二甲苯偶氮水杨基荧光酮应用于超痕量铝和铀的绿色富集与分析研究

论文摘要

我们在前人工作经验总结的基础上,根据苯基荧光酮类试剂分子结构与性能之间的关系,设计合成出一种新的试剂-二甲苯偶氮水杨基荧光酮（DMPASF）。产品纯化后,采用紫外（UV）、红外（IR）、电喷雾质谱（EIS）和元素分析进行了结构表征。DMPASF是弱酸,按Klygin公式计算其逐级离解常数,并结合量子化学计算所得到的试剂分子电荷分布,推测出其在水中的离解过程。通过参考文献和本实验室的经验合成了烷基咪唑类室温离子液体。首先研究了DMPASF与铝（Ⅲ）的显色反应。在乙酸铵缓冲溶液和十六烷基三甲基溴化铵（CTMAB）存在下,DMPASF与铝发生灵敏的显色反应,形成配位比为3:1的红色配合物,配合物的最大吸收波长为564nm,表观摩尔吸光系数达1.40×105 L·mol-1·cm-1,铝（Ⅲ）含量在0～6μg/25ml内符合比尔定律。此外,该体系具有良好的选择性,大多数金属或非金属离子均有较高的允许量,方法已应用于水样和镁合金中痕量铝的测定,结果令人满意。在此基础上,我们继续研究了DMPASF与铀（Ⅵ）的显色反应,在乙酸铵和CTMAB存在下,DMPASF与铀发生灵敏的显色反应,形成稳定的红色配合物,配合物的最大吸收波长为556nm,表观摩尔吸光系数达1.28×105 L·mol-1·cm-1,铀（Ⅵ）含量在0～20μg/25ml内符合比尔定律。该显色体系的灵敏度和选择性优于其他铀试剂,方法已用于海水中痕量铀的测定,取得满意效果。尽管DMPASF与铝（Ⅲ）及铀（Ⅵ）的显色反应具有较高的灵敏度,但对复杂样品中超痕量铝或铀的测定仍显不足。为了进一步提高方法的灵敏度,采用离子液体代替易挥发的有机溶剂作为介质,用于铝及铀的液-液萃取。本文选择萃取效率高、相分离速率快的1-甲基-3-辛基咪唑六氟磷酸盐（[C8mim]PF6）作为萃取剂。在1000ml容量瓶中,铝（Ⅲ）与DMPASF形成稳定的配合物后,向体系中加入5ml[C8mim]PF6,振荡10min,配合物进入离子液体相,离子液体相中的铝用10ml 1mol·L-1硝酸反萃至水相,水相用石墨炉原子吸收测定。铝的萃取率和反萃率均达到95%以上。该方法已用于生理盐水中超痕量铝的测定。我们继续研究了铀的萃取,在1000ml容量瓶中,铀（Ⅵ）与DMPASF形成稳定的配合物后,向体系中加入5ml[C8mim]PF6,振荡10min,配合物进入离子液体相,离子液体相中的铀用10ml 3mol·L-1盐酸反萃至水相,反萃液中的铀用偶氮氯膦Ⅲ光度法测定,表观摩尔吸光系数达3.17×106 L·mol-1·cm-1。铀的萃取率和反萃率均达到95%以上。此方法已用于海水样品中超痕量铀的测定,结果令人满意。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 铝和铀的国内外研究现状
• 1.1.1 分析检测方法
• 1.1.2 富集技术
• 1.1.3 存在的主要问题
• 1.2 绿色萃取体系研究的重要意义
• 1.2.1 超痕量铝、铀的分析
• 1.2.2 湿法冶金
• 1.3 主要研究内容
• 第二章 新荧光酮试剂及烷基咪唑离子液体的合成
• 2.1 仪器与试剂
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 紫外吸收光谱测定
• 2.2.2 红外吸收光谱测定
• 2.2.3 电喷雾质谱测定
• 2.2.4 元素分析
• 2.3 二甲苯偶氮水杨基荧光酮及烷基咪唑室温离子液体合成
• 2.3.1 二甲苯偶氮水杨基荧光酮的合成
• 2.3.2 烷基咪唑室温离子液体的合成
• 2.4 DMPASF 的结构表征
• 2.4.1 紫外吸收
• 2.4.2 红外吸收
• 2.4.3 电喷雾质谱
• 2.4.4 元素分析
• 2.5 DMPASF 的物理性质
• 2.5.1 溶解性
• 2.5.2 电荷分布及最佳分子构型的量子化学计算
• 2.5.3 DMPASF 在水中的离解
• 2.6 本章小结
• 第三章 二甲苯偶氮水杨基荧光酮与铝的显色反应研究
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 主要实验材料和仪器
• 3.1.2 实验方法
• 3.2 显色反应条件优化
• 3.2.1 吸收光谱
• 3.2.2 反应介质的选择
• 3.2.3 表面活性剂种类和用量的选择
• 3.2.4 试剂用量的影响
• 3.3 显色体系的分析特性
• 3.3.1 显色反应速度和配合物稳定性
• 3.3.2 配合物的组成比
• 3.3.3 工作曲线
• 3.3.4 检测限
• 3.3.5 共存离子影响
• 3.3.6 样品分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 二甲苯偶氮水杨基荧光酮与铀的显色反应研究
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 主要实验材料和仪器
• 4.1.2 实验方法
• 4.2 显色反应条件优化
• 4.2.1 吸收光谱
• 4.2.2 反应介质的选择
• 4.2.3 表面活性剂种类及用量影响
• 4.2.4 显色剂用量影响
• 4.3 显色体系的分析特性
• 4.3.1 显色反应速度和配合物的稳定性
• 4.3.2 配合物的组成比
• 4.3.3 工作曲线
• 4.3.4 共存离子的影响
• 4.3.5 海水中痕量铀的测定
• 4.4 本章小结
• 第五章 铝的绿色萃取体系研究
• 5.1 主要实验材料和仪器
• 5.2 实验方法
• 5.2.1 铝的测定
• 5.2.2 配合物萃取率的测定
• 5.2.3 反萃取率的测定
• 5.3 铝的萃取和反萃
• 5.3.1 大体积中配合物形成条件优化
• 5.3.2 离子液体种类及用量对萃取率的影响
• 5.3.3 萃取时间对萃取率的影响
• 5.3.4 铝的反萃研究
• 5.3.5 萃取机理初步探讨
• 5.4 生理盐水中铝的萃取测定
• 5.5 本章小结
• 第六章 铀的绿色萃取体系研究
• 6.1 主要实验材料和仪器
• 6.2 实验方法
• 6.2.1 铀的测定
• 6.2.2 配合物萃取率的测定
• 6.2.3 反萃取率的测定
• 6.3 铀的萃取和反萃
• 6.3.1 大体积中配合物形成条件优化
• 6.3.2 离子液体种类及用量对萃取率的影响
• 6.3.3 萃取时间对萃取率的影响
• 6.3.4 偶氮氯膦Ⅲ测定铀
• 6.3.5 铀的反萃研究
• 6.3.6 萃取机理初步探讨
• 6.4 海水中铀的测定
• 6.5 本章小结
• 主要结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文