分光光度法测定进口粗甘油中甲醇含量

百检网 2022-10-14

  粗甘油是生产生物柴油的主要副产品,常作为抗冻剂、增塑剂、洗涤剂、防腐剂和乳化剂的合成原料,也可应用于食品、化妆品和制药等行业。从粗甘油中可以提取甾醇,植物甾醇在临床医学上具有降低胆固醇、消炎、退热、抗溃疡、抗肿瘤作用,在化妆品、动物生长剂、植物生长激素及化工和纺织等领域都有广泛的应用。在生物柴油制备反应中,一般用甲醇作溶剂,将碱性催化剂溶解在甲醇中,所以生物柴油副产物粗甘油中含有未反应完全的甲醇,这也是粗甘油中甲醇的*主要来源。在由粗甘油制备精甘油的过程中,粗甘油中所含的甲醇会释放到环境中,对人体健康造成损害如可使人体的中枢神经系统麻醉,并能使人体发生严重代谢性中毒;另外,甲醇溶入生产废水中会对环境产生危害。因此建立原料粗甘油中甲醇的快速、准确检测方法,对规范进口粗甘油的品质、保障相关生产企业工人的身体健康

  及减少环境污染具有重要意义。

  甲醇的检测方法主要有分光光度法和气相色谱法[6–7]。笔者建立了1,2-萘醌-4-磺酸钠分光光度法测定进口粗甘油中甲醇的方法,在pH13.00的KCl–NaOH缓冲溶液中,甲醇作为催化剂,能够催化氢氧根离子与1,2-萘醌-4-磺酸钠反应,形成橙红色的2-羟基-1,4-萘醌[8–9],可用以直接测定甲醇含量。该法具有操作简便、灵敏度高等特点。

  1实验部分

  1.1主要仪器与试剂

  往复式水浴恒温振荡器:HWT–10C型,天津恒奥公司;紫外可见分光光度计:Evolution300型,美国赛默飞世尔公司;分析天平:TP–214型,美国Denver公司;pH酸度计:UB–7型,美国Denver公司;超纯水系统:SyneryUV型,美国Millipore公司;甲醇标准溶液:纯度不低于99.9%,美国Chemservice公司;1,2-萘醌-4-磺酸钠:纯度不低于99.7%,日本TokyoKasei公司;氯化钾:分析纯,北京化工厂;氢氧化钠:分析纯,广州化学试剂厂;1,2-萘醌-4-磺酸钠溶液:0.005mol/L,准确称取0.1301g1,2-萘醌-4-磺酸钠于25mL烧杯中,加适量蒸馏水超声溶解后转移到100mL容量瓶中,定容至刻度,现配现用;氢氧化钠–氯化钾缓冲溶液:称取1.32g氢氧化钠和0.75g氯化钾于50mL烧杯中,充分溶解后,转移到250mL容量瓶中,定容至刻度,并用1mol/L氢氧化钠溶液或1mol/L盐酸溶液调节至pH值13.00;甲醇标准储备溶液:10g/100mL,准确称取10.0235g甲醇标准溶液于100mL容量瓶中,用水定容至刻度,4℃冰箱中保存,实验时取适量上述溶液稀释至所需浓度。

  1.2实验方法

  (1)标准工作曲线绘制。

  利用甲醇标准储备溶液配制浓度分别为0,0.04,0.20,0.40,0.80,2.0g/L系列甲醇标准溶液,移取上述系列标准溶液分别于25mL比色管中,依次加入5.0mLKCl–NaOH缓冲溶液、6mL5.0×10–3mol/L1,2-萘醌-4-磺酸钠溶液,用水稀释至标线,摇匀,常温下放置30min后,以不加甲醇的试剂空白为参比,于454nm处测其吸光度。

  (2)样品处理及测定。

  准确称取粗甘油样品5.0~10.0g(根据粗甘油中甲醇含量而定)于蒸馏瓶中,加入100mL超纯水和2g氯化钠,在沸水浴中蒸馏,收集蒸馏液于50mL容量瓶中作为样液,冷却至室温,用水稀释至标线。取上述样液10mL于25mL比色管中,依次加入5.0mLKCl–NaOH缓冲溶液,6mL5.0×10–3mol/L1,2-萘醌-4-磺酸钠溶液,用水稀释至标线,摇匀,常温下放置30min后,以试剂空白为参比,于454nm处测其吸光度,根据吸光度的大小,利用标准工作曲线求出待测液中甲醇的含量,并根据取样量及稀释倍数计算粗甘油中甲醇的含量。

  2结果与讨论

  2.1吸收曲线

  准确移取1.25mL甲醇标准储备液于25mL比色管中,依次加入NaOH–KCl缓冲溶液5.0mL,0.005mol/L1,2-萘醌-4-磺酸钠溶液6mL,用水稀释至25mL,摇匀,室温下放置30min。以试剂空白为参比,在330~700nm波长之间进行全扫描,以确定反应产物的*大吸收波长,结果见图1。由图1可见,*大吸收波长位于454nm,因此选择*佳分

  析波长为454nm

  

  2.2溶液的pH值

  溶液pH值对甲醇催化反应形成产物的影响见图2。

  

  由图2可见,当pH值为0~12.00时,溶液的吸光度很小。根据文献[10],甲醇的电离常数pKa为15.5,pH值较高时,在强碱性溶液中的甲醇能部分电离形成CH3O–,它可以催化1,2-萘醌-4-磺酸钠和氢氧根离子发生作用,形成对可见光有较强吸收的2-羟基-1,4-萘醌,从而使吸光度增大。在较高的酸度条件下,甲醇分子难以电离出CH3O–,大大降低了它催化1,2-萘醌-4-磺酸钠和氢氧根离子发生作用的能力。当pH值为13.00~14.00时,甲醇能部分电离形成CH3O–,加快催化1,2-萘醌-4-磺酸钠和氢氧根离子发生作用,形成2-羟基-1,4-萘醌,从而使吸光度增大,因此选择溶液的pH值为13.00。

  2.3显色剂和缓冲溶液的用量

  选择一定浓度的甲醇标准溶液,以对应实际空白为参比,分别考察了5.0×10–3mol/L1,2-萘醌-4-磺酸钠溶液用量为4.0~8.0mL、缓冲溶液用量为2~6mL时对测定甲醇的影响。结果显示,当显色剂的用量分别为4.0,5.0,6.0,7.0,8.0mL时,吸光度分别为0.234,0.295,0.325,0.327,0.321;当缓冲溶液用量分别为2,3,4,5,6mL时,吸光度分别为0.085,0.148,0.286,0.319,0.317。由此可见,随着1,2-萘醌-4-磺酸钠溶液和缓冲溶液加入量的增加,吸光度逐渐增大。当1,2-萘醌-4-磺酸钠溶液和缓冲溶液的用量分别为6.0,1.5mL时,吸光度达到*大且比较稳定。因此选择显色剂和缓冲溶液用量分别为6.0mL和5mL。

  2.4稳定时间

  由于1,2-萘醌-4-磺酸钠在甲醇的催化下与OH–反应生成2-羟基-1,4-萘醌需要一定时间,所以反应产物的吸光度稳定性与时间有关。选择合适的甲醇标准溶液浓度按照1.2(2)进行试验,考察产物的稳定时间与吸光度之的关系。实验结果表明,从反应开始,随着放置时间的增加,反应体系的吸光度不断增大,当放置时间达到30min时吸光度达到*大且趋于稳定,本实验选择稳定时间为30min。

  2.5干扰试验

  用ICP–AES检测多批从不同国家进口的粗甘油中金属的含量,发现基本以Na+和K+为主,Na+的浓度在2000~8000mg/L之间,K+的浓度在4000~16000mg/L之间;另外还有少量的Fe3+,Mg2+,Cu2+和Ca2+等金属离子。考察了进口粗甘油中存在的常见离子对甲醇测定的干扰,控制测试结果的相对误差在±5%以内,当甲醇的浓度为1.0mg/mL时,800mg/L的Na+,K+,NO3–,C1–,SO42–;50mg/L的Mg2+;16mg/L的Cu2+不影响测定结果。实验采用蒸馏法将粗甘油中甲醇蒸馏出来,甲醇与粗甘油中的杂质能有效分离,所以粗甘油中的金属离子及其它杂质基本不干扰甲醇的测定。

  2.6标准曲线、检出限和精密度

  分别准确移取甲醇标准储备液0.1,0.5,1.0,2.0,5.0mL于25mL比色管中,依次加入NaOH–KCl缓冲溶液5mL,0.005mol/L1,2-萘醌-4-磺酸钠溶液6.0mL,用水稀释至25mL,摇匀,室温下放置30min。以试剂空白为参比,在454nm下测其吸光度,每个浓度平行测定5次。以吸光度为纵坐标,甲醇的浓度为横坐标绘制标准工作曲线。实验结果表明,甲醇浓度c在0.040~2.0g/L范围内与吸光度A呈良好的线性关系,线性回归方程为A=0.0526+0.5021c,r=0.9993。平行测定11份空白溶液,计算测定结果的标准偏差,按10倍标准偏差计算,再乘以样品的稀释倍数,得到方法的检出限为0.025mg/mL。连续测定甲醇含量不同的3份粗甘油样品各7次,测定结果的相对标准偏差为2.8%~4.6%。

  2.7样品测定及回收率试验

  分别取不同国家进口的粗甘油样品,精密称定后置于蒸馏瓶中,精密加入不同量的甲醇,按照选定实验条件测定甲醇含量并进行加标回收试验,结果见表1。由表1可知,回收率为93.4%~104.5%。

  

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