痕量碘的测定方法及砷铈催化动力学研究

论文摘要

碘具有重要的海洋学和生理学意义,其存在具有不稳定性和含量低的特点,所以,建立一种快速、灵敏、准确的测定碘含量的方法具有十分重要的意义。目前研究测定碘含量的方法的文章很多,但是各种方法都有一定的缺陷,本文拟采用砷铈催化电位法进行碘含量的测定,对方法进行优化,以提高测碘的灵敏度、准确度和测定速度,可以实现连续、在线检测。利用砷铈催化电位法进行碘含量测定的理论基础是砷铈催化反应的假一级动力学特性,首先对砷铈催化动力学进行了详细的研究,然后针对淡水中碘含量的测定,进行了砷铈催化电位法具体操作方法的研究。研究方法和结论如下:1.利用标准方法砷铈催化分光光度法对照电位法,测定了砷铈催化反应体系中系列碘浓度条件下,反应物Ce4+浓度随时间的变化曲线,所得结果符合一级反应动力学方程: ,进而求得反应速率常数k。由计算所得的反应速率对碘浓度作曲线,对照用固定时间法所测得的光度值和电位差值对碘浓度曲线,都具有较好的线性,因此,利用砷铈催化电位法进行痕量碘的测定具有良好的动力学基础。2.固定砷铈催化反应体系中H+浓度为1.5 mol·L-1,改变Cl-浓度;固定砷铈催化反应体系中Cl-浓度为0.1mol·L-1,改变H+浓度,测定加入系列碘化钾标准溶液后反应体系的电位E随时间t的变化曲线。结果表明当氯离子浓度大于0.3 mol·L-1时,会抑制碘的催化作用;氯离子浓度为0.1 mol·L-1,氢离子浓度为1.5 mol·L-1时,测定的准确度和灵敏度均较高,实验选择该条件下进行测定。3.工作电极就金盘电极、铂盘电极和玻碳电极进行了研究和选择。分别测定了其在一定浓度的硫酸铈铵溶液中的电极电位随时间的变化,其中金盘电极电位稳定性较差,不适合电位法测定;进而测定了以铂盘电极和玻碳电极作为工作电极所得砷铈催化反应体系的电位随时间的变化曲线,其中用铂盘电极所测得砷铈催化反应体系的电位～时间曲线线性较好,而电位随时间变化速率～碘浓度线性较差,使电位法测定的误差较大;玻碳电极在以上测试中结果均较好,适合用作砷铈催化电位法测定的工作电极。4.参比电极就饱和Ag/AgCl电极和饱和甘汞电极进行了选择,测试了饱和Ag/AgCl电极相对饱和甘汞电极的电位变化,所得结论是饱和Ag/AgCl电极在测定过程中由于室温变化其电位产生变化,对测定结果产生较大影响,应选用双盐桥饱和甘汞电极作为参比电极。5.在反应体系中氯离子浓度为0.1 mol·L-1,氢离子浓度为1.5 mol·L-1时,对比研究了碘化钾和碘酸钾用来作催化剂的效果,其结果表明该条件下碘酸钾可以完全还原。降低碘酸钾还原过程中的酸度,导致IO3-不能完全还原。为提高测定速度,对碘酸钾还原时间进行选择,结果表明恒温后再还原10min,测定结果最好,为便于操作,还原时间选定为包括加液和恒温在内共15min。6.最终确定实验方法后,对自来水样品进行测定,所测样品碘浓度的平均值为4.4μg I?L-1,所测6个平行样的相对标准偏差值为2.7%,精密度较好。所测样品的回收率在94%～106%之间,平均回收率为101%,表明该方法进行样品测定的准确度较高。该方法可准确检测样品的最低碘浓度为2μg I?L-1,测定范围为2～300μg I?L-1,线性范围宽。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 0 前言
• 1 文献综述
• 1.1 碘的测定方法综述
• 1.1.1 容量法
• 1.1.2 分光光度法
• 1.1.3 荧光法
• 1.1.4 色谱法
• 1.1.4.1 气相色谱法（GC）
• 1.1.4.2 高效液相色谱法（HPLC）
• 1.1.5 原子光谱法
• 1.1.5.1 原子吸收光谱法（AAS）
• 1.1.5.2 原子发射光谱法（AES）
• 1.1.6 中子活化分析
• 1.1.7 电化学方法
• 1.2 砷铈催化法测碘的研究进展
• 1.2.1 砷铈催化反应机理
• 1.2.2 砷铈催化动力学研究
• 1.2.3 砷铈催化反应计量关系
• 1.2.4 砷铈催化分光光度法研究进展
• 1.2.5 砷铈催化电位法研究进展
• 1.3 本文研究意义、内容
• 2 砷铈催化动力学研究
• 2.1 反应物浓度随时间的变化
• 2.1.1 分光光度法
• 2.1.1.1 仪器与试剂
• 2.1.1.2 实验方法
• 2.1.1.3 结果与讨论
• 2.1.2 电位法
• 2.1.2.1 仪器与试剂
• 2.1.2.2 实验方法
• 2.1.2.3 结果与讨论
• 2.2 反应速率常数与催化剂浓度的关系
• 2.2.1 分光光度法
• 2.2.1.1 实验方法
• 2.2.1.2 结果与讨论
• 2.2.2 电位法
• 2.2.2.1 实验方法
• 2.2.2.2 结果与讨论
• 2.3 氯离子浓度的影响
• 2.3.1 实验方法
• 2.3.2 结果与讨论
• 2.4 酸度的影响
• 2.4.1 实验方法
• 2.4.2 结果与讨论
• 3 砷铈催化电位法测碘的方法研究
• 3.1 工作电极（指示电极）的选择
• 3.1.1 金盘电极
• 3.1.2 铂盘电极
• 3.1.3 玻碳电极
• 3.2 参比电极的选择
• 3.2.1 饱和Ag/AgCl 电极
• 3.2.2 饱和甘汞电极
• 3.3 氯离子浓度和酸度的选择
• 3.3.1 实验方法
• 3.3.2 结果与讨论
• 3.4 碘酸钾还原反应的条件选择
• -浓度和酸度'>3.4.1 Cl^-浓度和酸度
• 3.4.2 酸溶液的加入顺序
• 3.4.3 还原时间
• 3.5 方法评价
• 3.5.1 精密度
• 3.5.2 准确度
• 3.5.3 检出限（样品检测下限）
• 3.5.4 测定范围
• 4 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文