氯金酸共振光散射探针测定阳离子表面活性剂

氯金酸共振光散射探针测定阳离子表面活性剂

摘要在hcl naac缓冲溶液（ph 2.0）中，十六烷基三甲基溴化铵（ctmab）,十六烷基三甲基氯化铵（ctmac

六烷基吡啶（cpb）3种阳离子表面活性剂，与氯金酸（haucl4）的酸根离子由于静电引力能形成稳定的离子缔合物，引起共振光散射信号的增强。在400 nm左右，ctmab, ctmac和cpb分别在8.00

×107 1.50×105 mol/l 1.00×10

－7 1.50×105 mol/l和2.50×107 1.00×105 mol/l浓度范围内与共振光散射强度（δi）呈良好的线性关系。实验研究了影响共振光散射测定阳离子表面活性剂的各种因素，表明本方法具有较好的选择性，是一种快速、环保的检测污水中表面活性剂的方法。

关键词 [htss]氯金酸；阳离子表面活性剂；共振光散射

1 引言

表面活性剂是人类生活生产中常用的一种化学物质，近年来的大量使用，使其残留物对环境造成了一定的污染。阳离子表面活性剂（cs）是指水解后亲水基是带正电荷的一类表面活性剂，其毒性在各种表面活性剂中最大[1]

年来，cs在电化学[2][3,4]

[5]cs的方法主要有分光光度法[6][7]

[8,9][10]

[11]rls）光谱是20世纪新发展起来的一项技术，具有分析快速、操作简便、灵敏度高以及选择性好等优点12］[13][14]

生物技术[15,16][17][18]

子表面活性剂形成粒径较大的缔合物，从而引起光散射峰的明显增强，本实验利用氯金酸为探针，建立了一种测定cs的方法，避免

了分光光度法中有害显色剂的使用，检出限达到108

mol/l。

2 实验部分

2.1 仪器和药品

rf5301 pc 荧光分光光度计（日本岛津公司），参数设置为：采用氙灯，同步扫描模式，波长扫描范围220～800 nm，激发与发射光的狭缝带宽5 nm，选择低灵敏度模式，响应时间 2 s gbc cintra 10e 紫外 gbc 仪器公司）；delta 320 ph 酸度计（梅特勒

十六烷基三甲基溴化铵（ctmab），十六烷基三甲基氯化铵（ctmac）（天津光复精细化工研究所）；溴化十六烷基吡啶（cpb，上海化学试剂总厂）；717型阴离子交换树脂；氯金酸（haucl4，国药集团化学试剂有限公司），naac hcl缓冲溶液；所有试剂均为分析

纯，实验用水为二次蒸馏水。

2.2 实验方法

在10 ml比色管里分别加入适量2.0×104 mol/l ctmab 和1.0×104 mol/l的ctmac与cpb，依次加入ph 2.0的naac hcl缓冲溶液1 ml，再加入适量haucl4溶液，用水稀释至10 ml，摇匀，室温下放置20 min，置于荧光分光光度计上，以λexλem方式进行同步扫描，记录

rls光谱图。在选定的散射峰波长处测定反应产物的散射强度i rls和试剂空白的强度i, δi rls i rls i

3 结果与讨论

3.1 吸收光谱

从图1可见，3种阳离子表面活性剂一元体系在紫外光区均无吸收，haucl4在314 nm处有最大吸收峰，当向阳离子表面活性剂一元体系中加入氯金酸时，ctmab, ctmac及cpb分别在343, 334和344 nm处有最大吸收峰，与haucl4的吸收峰相比均发生了红移。根据吸收光谱法的原理，当最大吸收峰向长波方向移动时，说明待测物质粒径变大。因此可证明离子表面活性剂与haucl4的阴离子由于静电引力形成缔合物后，粒径变大，导致吸收峰发生红移。

3.2 共振光散射光谱

由图2可见，当haucl4和阳离子表面活性剂单独存在时，3种阳离子表面活性剂无共振光散射峰，而haucl4在350 nm处有一个强度很弱的光散射峰。当向阳离子表面活性剂中加入haucl 4后，光散射强度均有所增加，并且最大散射强度所对应的波长均在400 nm左右。氯金酸在314 nm处有一个吸收峰，可以推断，[ts（][ht5”ss] 图1 阳离子表面活性剂紫外吸收谱图

和阳离子表面活性剂形成的缔合物发生了吸收

而在吸收波长附近出现较强的共振光散射峰。当haucl4和表面活性剂单独存在时，溶液中的分散质粒子粒径较小，入射光照射到粒子上时未引起共振光的散射；当haucl4和阳离子表面活性剂共存时，aucl4与表面活性剂的阳离子形成缔合物，使溶液中分散质粒子粒径增大，从而使得rls峰值明显增加。在相同浓度下，ctmac的散射峰最大，cpb其次，ctmab的散射峰最小，原因可能是：3种阳离子表面活性剂的亲油基都是十六烷基，散射峰的强度差异取决于亲水基。亲水基的碱性越强，散射峰增强的幅度越大。400 nm附近出现的散射峰是离子缔合物产生的，因此以400 nm波

长处的散射峰作为分析对象。

通过透射电镜从微观上观察haucl4与表面活性剂的相互作用，图3是cpb与haucl4分子相互作用的透射电镜图。相互作用后形成了具有纳米尺寸的粒子，引起共振光散射强度的增加。

3.3 缓冲溶液的选择

考察了br缓冲溶液、磷酸盐缓冲溶液、磷酸氢二钠

hcl naac、醋酸冲体系对光散射的影响，结果表明，hcl naac缓冲体系最佳。采用hcl naac作为缓冲溶液时（4ctmab rls峰在ph 1.0～3.0之间达到最大且稳定；在ctmac

rls峰在ph 1.0～4.0之间最大且稳定；在cpb

rls峰在ph 1.0～4.5之间值最大且稳定。但根据平衡式：haucl 4aucl4h ph值较低时，会抑制haucl4的解离，使aucl4aucl4－与阳离子表面活性剂形成络合物，从而使rls强度降低；当ph较高时，会使cs的有效浓度降低，即溶液中阳离子浓度减少，所以ph值较高时也会导致rls强度降低，因此3个体系均选取ph＝2.0的缓冲溶液。

考察了缓冲溶液的用量对rls峰强度的影响，用量在0.50～5.0

ml之间，对rls峰值影响均不大。本实验选取加入1.0 ml hcl

naac 缓冲溶液。

3.4 haucl4的浓度对rls强度的影响

haucl4的浓度对体系rls的强度有一定的影响。如图5所示，当haucl4浓度过低时，与表面活性剂反应不完全；随着haucl 4加入体积的增加，rls强度有所增加，反应逐渐趋于完全，达