35℃随着温度的升高共振散射强度逐渐降低,说明升温时分子热运动增加,分子间作用力减弱,导致离子缔合物稳定性降低,选择体系在室温下进行反应。

反应20 min后体系共振散射强度已经稳定,并保持在40 min内基本不变,试验选择反应20 min后进行测定,整个反应过程在40 min内完成。

试验表明:SA加入不影响共振散射波长,但SA为1.5 mg·L-1时,体系的共振散射强度达到最大。

试验选择SA的质量浓度为1.5 mg·L-1。

按试验方法改变溴化钾溶液用量,测定体系的ΔI。

结果表明:加入一定量的溴化钾溶液,有利于体系的稳定;但当溴化钾溶液浓度超过240 mg·L-1时,共振散射强度反而降低,这是因为 SA与[C16mim]Br的相互作用力以静电作用为主,溴化钾的加入主要是削弱了静电作用力。

选择溴化钾的质量浓度为200 mg·L-1。

按试验方法对5.82 mg·L-1[C16mim]Br溶液进行测定,当相对误差为±5%时,干扰物质的允许量(以mg ·L-1计)为:乙醇 (1500),乙腈 (400),CH3COO-
(150),Mn2+(130)、尿素(120),、甲醇、[C8mim]Br(100)、丙酮
(85),NH+4(80),[C10mim]Br(60)(50),Ni2+、[C12mim]Br、抗坏血酸(40),Cd2+(35),葡萄糖(30),Ca2+(20)。

按试验方法对[C16mim]Br系列标准溶液进行测定,以ΔI对[C16mim]Br的质量浓
度绘制标准曲线。

[C16mim]Br的质量浓度在1.9～12.0 mg·L-1范围内与ΔI呈线性关系,线性回归方程为ΔI=-32.23+46.47ρ,相关系数为0.9998。

方法的检出限(3s/k)为76.7μg·L-1。

取适量湖水、自来水、纯净水于10 mL比色管中,按试验方法测定,加入适量
[C16mim]Br标准溶液于水样中,进行回收试验,结果见表1。

[C16mim]Br与SA形成缔合物后,结合产物的分子体积增大是使共振散射增强的重要原因。

瑞利散射公式证明,当其它条件不变而浓度一定时,散射强度与体系分子体积的平方成正比。

当分子体积难于计算时,根据简化的瑞利散射公式 I=I0KCM[15],散射强度与其相对分子质量(M)成正比。

由于海藻酸钠有很高的聚合度,大致在90～130之间。

在试验条件下,如果每个SA分子中有 n个羧基(-COOH)离解,它可能与 n个[C16mim]Br阳离子与之结合,形成一个更庞大的缔合大分子,相对分子质量增大,而导致共振散射强度增强。

反应前,虽然海藻酸根有大的相对分子质量,但由于糖醛酸单元存在大量亲水的羟基和羧基,而羧基离解而形成带负电荷的大阴离子,它具有亲水性,同时[C16mim]Br阳离子由于其正电荷也具有亲水性,两者在水溶液中均不能形成界面,因此散射较弱。

但是当两者结合后,彼此的电荷被中和,亲水基团因结合而失去亲水性,分子外面被疏水基所覆盖,同时有可能与水之间形成固液界面,这种疏水界面的形成可以产生一种表面增强的散射效应也会使共振散射强度增强[16]。

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