高效液相色譜法分離測定Fe(Ⅱ)和絡(luò)合物Fe(Ⅱ)-PDT的兩種幾何異構(gòu)體.pdf

1、鐵在自然界中廣泛分布，其環(huán)境和生態(tài)效應(yīng)主要取決于它們的理化性質(zhì)、形態(tài)、溶解性以及與溶解有機(jī)質(zhì)的結(jié)合程度。氧化還原性敏感元素鐵在自然界主要以Fe(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)兩種價態(tài)存在。鐵在水環(huán)境中的地球化學(xué)循環(huán)作用主要通過其自身的各種價態(tài)之間轉(zhuǎn)化以及與周圍其他物質(zhì)(微量元素，營養(yǎng)鹽，有機(jī)質(zhì))之間的相互作用來實(shí)現(xiàn)的。不同形態(tài)的鐵具有不同的理化性質(zhì)，其環(huán)境效應(yīng)和生物有效性都是不同，不同形態(tài)的鐵還可對其他重金屬在水體中的循環(huán)遷移、賦存形態(tài)和生物有效性等

2、均產(chǎn)生不同程度的一定的影響。因此，為鐵的環(huán)境地球化學(xué)行為提供更為準(zhǔn)確的信息，就必須進(jìn)行鐵的形態(tài)分析，由于Fe(Ⅱ)的氧化還原敏感性，故對鐵進(jìn)行形態(tài)分析的前提就是準(zhǔn)確測定Fe(Ⅱ)的含量，用普通分光光度法測定Fe(Ⅱ)特別是低含量的Fe(Ⅱ)時，結(jié)果的不準(zhǔn)確性以及高檢出限等缺點(diǎn)都嚴(yán)重制約了準(zhǔn)確測定環(huán)境中Fe(Ⅱ)的含量。為克服用普通分光光度法測定Fe(Ⅱ)時易受樣品溶液其他組分的基體干擾以及靈敏度低等缺點(diǎn)，我們采用了用3-(2-吡啶基)-

3、5,6-二苯基-1，2，4-三嗪(PDT)作為柱前衍生試劑，反相離子對高效液相色譜法來測定Fe(Ⅱ)。由于絡(luò)合物Fe(Ⅱ)-PDT存在兩種幾何異構(gòu)體，故在建立反相離子對高效液相色譜法來測定Fe(Ⅱ)的同時，我們進(jìn)一步研究了PDT及Fe(Ⅱ)-PDT的兩種幾何異構(gòu)體色譜分離實(shí)驗(yàn)研究，取得了如下進(jìn)展：
　　 1.研究了有機(jī)萃取分光光度法測定Fe(Ⅱ)，實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)加入離子對試劑四溴酚酞乙酯鉀(TPBE-K)，由于TPBE和Fe(Ⅱ)-

4、PDT絡(luò)合物生成三元離子締合物，導(dǎo)致最大特征吸收波長紅移，由555nm增加至610nm，三元離子締合物[Fe(PDT)3][TBPE]2的莫爾吸收系數(shù)由2.4×1041·mol-1·cm-1增加至1.9×1051·mol-1·cm-1，顯著改善了方法的靈敏度，降低了檢出限，在Fe(Ⅱ)含量為0～0.3μg/ml范圍內(nèi)，方法的線性關(guān)系良好，線性方程為y=0.3582x+0.01，R2=0.9974，檢出限為0.96ng/ml(S/N=3)

5、，達(dá)到ng/ml水平，成功應(yīng)用于測定泉水及表層湖水的Fe(Ⅱ)及總鐵含量。
　　 2.將3-(2-吡啶基)-5,6-二苯基-1,2,4-三嗪(PDT)作為衍生顯色絡(luò)合試劑應(yīng)用于分光光度法來測定Fe(Ⅱ)已得到較為充分的報道。在上述研究基礎(chǔ)上，首次研究了將PDT作為柱前衍生絡(luò)合試劑，應(yīng)用于反相離子對高效液相色譜法來測定Fe(Ⅱ)，不僅克服了常規(guī)絡(luò)合衍生分光光度法過量絡(luò)合劑干擾試驗(yàn)結(jié)果的缺點(diǎn)，而且進(jìn)一步優(yōu)化選擇最佳檢測波長，由于HP

6、LC的應(yīng)用，突破了在分光光度法中只能在可見波長范圍內(nèi)選擇檢測波長(555nm)，將檢測波長選擇在Fe(Ⅱ)吸收更強(qiáng)烈的紫外區(qū)295nm處；使得靈敏度得到了顯著提高。在Fe(Ⅱ)濃度為0～3.5×10-6mol/l時，峰面積A和峰高H均和標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度C(×10-7mol/l)的線性關(guān)系良好，線性回歸方程分別為A=7.4951x-0.0785(R2=0.9999)和H=0.5126x-0.0915(R2=0.9997)。方法的檢測限為0.

7、35ng/ml(S/N=3)。本方法測定Fe(Ⅱ)時，不需復(fù)雜的前處理步驟，如固相萃取，有機(jī)溶液萃取等，直接柱前衍生HPLC方法測定，方便，快速且靈敏度高，低于眾多分光光度報道的檢出限水準(zhǔn)7～170ng/ml范圍。
　　 3.由于絡(luò)合物Fe(Ⅱ)-PDT存在面式和經(jīng)式兩種幾何異構(gòu)體，而故在建立起反相離子對高效液相色譜法來測定Fe(Ⅱ)方法的同時，我們進(jìn)一步研究了PDT及Fe(Ⅱ)-PDT的兩種幾何異構(gòu)體色譜分離實(shí)驗(yàn)研究，目前來說

8、還沒有相關(guān)的研究報道，所以將反相離子對高效液相色譜法應(yīng)用到分離PDT及Fe(Ⅱ)-PDT的兩種幾何異構(gòu)體中，這也是本論文的第二個創(chuàng)新之處。在本實(shí)驗(yàn)中，所用的色譜固定相為普通的反相鍵合C8柱，但由于優(yōu)化選擇了最佳流動相條件，使得PDT及Fe(Ⅱ)-PDT的兩種幾何異構(gòu)體直接在C8柱上得到完全的基線分離。主要討論了流動相中有機(jī)改性劑乙腈不同比例、不同種類的離子對試劑(高氯酸鈉和十二烷基硫酸鈉)及不同濃度對PDT和Fe(Ⅱ)-PDT兩種幾何異

9、構(gòu)體的色譜行為的影響。根據(jù)不同試驗(yàn)條件下，對所獲得的色譜參數(shù)(容量因子、分離度、選擇性因子、保留時間等)進(jìn)行了詳細(xì)的分析，據(jù)此探討了色譜分離異構(gòu)體過程的機(jī)理。
　　 4.在上述實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)之上，引入更能靈活的調(diào)劑洗脫強(qiáng)度和被分離物質(zhì)的分離度的三元流動相(乙腈/甲醇/水=20/50/30)，優(yōu)化選擇了三元流動相中有機(jī)改性劑的比例以及離子對試劑種類濃度，使得異構(gòu)體的分離度，選擇性因子均得到滿意結(jié)果。對一系列不同濃度的Fe(Ⅱ)-PDT

10、異構(gòu)體分離，面式和經(jīng)式異構(gòu)體的面積和濃度之間的線性關(guān)系在4～25×10-7mol/l范圍內(nèi)良好，線性關(guān)系分別為：y=3.6333x-2.3378(R2=0.9957，經(jīng)式異構(gòu)體)，y=1.8219x-1.0783(R2=0.9964，面式異構(gòu)體)。面式和經(jīng)式異構(gòu)體的檢測限分別為4.28ng/ml和3.44ng/ml(S/N=3)
　　 5.進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)Fe(Ⅱ)-PDT的兩種幾何異構(gòu)體之間存在相互轉(zhuǎn)化的動態(tài)平衡，故根據(jù)異構(gòu)體含

11、量隨時間的變化就可以探討在轉(zhuǎn)變過程中的動力學(xué)和熱力學(xué)參數(shù)。用高效液相色譜法研究了異構(gòu)體轉(zhuǎn)變過程中色譜峰高和面積隨時間的變化，并依此首次得出了兩種幾何異構(gòu)體相互轉(zhuǎn)化可逆過程中的熱力學(xué)和動力學(xué)參數(shù)，如熵變、焓變、自由能變化、反應(yīng)速率常數(shù)等，對兩種幾何異構(gòu)體之間的動力學(xué)轉(zhuǎn)變平衡機(jī)理進(jìn)行合理的解釋提供了有益的參考。各不同溫度下(30℃，35℃，40℃，45℃)，反應(yīng)時間在3倍半衰期以內(nèi)，兩種幾何異構(gòu)體之間的相互轉(zhuǎn)變平衡均符合動力學(xué)一級反應(yīng)。各不

12、同溫度下xeln[ xe-x0/xe-x]隨時間變化的線性關(guān)系良好，分別為：y=0.0821x+0.7288(R2=0.9911,T=45℃)；y=0.0486x+0.598(R2=0.9987，T=40℃)；y=0.0216x+0.5861(R2=0.9987，T=35℃)；y=0.0124x+0.591(R20.9988，T=30℃)。
　　 首次將PDT作為柱前衍生絡(luò)合試劑，應(yīng)用于反相離子對高效液相色譜法來測定環(huán)境中的Fe

13、(Ⅱ)，且無需復(fù)雜的樣品前處理過程(固相萃取，有機(jī)溶液萃取等濃縮富積過程)，克服了普通分光光度法檢測限高，易受樣品基體效應(yīng)的干擾等缺點(diǎn)，在建立起的高效液相色譜法測定Fe(Ⅱ)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對絡(luò)合物Fe(Ⅱ)-PDT的兩種幾何異構(gòu)體色譜分離及動力學(xué)轉(zhuǎn)變實(shí)驗(yàn)研究，則是對建立起的反相離子對高效液相色譜法測定Fe(Ⅱ)試驗(yàn)研究基礎(chǔ)上的進(jìn)一步延伸和擴(kuò)展，是對測定Fe(Ⅱ)的高效液相色譜法的機(jī)理的進(jìn)一步認(rèn)識和探討。PDT作為柱前衍生絡(luò)合試劑首次應(yīng)