新显色剂（ABTT）合成及其废水中微量镍的测定.doc
新型显色剂（ABTT）的合成及废水中痕量镍的测定合成了一种尚未报道的新型显色剂1-偶氮苯-3-噻唑-三氮烯（ABTT），研究了它与镍的显色反应。在Tween-80表面活性剂存在下，将ABTT加入到pH值为11.5的-NaOH缓冲溶液中，显色剂与痕量镍离子反应生成红色配合物，配合物最大吸收峰位于545nm处。本实验研究主要利用所提出的方法对样品溶液中的痕量镍进行测定，结果符合预期。标签：1-偶氮苯-3-噻唑-三氮烯分光光度法镍能长期在环境或动植物体内积累，如果人们食用了被镍污染的动植物，这些镍金属离子就会转移到人体中，对人体造成长期危害。 目前，冶炼、采矿、电镀等行业排放的废水中大量存在镍污染物，若不加限制地排放，将对周边环境造成严重而长期的负面影响。因此，如何利用高灵敏度的分析方法快速、方便地测定水样中的痕量镍，检测和控制排放污染具有十分重要的现实意义。当三氮烯中含有氮杂环时，其显色效果更佳[4-9]。为了进一步提高该类试剂的性能，合成了一种以前未见报道的新型1-偶氮苯-3-噻唑-三氮烯（ABTT），并设计实验对合成的三氮烯试剂的性能进行了分析。此外，作者还对其与镍的显色反应进行了深入研究。
试验结果表明，加入Tween-80表面活性剂后，合成试剂与镍的显色反应十分灵敏，且具有良好的选择性。对于铝合金中痕量镍的测定，笔者采用了提出的测定方法，结果符合预期，令人满意。实验部分1.1实验选用的主要仪器及试剂傅里叶变换红外光谱仪、酸度计。0.2g/LABTT无水乙醇溶液；按常用配制工艺配制Ni2+标准溶液，配制储备液和工作液浓度分别为10mg/L和5mg/L；常用表面活性剂-100(聚氧乙烯烷基酚)、OP(聚乙二醇辛基苯基醚)、OP-40、SLS(十二烷基硫酸钠)：体积分数2%；其余试剂均选用分析纯，水选用经过多次蒸馏的双蒸水。 1.2 新型彩色显影剂1-偶氮苯-3-噻唑-三氮烯的合成 1.2.1 具体合成路线设计 1.2.2 合成方法及工艺 重氮化工艺：称取2.0g(0.01mol)对氨基偶氮苯，倒入/L盐酸，将二者混合溶液冷却至0度左右。控制温度在0-5度，缓慢加入0.(0.01mol)至5mL水溶液，保证加入的NaNO2温度控制在2℃以下。缓慢搅拌，使混合溶液在控制温度下充分反应约2小时。混合溶液反应得到的清液即为重氮盐溶液。
偶联：取10mL浓盐酸，在浓盐酸液中缓慢加入1.0g(0.01mol)2-氨基噻唑，将二者的混合液缓慢加入到工艺反应得到的重氮盐溶液中。调节温度在5℃以下，同时加入适量饱和溶液，调节溶液pH值至5左右呈微酸性，让其充分反应；反应2h使其pH值中性，升温至10-15左右，继续反应2h，加入大量冰水，静置，过滤，得粗品。分离纯化：以丙酮为溶剂，以乙酸乙酯和苯按1：8的比例为流动相。柱层析分离，分离物充分干燥，干品为棕色。称重后得棕色粉末2.35g，计算收率约76.5％。 1.3 试剂结构表征根据预期合成化合物的分子式，计算出分子式中各元素的理论值（％）为C（58.44％）、H（3.90％）、N（27.27％）、S（10.39％）： 同时根据实际元素分析，各元素的实际值为C（58.49％）、H（3.88％）、N（27.25％）、S（10.38％）。可见，计算的理论值与实际实验值相符。将固体样品采用KBr压片技术压片，再进行红外分析结果显示，生成的化合物确实是ABTT，其化学式为：，其分子量为308。1.4 实验方法取不多于10μg的Ni2+标准溶液于25mL容量瓶中； 然后加入3.5mL-NaOH缓冲溶液和1.0mL2%吐温-无水乙醇溶液,摇匀,静置约20分钟。
结果与讨论 2.1 吸收光谱 在碱性条件下（pH=11.5）加入Tween-80表面活性剂，测定吸收光谱表明，ABTT显色剂与镍离子反应生成的红色配合物最大吸收峰在545nm，Δλ=125nm，吸收光谱如图1所示。 2.2 酸度的影响 结果表明，ABTT与Ni2+显色反应的最佳pH范围为11.0~12.0，最佳缓冲溶液用量为3.0mL~4.0mL，本实验选定pH=11.-NaOH缓冲溶液3.5mL。 2.3 表面活性剂的选择及用量 通过SDBS、SLS等离子型表面活性剂的显色反应，结果表明，非离子表面活性剂在感光度上优于离子型表面活性剂；常见的非离子表面活性剂均有增溶和增敏的作用，尤其以Tween-80表面活性剂效果最好。 本实验选用φ=2%Tween-100 0.5ml，具体数据见表1。2.4显色剂Ni2+用量的影响考察了新合成的显色剂在不同用量下对显色反应的影响，结果表明当ABTT无水乙醇溶液用量大于0.5ml、小于1.5ml时，配合物对光波的吸收最明显，本实验取0.2g/L ABTT无水乙醇溶液1.0mL。2.5配合物的组成及稳定性采用直线法和平衡位移法测得配合物Ni2+与ABTT的配比为1：2。
室温下，20min内，络合物溶液吸光度达最大，效果最明显，且络合物在室温下至少可保持稳定10h。2.6工作曲线与灵敏度结果表明，当标准溶液为25mL溶液时，Ni2+的质量浓度符合比尔定律，其回归方程可表示为：A=0.-0.01021（Cμg/25mL），其中相关系数r=0.9904，摩尔吸光系数为1.-1cm-1。2.7共存离子的影响在25mL容量瓶中测5μg的Ni2+时，在测量误差范围不超过5％的情况下，硫代硫酸钠和氟化钠含量超过20mg，对测定结果无影响。 采用等量的氟化钠和硫代硫酸钠（均为20mg）作为混合掩蔽剂，可使Cd2+（10）、Zn2+（12）、Hg2+（10）、Co2+（18）、Cu2+（15）离子共存。2.8 样品分析准确称取一定量的水样，经H2O2和HNO3消解浓缩后，加入等量的硫代硫酸钠和氟化钠，均控制为20mg，充分混匀作为掩蔽剂，后续步骤按实验方法进行。实验分析结果见表2。结论本次实验研究深入探究了试剂与镍发生显色反应的各种条件，并分析了该显色剂在工业废水中的实际应用情况，研究结果表明，ABTT合成试剂在灵敏度和选择性方面均具有良好的表现。
与传统二硫腙法相比，该试剂测定过程快速、方便，减少了有毒有机溶剂萃取等繁琐的操作过程。实验中镍含量测定结果与原子吸收法相一致，所有测定值的RSD均小于3％。可见合成的三氮烯显色剂在精密度和准确度上均有令人满意的结果，值得推广使用。参考文献：[1]郭启华，周永毅，邹红，等.三氮烯试剂在光度分析中应用的新进展[J].冶金分析，2003，23（1）：20-26。[2]王桂芳，吕北红.三氮烯试剂在光度分析中应用的新进展[J].安阳师范学院学报，2006：79-83。[3]徐琳，胡志勇.三氮烯试剂在光度分析中的应用[J]。 山西化工，2008，28（2）：37-40。[4]郑运发，张春.1-(4-硝基苯基)-3-(4-羟基-6-甲基嘧啶)-三氮烯的合成及其与铜的显色反应[J].化学试剂，2008，30（6），445-446；456。[5]张春牛，闫国兵，郑运发。 1-(4-硝基苯基)-3-(5-氰基吡啶)-三氮烯的合成及其与镍的显色反应[J]. 分析测试学报, 2006, 25(1):77-79。 [6] 顾永兵, 张春牛, 郑运发. 1-(4-硝基苯基)-3-(5-氰基吡啶)-三氮烯的合成及其与镍的显色反应, 江西师范大学学报(自然科学版), 2006, 30(6):540-542。 [7] 张春牛, 郑运发, 顾永兵. 1-偶氮苯-3-(5-溴-2-吡啶)-三氮烯的合成及其与镍的显色反应[J]. 冶金分析, 2006, 26(1):10-12。 [8] 王慕华, 张春牛, 郑运发. 1-(4-甲基-6-羟基嘧啶)-3-偶氮苯基-三氮烯的合成及其与铜的显色反应[J]. 岩矿测试, 2008, 27(4): 302-304. [9] 马伟武, 张春牛, 郑运发. 1-(4-硝基苯基)-3-(5,6-二甲基-1,2,4