分光光度法测定水中十六烷基三甲基溴化铵

分光光度法测定水中十六烷基三甲基溴化铵

许贤芳0914020104 给排水1班

摘要：通过可见光谱法研究十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）与甲基橙（MO）的显色反应，提出以分光光度计进行测定水中十六烷基三甲基溴化铵的方法。由于MO在水体中和阳离子表面活性剂发生的褪色反映，MO与CTAB在20%乙醇-水溶液发生反应形成淡黄色离子缔合物，以MO的最大吸收波长470nm为测定波长，CTAB质量浓度在0-6.0×10-4 mol/L范围内遵守朗伯-比尔定律，摩尔吸光系数ε=1.404×103 L·mol-1·cm-1。该方法具有较高的灵敏度与良好的选择性，操作简捷易行，适用于水样中CTAB的测定，结果满意。

绪论

十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）可作为柔软剂、浮选剂、杀菌剂和固化剂等，在医药、日用化工、纺织工业等领域应用广泛，其中部分洗涤液直接排入废水系统，不仅直接对水生坏境造成严重破坏，而且难以被微生物迅速降解，导致严重的水质污染，所以准确便捷地测定水中阳离子表面活性剂的含量，对于研究其在水体中的转化及对周遭环境的影响具有重大意义。[1][2] 常规测定阳离子表面活性剂的方法有两相返滴定法、示波极谱法、流动注射在线萃取荧光法、共振瑞利散射光谱法。但上述方法存在操作复杂、过程繁琐等弊端。而分光光度法操作简捷易行，测量快速准确，甲基橙与十六烷基三甲基溴化铵在20%乙醇-水溶液中的相互作用，褪色反应明显，且无需萃取步骤，具有较高的灵敏度与良好的选择性，可适用于水中阳离子表面活性剂——十六烷基三甲基溴化铵的测定，结果满意。

1 材料与方法

1.1 主要仪器与试剂

721型分光光度计，上海第三分析仪器厂；FA-1604电子天平，上海天平仪器厂；甲基橙(MO)、十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）乙醇、盐酸(HCl)、氢氧化钠（NaOH）均为分析纯；去离子水。

1.2 实验方法

分别配置2.5×10-3 mol/L的MO溶液；1.0×10-2 mol/L和5.0×10-3 mol/L的CTAB溶液。于50mL比色管中，先加入一定体积的1.0×10-2 mol/LCTAB，再加入1.0mL2.5×10-3 mol/L 的MO，用HCl或NaOH调节溶液酸碱度，以去离子水稀释至刻度，摇匀，放置10min。在分光光度计上用1cm的石英比色皿，以试剂空白为参比，于最大吸收波长下测量缔合物溶液的吸光度。

2 结果与讨论

2.1 MO-CTAB吸收光谱与测定波长的选择

按照实验方法，加入一定体积的乙醇（分析纯），以去离子水为参比，用分光光度计测定5.0×10-5 mol/LMO对6.0×10-4 mol/LCTAB在乙醇溶液中的吸光度(A)。以波长（λ）为横坐标，以A为纵坐标，作图，见图1。

图1 乙醇溶液中CTAB 对MO 吸收光谱的影响

由图1中可见，以含20%乙醇-水溶液为参比，MO 最大吸收峰位于414nm 处，在含6.0×10-4mol/LCTAB 时，380nm 吸收峰强度随乙醇体积分数的增大而增强，且在最大吸收时发生红移，在乙醇的体积分数继续增加至20%，会在470nm 处形成一个新的吸收峰，进一步增加乙醇浓度，会使这一吸收带减弱且向短波移动，最后在440nm 形成新的吸收峰。因此加入20%乙醇会使显色体系红移最大，为了使测定结果有较高的灵敏度，且排除甲基橙的干扰，最后选定20%乙醇溶液，470nm 为测量波长进行该实验。 2.2实验条件优化 2.2.1 显色剂用量

如图2所示，5.0×10-5mol/L MO 对体系褪色程度的影响实验表明，用量在1.5ml~1.8ml 时，吸光度最大且稳定，用量小时CTAB 作用不完全，且褪色程度随MO 用量的的增大而增大，用量过大则空白值增大，仪器检测误差相应增加。故本实验CTAB-MO-乙醇体系选择MO 用1.6ml 为工作用量。

2.2.2 显色反应时间与稳定性

在室温条件下，按照实验方法，取最佳MO用量（即1.6mL）和缓冲溶液，每隔2min

测量一次样品于470nm处的吸光值，结果表明，CTAB-MO-乙醇体系混合反应10min后，

图2 显色剂用量

缔合物吸光值稳定且可持续1d。故本实验选定反应10min后进行测量。

2.2.3 pH值影响

按照实验方法，取不同溶度HCl或NaOH对体系pH值进行调整，于470nm测量乙醇溶液中酸碱度对吸光度的影响，如图3所示。结果表明，随pH值的增加，CTAB-MO-乙醇体系吸光度逐渐增加，在pH6.8-7.9时达到最大且稳定，故在本实验中体系选择pH6.5~7.5。

图3 pH值影响

2.2.4 试剂加入顺序

按照实验方法，改变CTAB、MO和乙醇的加入顺序，测量不同样品于470nm的吸光值，结果表明试剂加入顺序对吸光值的影响很小，可以忽略不计。

2.3 离子缔合物的组成

在水溶液中，MO与CTAB形成的缔合物组成约为1:1.5，根据静电作用该类缔合物的组成应为1:1[3],但因CTAB和MO按照1:1缔合后，缔合分子具有较强疏水性，使形成的CTAB-MO纳米微粒具有较高的比表面能，且CTAB为两亲结构[4]，长烷基链为疏水基团，铵-溴部为亲水基团，缔合物对长链烷基仍具有较强的吸附力可形成（MO-CTAB1.5）n 的缔合纳米微粒，在含有乙醇的溶液中MO与CTAB形成的缔合物的组成约为1:1，且吸光度大，这是由于乙醇可将较大微粒的（CTAB-MO）n分解为较小的纳米微粒，直到CTAB-MO分子，即体系吸光分子MO增多，使得吸光度增大。

2.4 标准曲线的制作与检测限

在实验选定的最优条件下，选取不同质量浓度的CTAB与MO-乙醇-水溶液混合，以20%乙醇-水溶液为参比，于470nm处测量吸光值，在CTAB-MO-乙醇体系中，绘制工作曲线，回归方程为：A=1.417×10-4 c-0.032，回归系数r=0.9981，缔合物的摩尔吸光系数ε=1.404×103 L·mol-1 ·cm-1 ，由实验可知CTAB的浓度在0~6.0×10-4 mol/L，遵守朗伯-比尔定律。配置不同质量浓度的CTAB溶液，在选定的实验条件下重复测量20次，以置信度95%以内的最低质量浓度确定检测限为2.9×10-6 mol/L。

2.5 干扰物质的影响

在选定的实验条件下，在CTAB-MO-乙醇体系中，对0.2mg/mL的CTAB进行分光光度