薛紹秀 ,王江平 ,胡 宏 ,楊麗萍
(1.貴州大學化學與化工學院,貴州 貴陽 550001;2.貴州省經濟與信息化委員會,貴州 貴陽 550001;3.甕福(集團)有限責任公司,貴州 福泉 550501)
便攜式拉曼光譜儀內標法快速測定乙酸濃度
薛紹秀1,王江平2,胡 宏3,楊麗萍3
(1.貴州大學化學與化工學院,貴州 貴陽 550001;2.貴州省經濟與信息化委員會,貴州 貴陽 550001;3.甕福(集團)有限責任公司,貴州 福泉 550501)
利用激光拉曼散射原理,研究得到乙酸的特征峰(892cm-1附近),以硝酸的特征峰為內標,建立了一種醋酸濃度測定的新方法。在醋酸濃度為1%~60%范圍內,線性關系良好,線性方程為I=4.4886x+0.34312,相關系數r=0.9997。該方法加標回收率為96%~107%。對樣品進行了測試,相對標準偏差分別為0.57%、0.42%、0.33%,說明了該檢測方法精密度高,是一種快速簡便的分析測定方法。
激光拉曼光譜儀;乙酸濃度;內標法
乙酸是一種重要的有機化工原料,廣泛應用于有機合成、醫藥、農藥等行業,乙酸含量還是研究溫室氣體、水體生物活動和調查化工廢水背景值等的重要項目。因為其是醋的主要成分,故又稱醋酸。醋酸為有機弱酸,常用檢測方法有化學分析法,紫外分光光度法,氣相色譜法,離子色譜法。
激光拉曼光譜法是一種新型的無損檢測技術,可用于樣品的定性、定量分析,這種檢測方法精確度高,快速、簡單且可重復,在一定條件下,拉曼信號的強度與待測物質的濃度成正比,但在實際檢測應用中,為消除儀器及外界條件的影響,選擇合適的內標物是很好的辦法,且便攜式拉曼光譜儀體積小,可用于現場分析。本文利用激光拉曼光譜法對乙酸水溶液進行了測定研究。以硝酸為內標物,利用乙酸的特征峰(982cm-1)與硝酸的特征峰(1045cm-1)的比值,對溶液中的乙酸含量進行測定,得到了乙酸水溶液濃度與相對強度比值的關系。本方法檢測結果的準確度和精密度良好,能夠滿足水體中醋酸含量測定的要求。
手持式拉曼光譜儀,儀器規格參數:激發光源波長:785nm;激發光源輸出功率:0~300MW;FWHM 帶寬:0.2nm(標準),0.3nm(最大);光譜覆蓋范圍:500~1800cm-1/785nm; 積分時間:20μs~300s;外形尺寸:125mm×223mm×85mm;重量:2400g;電源:可支持4h工作的充電電池。
Integration_Time:5000ms;Noise Threshold:4000;Power:medium。
分 別 取 2.5mL,5mL,7.5mL,10mL,12.5mL,15 mL,17.5mL,20mL,22.5mL,25mL,27.5mL,30mL 分析純乙酸于50mL容量瓶中,并各加入5mL分析純硝酸作內標物。
將配制好的不同濃度乙酸溶液倒入玻璃小瓶中,將小瓶放入樣品池中,然后以手持式拉曼光譜儀依次采集乙酸溶液拉曼譜和小瓶拉曼譜。用origin軟件進行數據處理,以硝酸特征峰為內標,做強度比值與乙酸濃度的曲線,并擬合方程。
圖1為冰乙酸的拉曼光譜圖,從圖中可以看出,冰乙酸在629cm-1和 892cm-1附近有較強的特征峰,892cm-1峰是由O-H面外彎曲振動所產生的,629cm-1是由C-H彎曲振動引起的。而1355 cm-1和 1442 cm-1是玻璃小瓶本身的峰。
在對乙酸進行攝譜的過程中,由于樣品濃度不同,會引起散射指數的變化,另外溶液其它噪聲等因素,對拉曼譜峰都會帶來影響,通常需要加入內標物來消除一部分因素影響。對非水溶液,常用內標為四氯化碳(459cm-1),對水溶液,常用內標為硝酸根離子(1050cm-1)和高氯酸根離子(930cm-1)。本實驗考慮到高氯酸根離子的峰與乙酸特征峰非??拷?,因此選用硝酸根離子作為內標,得到很好的結果。
對不同濃度的乙酸水溶液攝譜發現 (如圖2所示),特征峰的強度隨著乙酸溶度的增加而增強。
將乙酸最強峰(892cm-1附近)與硝酸根離子的峰(1050cm-1附近)強度進行對比,得到表 1,通過origin軟件對數據進行線性擬合得到比值I與乙酸濃度C的關系見圖3。
用移液管分別精密量取 5mL,10mL,17.5mL 冰醋酸于50mL容量瓶中,各配制5份,結果見表2。
精密量取冰醋酸5mL于50mL容量瓶中,加入5mL硝酸作為內標物,加水稀釋至刻度,搖勻,作為回收試驗用空白溶液。分別精密量取9mL、10mL、11mL于50mL容量瓶中,定容。用便攜式拉曼光譜儀攝譜,將數據用origin進行處理,用標準曲線計算得到對應的醋酸濃度,計算回收率,結果見表3。
表3 回收率試驗結果Table3 result of recovery test
本文提出了一種新的方法來檢測乙酸濃度,通過實驗、數據分析以及回收率實驗可知,用硝酸作內標精確度高,且這種方法具有制樣簡單、檢測快速、操作簡便等優點,為快速準確的檢測乙酸濃度提供了一種新的簡單有效的方法。有很好的商業應用前景。
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Quantitative Determination of Acetic Acid by Handheld Raman Spectrometer and Internal Standard Method
XUEShao-xiu1, WANGJiang-ping2, HUHong3
(1.College of Chemical and Chemistry Engineering,Guizhou University, Guiyang550001,China;2.Guizhou Economy and Informatization Commission ,Guiyang550002,China;3.Wengfu (Group)Co., Ltd.,Fuquan 550501,China)
Based on the laser Raman scattering theory, the characteristic peak (892cm-1) of acetic acid was acquired,so a new determination method for the acetic acid was established using the nitric acid as the internal standard substance.There was a good linear relationship between the acetic acid and the relative intensity in the range of 1% ~60% ,the linear regression equation was I=4.4886x+0.34312, the correlation cofficent was 0.9997, the recoveries of standard addition was 96% ~ 107%and the relative standard deviation were 0.57%、0.42%、0.33%respectively.
laser Raman spectrometer;acetic acid concentration;internal standard
O 657.37
A
1671-9905(2011)08-0045-03
薛紹秀(1987-),女,貴州大學,在讀碩士研究生,精細化工,15285169364,xueshaoxiu@163.com
2011-05-09