中性红褪色光度法测定微量铈

中性红褪色光度法测定微量铈
田锐;程秀花;延博
【摘要】依据在硫酸介质中,微量Ce(Ⅳ)的强氧化性能使中性红褪色的原理,建立了一种新型快速测定微量Ce(Ⅳ)的褪色光度法.实验结果表明:在530nm处,Ce(Ⅳ)浓度在0.5～20.0μg·mL-1范围内与中性红褪色程度△A成正比,线性回归方程
为:y=0.0165x-0.0084,相关系数r=0.9920,检出限为0.26μg·mL-1.将该法用于稀土矿石中微量铈的测定,分析结果的相对标准偏差为2.7％,加标回收率为98.9％,结果令人满意.
【期刊名称】《化学工程师》
【年(卷),期】2015(029)001
【总页数】3页(P28-30)
【关键词】铈;中性红;褪色光度法
【作者】田锐;程秀花;延博
【作者单位】延安大学化工学院,陕西延安716000;中国地质调查局西安地质调查中心,陕西西安710054;延安大学化工学院,陕西延安716000
【正文语种】中文
【中图分类】O657.3
铈是地壳中含量最高的稀土金属元素，也是稀土矿的主要成分，其应用十分广泛，目前，分析工作者将光谱法[ 1 ]，ICP- AES[ 2 ]，ICP- MS[ 3 ]，吸附溶出伏安[4]等方法用于铈的测定。

应用褪色光度法测定金属元素已有广泛报道[5,6]，中性红
是一种细胞活体染色剂和酸碱指示剂，已被广泛应用于光度分析法[7,8]。

而利用中性红褪色光度法测定微量铈的方法目前还未见报道。

本文研究发现，在H2SO4介质中，中性红能与Ce（IV）发生灵敏的氧化褪色反应，且其褪色程度在一定范围与Ce（IV）的含量呈良好的线性关系，据此建立了一种测定微量铈的新方法。

该法简单、稳定、快速，用于矿石中铈元素的检测结果令人满意。

1.1 仪器与试剂
722型可见分光光度计（上海棱光技术有限公司）；LSY型电热恒温水浴锅（北京医疗设备厂）。

100μg·mL-1铈标准储备溶液：准确称取0.0439 g（NH4）4Ce（SO4）4于小烧杯中，加1mL H2SO4（9mol· L-1）加蒸馏水溶解后移入100mL容量瓶中用蒸馏水稀释至刻度，摇匀备用，使用时逐级稀释。

0.2g·L-1中性红水溶液：准确称取0.0200g中性红粉末于50mL烧杯中，加少量蒸馏水溶解后，移入100mL棕色容量瓶中，定容至刻度线，摇匀。

所用试剂均为分析纯，实验用水均为二次水。

1.2 实验方法
取两支10mL比色管，一支不加铈作为对照，另一支加入2.00mL 10μg·mL-1Ce （IV）标准溶液。

两支比色管中分别加入1.00mL 0.20g·L-1中性红水溶液、
1.00mL 1.8mol·L-1H2SO4溶液后加蒸馏水至刻度，摇匀，置于沸水浴中加热
5min，取出流水冷却至室温放置30min后以蒸馏水做参比在530nm处测量吸光度值A0、A，计算吸光度差值ΔA（ΔA= A0- A）。

2.1 吸收光谱
实验条件下，在480～570nm波长范围内分别测定对照、样品组吸光度值，并绘制吸收光谱（图1）。

由图1可见，两条曲线的形状相似且最大吸收波长都位于530nm处，表明铈和中性红在硫酸介质中只是单纯的氧化褪色反应。

计算不同波长处的吸光度差值ΔA，发现在530nm处的吸光度差值ΔA最大，故实验选530nm为测定波长。

2.2 反应介质的影响
2.2.1 反应介质的选择取4组比色管，每组分别加入1.00mL 1.0mol·L-1的HNO3、HCl、H2SO4、H3PO4溶液，按实验方法处理后，在530nm波长处测
吸光度差值ΔA，结果发现4种介质中体系都有不同程度的褪色，H2SO4体系中
ΔA值最大，故实验选用H2SO4作为最佳反应介质。

2.2.2 H2SO4浓度和用量的影响配制一系列浓度分别为0.5、1.0、1.8、
3.0、
4.5mol·L-1的H2SO4溶液，取5组比色管，分别加入上述硫酸溶液1.00mL，按照实验方法处理后，测定其吸光度差值ΔA，结果显示1.8mol·L-1H2SO4体系的
ΔA最大，故实验确定硫酸的最佳浓度为1.8mol·L-1。

控制H2SO4的浓度为1.8mol·L-1，往6组比色管中分别加入0、0.5、1.0、2.0、3.0、4.0mL的H2SO4溶液，按照实验方法处理后测定吸光度差值ΔA，H2SO4
用量为1.00mL时的ΔA最大，故实验确定H2SO4的最佳用量为1.00mL。

2.3 中性红浓度和用量的影响
取4组比色管，分别加入浓度为0.10、0.20、0.30、0.40g·L-1的中性红水溶液1.00mL，按照实验方法处理后测定吸光度差值ΔA。

结果显示0.20g·L-1中性红
的ΔA最大，故实验确定中性红的浓度为0.20g·L-1。

控制中性红浓度为0.20g·L-1，往4组比色管中分别加入0.5、1.0、1.5、2.0mL
的中性红水溶液，按照实验方法处理后，测定吸光度差值ΔA，当中性红用量为
1.00mL时ΔA最大，故实验确定中性红用量为1.00mL。

2.4 反应温度的影响
取5组比色管，按照实验方法分别在室温和40、60、80、沸水等不同温度下水浴
加热一定时间后测定吸光度差值ΔA，结果表明温度越高吸光度差值ΔA越大，故实验确定沸水浴加热。

2.5 反应时间和稳定性
取5组比色管，按照实验方法分别于沸水浴加热1、3、5、7、9min后测定吸光度差值ΔA。

结果表明：在1～5min内，随着加热时间的增加ΔA增大，但当加热时间超过5min后ΔA反而减少，故实验确定水浴加热5min为宜。

按照实验方法，测定了体系吸光度差值ΔA随时间的变化，结果发现0～30min内ΔA逐渐增大，30min后ΔA基本不变，故实验测定时间为30min。

2.6 工作曲线、检出限和精密度
在最佳实验条件下，按实验方法操作绘制工作曲线（图2）。

结果表明0.5～20.0μg·mL-1Ce（IV）浓度范围内与吸光度差值ΔA呈良好的线性关系，其线性方程为y=0.0165x- 0.0084，相关系数r=0.9920，检出限为
0.26μg·mL-1。

按照实验方法对加入3.00mL10μg· mL-1铈标准液的反应体系进行测定，结果计算得相对标准偏差RSD=2.9%（n=9）。

2.7 共存离子的影响
相对误差控制在±5%范围内，对10μg·mL-1Ce（IV）的测定时，下列倍数的离子不会干扰测定：K+、Zn2+（500倍），Mn2+（200倍），Mg2+、Fe3+、Cd2+（100倍），Fe2+、Ca2+、Cu2+（50倍）。

Cr（VI）、Mn（VII）（2倍）
干扰较大。

3.1 样品处理
准确称取0.1014g矿石粉末样品于聚四氟乙烯坩埚中，加入5mLHF放置过夜后于电热板上低温加热蒸至近干，再加入5mLHNO3继续蒸发，最后加入
0.1mLH2SO4加热至白烟冒尽，重复处理一次。

用5mLH2SO4溶解残渣，蒸发
至约2mL后加适量水，加1.5g固体（NH4）2S2O8煮沸至小气泡消失，发生大气泡持续2～3min后取下冷却、定容于50mL容量瓶中。

3.2 样品测定
取1.00mL样品处理液于比色管中，按照实验方法测定Ce（IV）的含量，同时做
标准加入回收实验，结果见表1。

实验所测样品ICP- MS测定Ce（IV）含量为34.28μg·g-1（n=3，RSD=1.8%），对两个测定结果进行显著性检验发现该法与ICP- MS法相比没有显著性差异，说
明该法测定结果准确。

在硫酸介质中，中性红能与Ce（IV）发生灵敏的氧化褪色反应，据此建立中性红-硫酸体系测定微量Ce（IV）的新方法，方法的线性范围为0.5～20μg·mL-1，检
出限为0.26μg·mL-1，用于矿石中铈元素的检测，效果令人满意。

【相关文献】
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