混合膠束協(xié)同增效光度法測(cè)定陶瓷原料中鐵

湯家華 何 賀 杜 梅

（巢湖學(xué)院，安徽 巢湖 238000）

鐵及其化合物的含量是影響陶瓷白度的主要因素，要制備高質(zhì)量的陶瓷，對(duì)陶瓷原料中鐵的分析檢測(cè)是十分重要的。目前，陶瓷原料中鐵的檢測(cè)方法主要有原子吸收光譜法[1-2]、X射線熒光法[3-4]、分光光度法和EDTA配位滴定法[5]，在分光光度法中，根據(jù)所用顯色劑的不同，又分為磺基水楊酸光度法[6]、DBC-偶氮胂光度法[7]和鄰菲啰啉光度法[8]。結(jié)晶紫-硫氰酸鉀為顯色劑測(cè)定鐵[9]已有報(bào)道，是在單一表面活性劑存在下（阿拉伯樹(shù)膠）進(jìn)行的，體系受溫度的影響較大，且穩(wěn)定時(shí)間較短。近年來(lái)，混合表面活性劑體系的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，混合表面活性劑體系對(duì)絡(luò)合物能夠起到協(xié)同增效的效果，使整個(gè)反應(yīng)體系更加穩(wěn)定[10]。研究發(fā)現(xiàn)：在酸性條件下，以阿拉伯樹(shù)膠-Triton X-100-CTMAB混合表面活性劑為介質(zhì)，F(xiàn)e（Ⅲ）-結(jié)晶紫-硫氰酸鉀締合物的最大吸收波長(zhǎng)在540 nm；以PVA-Triton X-100-CTMAB混合表面活性劑為介質(zhì)，締合物的最大吸收波長(zhǎng)在482 nm，但后者的選擇性大大提高。本文討論了混合膠束（PVA+Triton X-100+CTMAB）協(xié)同增效光度法測(cè)定鐵的最佳條件，并成功應(yīng)用于陶瓷原料中鐵含量的測(cè)定。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與試劑

752型紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)（上海菁華科技儀器有限公司），T9CS型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)（北京普析通用儀器有限責(zé)任公司）。

鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液：100 μg/mL；準(zhǔn)確稱(chēng)取硫酸鐵銨0.2159 g于100 mL的燒杯中，加入20 mL水和20 mL1:1的HCl，溶解后定量地轉(zhuǎn)移至250 mL的容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻，用時(shí)再稀釋為10 μg/mL工作液。

結(jié)晶紫溶液：2.0×10-4mol·L-1； 準(zhǔn)確稱(chēng)取0.0408 g結(jié)晶紫于250 mL燒杯中，加水溶解，移至500 mL容量瓶中，稀釋至刻度，定容，搖勻。

聚乙烯醇溶液：4g/L：稱(chēng)取2.0000 g聚乙烯醇于500 mL燒杯中，加適量的水，加熱溶解冷卻至室溫，在500 mL容量瓶中定容。

Triton X-100+CTMAB 溶液：5 g/L+1 g/L；硫氰化鉀溶液：250 g/L。硫酸溶液：0.5 mol/L。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

加入不大于50 μg鐵（Ⅲ）標(biāo)準(zhǔn)溶液或適量樣品液于25 mL容量瓶中，再依次加入硫酸溶液2.0 mL，硫氰酸鉀溶液2.0 mL，聚乙烯醇溶液4.0 mL，TritonX-100+CTMAB 2.0 mL， 結(jié)晶紫溶液5.0 mL，加水至刻度后搖勻，于482 nm處，用1 cm比色皿，以試劑空白為參比，測(cè)定吸光度。

2 結(jié)果與討論

2.1 吸收光譜

按照試驗(yàn)方法配制顯色溶液，以試劑空白為參比，在400—600 nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)進(jìn)行光譜掃描,結(jié)果見(jiàn)圖1。試劑空白的最大吸收波長(zhǎng)為590 nm，締合物的最大吸收波長(zhǎng)為482 nm，為了有高的靈敏度，選擇482 nm為測(cè)定波長(zhǎng)。

圖1 吸收曲線

2.2 試驗(yàn)最佳條件的選擇

2.2.1 溶液的酸度對(duì)吸光度的影響

按實(shí)驗(yàn)方法只改變硫酸溶液的用量，分別測(cè)定吸光度。結(jié)果表明：0.5 mol/L硫酸的用量在1.0—3.0 mL之間時(shí)吸光度最大且基本恒定，確定硫酸用量為2.0 mL。

2.2.2 表面活性劑的選擇及其對(duì)吸光度的影響

在這個(gè)體系中，如果不加表面活性劑，締合物的水溶性差，有沉淀析出，加入表面活性劑后，溶液變成透明清亮。討論了各種表面活性劑對(duì)體系的影響，如聚乙烯醇、阿拉伯樹(shù)膠、Triton X-100、TritonX-100+CTMAB，其中阿拉伯樹(shù)膠的增敏效果最好，其次是聚乙烯醇，但體系不是十分穩(wěn)定，分別又加了Triton X-100+CTMAB后，兩個(gè)體系的穩(wěn)定性大大提高，考慮以聚乙烯醇+Triton X-100+CTMAB為介質(zhì)時(shí)，締合物的最大吸收波長(zhǎng)在482 nm，體系的選擇性大大提高。因此選擇聚乙烯醇+TritonX-100+CTMAB混合表面活性劑作為體系的增溶、增敏、增穩(wěn)劑。當(dāng)聚乙烯醇的用量為4.0 mL，TritonX-100+CTMAB的用量為2.0 mL時(shí)，吸光度最大。

2.2.3 硫氰酸鉀對(duì)吸光度用量的影響

只改變硫氰酸鉀溶液，按實(shí)驗(yàn)方法顯色，當(dāng)硫氰酸鉀溶液的用量在2.0 mL時(shí)，吸光度最大，選擇硫氰酸鉀溶液的用量為2.0 mL。

2.2.4 結(jié)晶紫用量的影響

討論了結(jié)晶紫的用量可能對(duì)吸光度有影響。結(jié)果表明：當(dāng)結(jié)晶紫的用量5.0 mL時(shí)，吸光度最大，故選擇結(jié)晶紫的用量為5.0 mL。

2.3 顯色時(shí)間及穩(wěn)定時(shí)間

在室溫下（＜30℃），顯色反應(yīng)即刻完成，吸光度至少在40 min內(nèi)基本穩(wěn)定。

2.4 共存離子的影響

對(duì)于20 μg Fe3+，當(dāng)吸光度的誤差≤±5%時(shí)，各種離子的允許量（以mg計(jì)）：

K+，Na+，PO43-，Cl-（30）；Ca2+（20）；Mg2+（5）；Si（IV），Al3+（3）；Pb2+，Ni2+（0.2）；Zn2+（0.15）；Ti （Ⅳ）（0.1）；V（Ⅴ）（0.03），Mo（Ⅵ）（0.02）；Cu2+（0.005）。

2.5 工作曲線及線性范圍

在一組25 mL的容量瓶中，加入10 μg/mL的鐵溶液 1.00 mL、2.00 mL、3.00 mL、4.00 mL、5.00 mL，按照實(shí)驗(yàn)方法顯色，以試劑空白為參比，測(cè)定各溶液的吸光度，以A-C繪制工作曲線，鐵含量在0～2 μg/mL范圍內(nèi)與吸光度有良好的線性關(guān)系，回歸方程為A=0.7387C （μg/mL）+0.0126，相關(guān)系數(shù)r=0.9992，表觀摩爾吸光系數(shù)為4.1×104L·mol-1·cm-1。

2.6 樣品分析

準(zhǔn)確稱(chēng)取0.15 g左右陶瓷原料（高嶺土），制作成250 mL的樣品試液[11]。取適量的樣品試液于25 mL容量瓶中，按試驗(yàn)方法進(jìn)行測(cè)定，分析結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 試樣分析結(jié)果及回收試驗(yàn)（n=6）

[1]GB/T 4734-1996，陶瓷材料及制品化學(xué)分析方法[S].

[2]黃雨，葉瓊，孔德圣.火焰原子吸收光譜法測(cè)定碳酸鈣中鐵含量[J].輕工科技，2017，（5）：101.

[3]向清德，鄒華盈，郭曉明，等.X射線熒光法測(cè)定高嶺土中各元素的含量[J].陶瓷科學(xué)與藝術(shù)，2006，（12）：204-207.

[4]王傳勝，王美蘭，李建彬.甘肅某地區(qū)陶瓷原料的成分分析與評(píng)價(jià)[J].陶瓷，2016，（11）：32-36.

[5]GB/T 14563-2008，高嶺土及其試驗(yàn)方法[S].

[6]蔡新安，章慧芳，李碩，等.磺基水楊酸分光光度法測(cè)定陶瓷原料中的微量鐵[J].中國(guó)陶瓷，2008，（11）：63-65.

[7]楊勇，羅川南，張瑾，等.陶瓷原料中微量鐵的快速測(cè)定[J].中國(guó)陶瓷，2000，（2）：45-46.

[8]傅翠梨，陳文瑞，郭阿明，等.鄰菲啰啉光度法測(cè)定高嶺土中可溶鐵和非可溶鐵[J].巖礦測(cè)試，2012，（4）：621-626.

[9]劉忠芳，劉紹璞，謝慈儀.硫氰酸鹽和結(jié)晶紫分光光度法測(cè)定痕量鐵[J].西南師范大學(xué)學(xué)報(bào)，1989，（4）：105-109.

[10]馮少良.混合表面活性劑對(duì)多芳烴的增溶作用機(jī)理及影響因素[D].杭州：浙江大學(xué)，2003.

[11]湯家華，李明玲.2-羥基-3-甲氧基苯基熒光酮分光光度法測(cè)定陶瓷原料中鈦[J].中國(guó)陶瓷，2009，（11）：54-55.