水體中痕量釩(Ⅴ)和釩(Ⅳ)的催化動力學分析方法的研究及其應用.pdf

1、釩是生命必需微量元素，被生物無機化學列為抗癌元素之一。了解水體中痕量釩(Ⅴ)和釩(Ⅳ)的含量和分布對海洋化學、環(huán)境科學和生物地球化學的研究有十分重要的意義。目前國內外測定水體中痕量釩(Ⅴ)和釩(Ⅳ)的分析方法大多需要進行樣品預處理才能進行，操作步驟繁瑣，條件苛刻，大都需要加熱，分析成本較高。有關于能夠直接測定海水中釩的文獻報道較少。 催化動力學光度法因其靈敏度高、檢出限低、儀器價廉、操作簡單等優(yōu)點，已成為測定痕量金屬元素最具吸引

2、力的方法。故根據(jù)催化動力學原理，研究新的測定痕量釩(Ⅴ)和釩(Ⅳ)，的反應體系及其反應機理，建立能用于淡水及海水體系中痕量釩(Ⅴ)和釩(Ⅳ)的測定的高靈敏度和選擇性的新分析方法是非常有意義的。 本論文根據(jù)催化動力學原理，對痕量釩(Ⅴ)和釩(Ⅳ)的分析方法進行了研究，并分別對釩(Ⅴ)和釩(Ⅳ)的反應動力學參數(shù)進行了測定。通過研究，建立了能直接測定水體中痕量釩(Ⅴ)和釩(Ⅳ)的新的分析方法。將本論文的方法應用到淡水中的釩(Ⅴ)和釩(

3、Ⅳ)以及海水的中釩(Ⅴ)的測定，取得了令人滿意的結果。 本論文的主要成果有以下幾點： (1)成功地建立了一種在常溫下能直接測定痕量釩(Ⅴ)的新的分析方法。該方法的特點為：高準確度，高精密度，高靈敏度，高選擇性，檢出限低，線性范圍寬，適合在室溫下進行且操作簡單。 ①通過研究，得到了一種新的測定痕量釩(Ⅴ)的反應體系。此體系以弱酸性艷藍(RAWL)為指示劑，溴酸鉀為氧化劑，檸檬酸(C6H8O7)為活化劑。 ②

4、通過正交實驗和單因素實驗，確定了該方法的最佳分析條件：弱酸艷藍濃度為c(RAWL)=1×10-4mol/L，c(KBrO3)=3.00×10-2mol/L，測定時間為t=7.0min，測定溫度為T=25.0℃，c(C6H8O7)=9.00×10-3mol/L，pH=2.50。 ③在該最佳分析條件下，此方法的相對標準偏差為0.76％～1.25％，加標回收率為98.5％～102％，檢出限為0.407ng/mL，線性范圍為0～70.0

5、ng/mL。干擾離子實驗表明：大多數(shù)陽離子及陰離子在上述條件下對測定結果均無明顯的干擾。 ④測定了相應的動力學參數(shù)，通過實驗得到：RAWL的反應級數(shù)α=1.0151≈1，KBrO3的反應級數(shù)β=0.4569≈1/2，釩(Ⅴ)的反應級數(shù)γ=0.9523≈1，C6H8O7的反應級數(shù)θ=0.5462≈1/2；動力學方程為：-dcR/dt=KcRc1/2KcV5++c1/2N；表觀反應活化能Eα=36.20kJ/mol，表觀反應速率常數(shù)

6、Kˊ=0.0334 min-1。 ⑤將所建立的分析方法成功地應用于淡水體系中釩(Ⅴ)的含量的測定。分別對自來水、黃河水中的釩(Ⅴ)進行了測定，測定結果的相對標準偏差為0.54％～1.43％，回收率在98.3％～103.2％之間，獲得了令人滿意的結果。 ⑥將所建方法成功地應用于海水體系中釩(Ⅴ)的含量的測定。測定結果的相對標準偏差為0.51％～2.05％，回收率在95.9％～104.2％之間，結果令人滿意。 ⑦利用

7、該方法對青島近海海水中的釩(Ⅴ)進行了測定．繪制了該海區(qū)表層海水中的釩(Ⅴ)的水平分布圖。 (2)本論文還成功地新建立了一種能直接測定痕量釩(Ⅳ)的分析方法。該方法的特點為：高準確度，高精密度，高靈敏度，高選擇性，檢出限低，線性范圍寬。 ①通過研究，得到了一種新的測定痕量釩(Ⅳ)的反應體系。該反應體系為：弱酸性艷藍(RAWL)-溴酸鉀-釩(Ⅳ)-檸檬酸(C6H8O7)。 ②通過正交實驗和單因素實驗，確定了該方法的

8、最佳分析條件：pH=1.50，t=5.0min，c(RAWL)=7×10-5mol/L，c(KBrO3)=8.00×10-3mol/L，c(C6H8O7)=1.20×10-2mol/L，T=35.0℃。 ③在該最佳分析條件下，此方法的相對標準偏差為0.87％～1.60％，加標回收率在97％～101.5％之間，檢出限為0.461ng/mL，線性范圍在0～40.0ng/mL之間。干擾離子實驗表明：大多數(shù)陽離子及陰離子在該方法的測定條

9、件下對測定結果無明顯的干擾。 ④測定了相應的動力學參數(shù)。通過實驗得到：RAWL的反應級數(shù)α=1.0246≈1，釩(Ⅳ)的反應級數(shù)γ=0.9465≈1，KBrO3的反應級數(shù)β=1.0875≈1，C6H8O7的反應級數(shù)θ=0.5725≈1/2。動力學方程為：-dcR/dt=KcRcKcV4++c1/2N；表觀反應活化能Eα=49.06kJ/mol，表觀反應速率常數(shù)Kˊ=0.0144min-1。 ⑤將所建立的分析方法成功地應用