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共振光散射光谱法在表面活性剂分析中的研究

作　者: 谢永红
导　师: 李树伟
学　校: 四川师范大学
专　业: 环境科学
关键词: 共振光散射光谱法表面活性剂聚乙二醇辛基苯基醚铬黑T 十二烷基苯磺酸钠溴化十六烷基三甲基铵氯代十六烷基吡啶
分类号: TQ423
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

表面活性剂具有极性的亲水基和非极性的亲油基结构特征,易于吸附定向于化学物质表面,表现出能降低表面(界面)张力的明显作用,同时它还具有渗透、润湿、乳化、分散、增溶、发泡、洗涤、杀菌等一系列特性。表面活性剂在人类生产生活中用途广泛,在某些工业生产领域中享有“工业味精”的美称。但是,由于我们通常使用的表面活性剂中绝大多数都与环境的相容性较差,进入环境特别是水体的表面活性剂对环境质量带来了较大的破坏作用。随着表面活性剂使用的日益广泛,其负面影响越来越严重。近年来表面活性剂对环境的危害已经引起了人们的广泛关注,对于进入环境的表面活性剂的监测给予了高度的重视,提出了许多新的监测方法,对于环境保护工作起到了重要的作用。在环境监测领域对表面活性剂的监测方法的研究工作正不断深入进行,进一步探讨表面活性剂对某些分子发射光谱体系的影响,建立准确、快速、简便、高灵敏度的表面活性剂分析方法是非常必要的。共振光散射(RLS)光谱法是二十世纪90年代发展起来的一种新的分子发射光谱方法,是一种新的痕量分析测试技术。该方法简便、灵敏度高、选择性较好,近十年来引起了人们的广泛的兴趣和关注。国内外对共振光散射光谱法的研究和应用日益增多,目前这一新技术已广泛应用蛋白质、核酸、糖类、药物、纳米粒子、无机粒子和表面活性剂等的分析研究中,显示了该方法极广阔的应用前景。本文研究了在pH=4.0的邻苯二甲酸氢钾-NaOH缓冲溶液中,阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)与碱性品红(FB)反应形成离子缔合物,导致共振光散射增强,最大RLS峰位于600 nm,线性范围为0.03～2.4mg/L,检测限为0.02μg/L,从而建立了一个灵敏的测定阴离子表面活性剂的共振光散射光谱新方法。将该方法用于环境水样中SDBS含量的测定,结果令人满意。本文还深入研究了在pH=4.0的B-R缓冲溶液中,溴化十六烷基三甲基胺(CTMAB)和氯代十六烷基吡啶(CPC)两种阳离子表面活性剂(CS)与纳氏试剂反应的共振光散射光谱,考察了其光谱特征、影响因素、适宜的反应条件和共存物质的影响。发现该两种CS与纳氏试剂形成离子缔合物时,均使RLS强度显著增强,并具有相似的RLS光谱特征,最大散射波长均位于422nm左右。在一定范围内,CS的浓度与散射强度成正比。方法简便,快速,灵敏度高,并具有较好的选择性,对于不同CS检出限在1.5～1.7μg/L,用于实际样品分析,结果令人满意。本文研究了非离子表面活性剂聚乙二醇辛基苯基醚(OP),将OP加入达旦黄-牛血清蛋白体系中后,体系的共振光散射强度(IRLS)有较大的增强,该现象导致蛋白质分析的灵敏度提高、线性范围增大。根据Derjaguin等人提出的DLVO理论,OP加入后,其高度水化的聚氧乙烯链伸入水中,形成卷曲结构而显示出对于质点聚集的优越空间阻碍作用,同时,较厚的水化聚氧乙烯基团层与水相的性质较为接近,于是有效Hamaker常数值就会减小,从而使质点间的van der Waals引力大为降低,其分散程度和稳定性得到增加,测定的共振光散射强度值就增大,显示OP的强烈的增敏效果。该结论为研究表面活性剂的增敏机理提供了参考。本文对共振光散射光谱的产生机理和OP增敏达旦黄-牛血清蛋白体系的机理进行了试验研究和理论探讨工作。建立了碱性品红-十二烷基苯磺酸钠和纳氏试剂-阳离子表面活性剂(CS)共振光散射光谱法测定表面活性剂的新方法,并将所研究的方法用于环境水样和其他实际样品分析,本文研究的这些新方法灵敏度高、操作简便、快速、成本低廉,具有实际应用价值。由于铬黑T共振光散射光谱在实际分析中有重要的价值,因此本文研究了铬黑T在不同条件下的共振光散射光谱,结果表明,它们的共振光散射强度受溶液pH影响较大。在一定的pH溶液中,体系的共振光散射强度在一定浓度范围内与铬黑T的浓度有线性关系。同时运用量子化学计算方法对它们分子间氢键进行了计算,理论计算表明:体系共振光信号增强的原因是分子通过分子间氢键聚合形成了超分子聚合体,这一理论计算结果和实验得到的光谱数据完全吻合,该研究工作对进一步研究共振光散射光谱法的理论提供了重要参考数据。本文通过对阴、阳、非离子三种类型的表面活性剂的研究,应用共振光散射光谱探讨了在不同体系下的作用机理,建立了新的分析体系,为环境样品表面活性剂的监测提供了重要的理论依据,并为解决表面活性剂的监测提供了新的光谱分析方法。

全文目录

摘要  3-6
abstract  6-12
1 前言  12-14
2 共振光散射光谱法概述  14-31
  2.1 光散射现象  14-15
  2.2 共振光散射  15-17
    2.2.1 共振光散射原理  15-16
    2.2.2 共振光散射技术的实验方法及定量分析理论基础  16-17
  2.3 共振光散射光谱法的研究进展  17-20
  2.4 共振光散射技术的应用研究现状  20-31
    2.4.1 核酸的测定  20-25
      2.4.1.1 有机染料试剂类探针  20-23
      2.4.1.2 表面活性剂类探针  23-24
      2.4.1.3 金属离子及其络合物类探针  24
      2.4.1.4 药物类探针  24-25
      2.4.1.5 其他测定核酸的方法  25
    2.4.2 蛋白质分析  25-29
      2.4.2.1 有机染料类  25-29
      2.4.2.2 其他RLS 测定蛋白质方法  29
    2.4.3 在药物分析中的应用  29-30
    2.4.4 环境样品中痕量金属离子的测定  30-31
3. 表面活性剂研究概述  31-46
  3.1 表面活性剂的性质  31-37
    3.1.1 表面活性剂的分类  31-32
    3.1.2 表面活性剂的结构  32
    3.1.3 本文涉及的一些表面活性剂的性质  32
    3.1.4 表面活性剂对环境的影响  32-37
      3.1.4.1 生物降解性  33
      3.1.4.2 表面活性剂的毒性  33-35
      3.1.4.3 对人类健康的危害  35
      3.1.4.4 迁移、蓄积及增毒作用  35-36
      3.1.4.5 其他影响  36-37
  3.2 表面活性剂的应用  37-38
    3.2.1 作润湿剂  37
    3.2.2 作乳化剂  37-38
    3.2.3 作泡沫分散剂  38
    3.2.4 作洗涤剂  38
  3.3 表面活性剂测定方法的研究进展  38-46
    3.3.1 阴离子表面活性剂测定方法的研究进展  39-42
      3.3.1.1 分光光度法  39-40
      3.3.1.2 色谱法  40-41
      3.3.1.3 流动注射分析法  41
      3.3.1.4 其它测定方法  41-42
    3.3.2 阳离子表面活性剂测定方法的研究进展  42-46
      3.3.2.1 滴定分析法  42-43
      3.3.2.2 分光光度法  43-44
      3.3.2.3 电化学方法  44
      3.3.2.4 其他测定方法  44-46
4. 阴离子表面活性剂共振光散射光谱分析的研究  46-54
  4.1 实验部分  47-48
    4.1.1 仪器与试剂  47
    4.1.2 实验方法  47-48
  4.2 结果与讨论  48-52
    4.2.1 体系的共振光散射光谱  48
    4.2.2 反应条件的优化  48-51
      4.2.2.1 酸度的影响  48-49
      4.2.2.2 碱性品红用量的影响  49-50
      4.2.2.3 温度的影响和稳定时间  50-51
      4.2.2.4 加入顺序的影响  51
    4.2.3 标准曲线的绘制  51
    4.2.4 方法的选择性  51-52
  4.3 分析应用  52-54
    4.3.1 测定方法  52-53
    4.3.2 测定结果  53-54
5. 阳离子表面活性剂共振光散射光谱分析的研究  54-61
  5.1 实验部分  54-55
    5.1.1 仪器和试剂  54-55
    5.1.2 实验方法  55
  5.2 结果与讨论  55-60
    5.2.1 体系共振光散射光谱  55-57
    5.2.2 反应条件的优化  57-59
      5.2.2.1 酸度的影响  57
      5.2.2.2 试剂HgI_4~(2-)用量的影响  57-58
      5.2.2.3 温度的影响和稳定时间  58-59
      5.2.2.4 试剂加入顺序的影响  59
    5.2.3 标准曲线的绘制  59
    5.2.4 共存物质的影响  59-60
  5.3 分析应用  60-61
6. 聚乙二醇辛基苯基醚对共振光散射体系增敏机理的研究  61-67
  6.1 实验部分  61-62
    6.1.1 主要仪器与试剂  61
    6.1.2 实验方法  61-62
  6.2 结果与讨论  62-66
    6.2.1 体系的共振光散射光谱  62
    6.2.2 OP 增敏的机理探讨  62-64
    6.2.3 实验优化条件的选择  64-66
      6.2.3.1 反应时间  64-65
      6.2.3.2 酸度的影响  65
      6.2.3.3 OP 用量的影响  65-66
      6.2.3.4 共存物质的影响  66
  6.3 工作曲线  66-67
7. 铬黑T 的共振光散射光谱及其机理探讨  67-77
  7.1 实验部分  68
    7.1.1 仪器与试剂  68
    7.1.2 实验方法  68
  7.2 结果与讨论  68-77
    7.2.1 体系的共振光散射光谱  68-69
    7.2.2 铬黑T 的紫外光吸收光谱及共振光谱的关系  69-70
    7.2.3 实验条件的选择  70-73
      7.2.3.1 实验时间的影响  70
      7.2.3.2 缓冲溶液的选择及酸度的影响  70-72
      7.2.3.3 表面活性剂的影响  72-73
    7.2.4 共振光散射强度与浓度之间的关系  73
    7.2.5 铬黑T 分子间氢键的理论研究  73-77
8 结论及建议  77-80
  8.1 结论  77-78
  8.2 建议  78-80
参考文献  80-98
致谢  98-99
研究生在校期间论文发表情况  99

共振光散射光谱法在表面活性剂分析中的研究

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