作者:宋檢 時間:2022-10-14 來源:互聯網
粗甘油是生產生物柴油的主要副產品,常作為抗凍劑、增塑劑、洗滌劑、防腐劑和乳化劑的合成原料,也可應用于食品、化妝品和制藥等行業。從粗甘油中可以提取甾醇,植物甾醇在臨床醫學上具有降低膽固醇、消炎、退熱、抗潰瘍、抗腫瘤作用,在化妝品、動物生長劑、植物生長激素及化工和紡織等領域都有廣泛的應用。在生物柴油制備反應中,一般用甲醇作溶劑,將堿性催化劑溶解在甲醇中,所以生物柴油副產物粗甘油中含有未反應完全的甲醇,這也是粗甘油中甲醇的*主要來源。在由粗甘油制備精甘油的過程中,粗甘油中所含的甲醇會釋放到環境中,對人體健康造成損害如可使人體的中樞神經系統麻醉,并能使人體發生嚴重代謝性中毒;另外,甲醇溶入生產廢水中會對環境產生危害。因此建立原料粗甘油中甲醇的快速、準確檢測方法,對規范進口粗甘油的品質、保障相關生產企業工人的身體健康
及減少環境污染具有重要意義。
甲醇的檢測方法主要有分光光度法和氣相色譜法[6–7]。筆者建立了1,2-萘醌-4-磺酸鈉分光光度法測定進口粗甘油中甲醇的方法,在pH13.00的KCl–NaOH緩沖溶液中,甲醇作為催化劑,能夠催化氫氧根離子與1,2-萘醌-4-磺酸鈉反應,形成橙紅色的2-羥基-1,4-萘醌[8–9],可用以直接測定甲醇含量。該法具有操作簡便、靈敏度高等特點。
1實驗部分
1.1主要儀器與試劑
往復式水浴恒溫振蕩器:HWT–10C型,天津恒奧公司;紫外可見分光光度計:Evolution300型,美國賽默飛世爾公司;分析天平:TP–214型,美國Denver公司;pH酸度計:UB–7型,美國Denver公司;超純水系統:SyneryUV型,美國Millipore公司;甲醇標準溶液:純度不低于99.9%,美國Chemservice公司;1,2-萘醌-4-磺酸鈉:純度不低于99.7%,日本TokyoKasei公司;氯化鉀:分析純,北京化工廠;氫氧化鈉:分析純,廣州化學試劑廠;1,2-萘醌-4-磺酸鈉溶液:0.005mol/L,準確稱取0.1301g1,2-萘醌-4-磺酸鈉于25mL燒杯中,加適量蒸餾水超聲溶解后轉移到100mL容量瓶中,定容至刻度,現配現用;氫氧化鈉–氯化鉀緩沖溶液:稱取1.32g氫氧化鈉和0.75g氯化鉀于50mL燒杯中,充分溶解后,轉移到250mL容量瓶中,定容至刻度,并用1mol/L氫氧化鈉溶液或1mol/L鹽酸溶液調節至pH值13.00;甲醇標準儲備溶液:10g/100mL,準確稱取10.0235g甲醇標準溶液于100mL容量瓶中,用水定容至刻度,4℃冰箱中保存,實驗時取適量上述溶液稀釋至所需濃度。
1.2實驗方法
(1)標準工作曲線繪制。
利用甲醇標準儲備溶液配制濃度分別為0,0.04,0.20,0.40,0.80,2.0g/L系列甲醇標準溶液,移取上述系列標準溶液分別于25mL比色管中,依次加入5.0mLKCl–NaOH緩沖溶液、6mL5.0×10–3mol/L1,2-萘醌-4-磺酸鈉溶液,用水稀釋至標線,搖勻,常溫下放置30min后,以不加甲醇的試劑空白為參比,于454nm處測其吸光度。
(2)樣品處理及測定。
準確稱取粗甘油樣品5.0~10.0g(根據粗甘油中甲醇含量而定)于蒸餾瓶中,加入100mL超純水和2g氯化鈉,在沸水浴中蒸餾,收集蒸餾液于50mL容量瓶中作為樣液,冷卻至室溫,用水稀釋至標線。取上述樣液10mL于25mL比色管中,依次加入5.0mLKCl–NaOH緩沖溶液,6mL5.0×10–3mol/L1,2-萘醌-4-磺酸鈉溶液,用水稀釋至標線,搖勻,常溫下放置30min后,以試劑空白為參比,于454nm處測其吸光度,根據吸光度的大小,利用標準工作曲線求出待測液中甲醇的含量,并根據取樣量及稀釋倍數計算粗甘油中甲醇的含量。
2結果與討論
2.1吸收曲線
準確移取1.25mL甲醇標準儲備液于25mL比色管中,依次加入NaOH–KCl緩沖溶液5.0mL,0.005mol/L1,2-萘醌-4-磺酸鈉溶液6mL,用水稀釋至25mL,搖勻,室溫下放置30min。以試劑空白為參比,在330~700nm波長之間進行全掃描,以確定反應產物的*大吸收波長,結果見圖1。由圖1可見,*大吸收波長位于454nm,因此選擇*佳分
析波長為454nm
2.2溶液的pH值
溶液pH值對甲醇催化反應形成產物的影響見圖2。
由圖2可見,當pH值為0~12.00時,溶液的吸光度很小。根據文獻[10],甲醇的電離常數pKa為15.5,pH值較高時,在強堿性溶液中的甲醇能部分電離形成CH3O–,它可以催化1,2-萘醌-4-磺酸鈉和氫氧根離子發生作用,形成對可見光有較強吸收的2-羥基-1,4-萘醌,從而使吸光度增大。在較高的酸度條件下,甲醇分子難以電離出CH3O–,大大降低了它催化1,2-萘醌-4-磺酸鈉和氫氧根離子發生作用的能力。當pH值為13.00~14.00時,甲醇能部分電離形成CH3O–,加快催化1,2-萘醌-4-磺酸鈉和氫氧根離子發生作用,形成2-羥基-1,4-萘醌,從而使吸光度增大,因此選擇溶液的pH值為13.00。
2.3顯色劑和緩沖溶液的用量
選擇一定濃度的甲醇標準溶液,以對應實際空白為參比,分別考察了5.0×10–3mol/L1,2-萘醌-4-磺酸鈉溶液用量為4.0~8.0mL、緩沖溶液用量為2~6mL時對測定甲醇的影響。結果顯示,當顯色劑的用量分別為4.0,5.0,6.0,7.0,8.0mL時,吸光度分別為0.234,0.295,0.325,0.327,0.321;當緩沖溶液用量分別為2,3,4,5,6mL時,吸光度分別為0.085,0.148,0.286,0.319,0.317。由此可見,隨著1,2-萘醌-4-磺酸鈉溶液和緩沖溶液加入量的增加,吸光度逐漸增大。當1,2-萘醌-4-磺酸鈉溶液和緩沖溶液的用量分別為6.0,1.5mL時,吸光度達到*大且比較穩定。因此選擇顯色劑和緩沖溶液用量分別為6.0mL和5mL。
2.4穩定時間
由于1,2-萘醌-4-磺酸鈉在甲醇的催化下與OH–反應生成2-羥基-1,4-萘醌需要一定時間,所以反應產物的吸光度穩定性與時間有關。選擇合適的甲醇標準溶液濃度按照1.2(2)進行試驗,考察產物的穩定時間與吸光度之的關系。實驗結果表明,從反應開始,隨著放置時間的增加,反應體系的吸光度不斷增大,當放置時間達到30min時吸光度達到*大且趨于穩定,本實驗選擇穩定時間為30min。
2.5干擾試驗
用ICP–AES檢測多批從不同國家進口的粗甘油中金屬的含量,發現基本以Na+和K+為主,Na+的濃度在2000~8000mg/L之間,K+的濃度在4000~16000mg/L之間;另外還有少量的Fe3+,Mg2+,Cu2+和Ca2+等金屬離子。考察了進口粗甘油中存在的常見離子對甲醇測定的干擾,控制測試結果的相對誤差在±5%以內,當甲醇的濃度為1.0mg/mL時,800mg/L的Na+,K+,NO3–,C1–,SO42–;50mg/L的Mg2+;16mg/L的Cu2+不影響測定結果。實驗采用蒸餾法將粗甘油中甲醇蒸餾出來,甲醇與粗甘油中的雜質能有效分離,所以粗甘油中的金屬離子及其它雜質基本不干擾甲醇的測定。
2.6標準曲線、檢出限和精密度
分別準確移取甲醇標準儲備液0.1,0.5,1.0,2.0,5.0mL于25mL比色管中,依次加入NaOH–KCl緩沖溶液5mL,0.005mol/L1,2-萘醌-4-磺酸鈉溶液6.0mL,用水稀釋至25mL,搖勻,室溫下放置30min。以試劑空白為參比,在454nm下測其吸光度,每個濃度平行測定5次。以吸光度為縱坐標,甲醇的濃度為橫坐標繪制標準工作曲線。實驗結果表明,甲醇濃度c在0.040~2.0g/L范圍內與吸光度A呈良好的線性關系,線性回歸方程為A=0.0526+0.5021c,r=0.9993。平行測定11份空白溶液,計算測定結果的標準偏差,按10倍標準偏差計算,再乘以樣品的稀釋倍數,得到方法的檢出限為0.025mg/mL。連續測定甲醇含量不同的3份粗甘油樣品各7次,測定結果的相對標準偏差為2.8%~4.6%。
2.7樣品測定及回收率試驗
分別取不同國家進口的粗甘油樣品,精密稱定后置于蒸餾瓶中,精密加入不同量的甲醇,按照選定實驗條件測定甲醇含量并進行加標回收試驗,結果見表1。由表1可知,回收率為93.4%~104.5%。
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