測定鎳試紙的研制

沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文I摘要本文研制了一種測定水中鎳離子濃度的試紙。研究了顯色劑的用量、氧化劑的用量、顯色時間等對鎳試紙顯色效果的影響。實驗結(jié)果表明：用2%的過硫酸銨6mL，2%的氫氧化鈉10mL，1%的丁二酮肟10mL，6g/L的十二烷基硫酸鈉10mL為浸泡液，將試紙于浸泡液中浸泡10分鐘，在60℃下烘干10分鐘，制備得到鎳試紙。待測液濃度為1-3mg/L時，由被測溶液的顏色分析鎳離子濃度；待測液濃度為3-10mg/L時，與標(biāo)準(zhǔn)比色卡比較得到鎳離子濃度。由于國家污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)中鎳作為第一類污染物最高允許排放濃度為1mg/L，本研究制備的試紙測定范圍為1-10mg/L，當(dāng)水中鎳離子超標(biāo)后，可以快速測定廢水中鎳的濃度，因此具有較實際的應(yīng)用價值，非常適于進(jìn)行現(xiàn)場。關(guān)鍵詞：試紙；鎳；丁二酮肟AbstractTeststripsarepreparedwhichcandeterminetheconcentrationofnickelionsinwater.Wemakeastudiedwiththeamountofreagent,theamountofoxidant,timeforcoloronthecolorofnickelstripeffect.Theresultsshowthat:with2%ammoniumpersulfate6mL,2%sodiumhydroxide10mL,1%ofthedimethylglyoxime10mL,6g/Lsodiumdodecylsulfate10mLforthesoaking.TheNiteststripwaspreparedinthesoakingsolutionsoakfor10minutes,driedat60℃for10minutes.Theconcentrationofnickelionscanbemeasuredbythecolorofthesolutionwhenanalyteconcentrationis1-3mg/L;Analyteconcentrationis3-10mg/L,theconcentrationofnickelionscanbegotwhenteststripscomparedwiththestandardcolorcard.Sincethestateofnickelinwastewaterdischargestandardsforpollutantsinthefirstcategoryasthemaximumallowableemissionconcentrationof1mg/L.Thedeterminationoftherangeoftestpaperareprepared1-10mg/L,whenthewaterexceededthenickelions,youcandeterminethenickelconcentrationrapidly,soithasmorepracticalvalue,andverysuitableforthescene.Keywords:strip;nickel;dimethylglyoxime目錄摘要 IAbstract II1引言 11.1測定鎳的分析方法 11.1.1分光光度法 21.1.2原子吸收光譜法 21.1.3原子發(fā)射光譜法 31.1.4高效液相色譜法 31.2試紙法簡述 31.2.1試紙法 41.2.2測定水中重金屬試紙的簡介 51.3表面活性劑 51.3.1表面活性劑的分類和性質(zhì) 51.3.2表面活性劑的作用 61.4本文研究目的和意義 62實驗原理 73實驗部分 93.1主要試劑與儀器 93.1.1主要試劑 93.1.2實驗儀器材料 103.2實驗方法 103.2.1試紙的制備 113.2.2試紙的使用 114結(jié)果與討論 124.1表面活性劑及其用量的選擇 124.2浸泡液的用量的確定 134.2.1氫氧化鈉用量的選擇 134.2.2過硫酸銨用量的確定 134.2.3顯色劑用量的確定 144.3浸泡混合液濃度的確定 154.3.1氫氧化鈉濃度的確定 154.3.2過硫酸銨濃度的確定 154.3.3丁二酮肟的濃度的選擇 164.3.4試紙條規(guī)格的選擇 174.3.5干燥條件的選擇 174.3.5顯色時間的確定 174.3.6被測試液的酸度影響 184.3.7不同濃度鎳離子的呈色特征 194.3.8共存離子的影響 204.3.9標(biāo)準(zhǔn)比色卡的制作 214.3.10試紙的選擇及其注意事項 225樣品的測定 245.1分光光度法測定樣品 245.1.1分光光度法的概述 245.1.2樣品的測定 255.2試紙法測定樣品 266結(jié)論 30致謝 31參考文獻(xiàn) 32附錄A英文原文 35附錄B英文翻譯 391引言水是自然界的基本要素，是生物賴以生存的基本條件。在工業(yè)生產(chǎn)中，水也往往是不可缺少的原料或輔助原材料，工業(yè)用水的水質(zhì)直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量和設(shè)備的使用。水質(zhì)的好壞，不僅關(guān)系到人類的健康和整個生態(tài)平衡，也影響到社會生產(chǎn)水平的提高和發(fā)展。由于大量工業(yè)廢水和生活污水不經(jīng)處理或處理不徹底就直接排放進(jìn)入水體，造成污染，危害水生資源和人類健康。水體污染已成為當(dāng)今世界面臨的主要環(huán)境問題之一。重金屬污染在我國已經(jīng)成為一個不可忽視的問題。隨著我國工業(yè)的飛速發(fā)展，尤其是鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的迅猛發(fā)展，大量的含有重金屬的工業(yè)廢水及其廢棄物未經(jīng)處理直接排入水體，造成江、河、湖、海、地下水等水源的污染。造成的直接影響是：水產(chǎn)品的食用安全質(zhì)量受到威脅，含重金屬的水產(chǎn)品已經(jīng)對人們的身體健康造成了潛在的威脅。同時，由于我國很多地區(qū)尤其是北方地區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉水資源非常緊張，存在著大片的灌溉區(qū)。造成了重金屬在一些灌溉區(qū)的農(nóng)田中長期積累，農(nóng)田重金屬污染案件頻發(fā)。鎳在地殼中含量不小，大于常見的金屬鉛、錫等，但明顯比鐵少得多。鎳具有良好的機械強度、延展性和化學(xué)穩(wěn)定性，廣泛地用于制造合金材料、永磁材料、氫化催化劑。鎳有Ni（Ⅱ）和Ni(Ⅲ)兩種價態(tài)，前者在生物體內(nèi)起重要作用。鎳存在于多種氫化酶中，催化氫的氧化還原反應(yīng)，參與多種酶蛋白的合成和細(xì)胞激素及色素的代謝，具有促進(jìn)鐵的吸收和紅細(xì)胞的增長、激活酶形成輔酶、增強胰島素、降低血糖、保護(hù)心血管等作用[1]。同時鎳具有一定的生物學(xué)毒性作用，可誘發(fā)呼吸系統(tǒng)等的癌變[2,3]，鎳的另一個毒性是接觸致敏性[4]，經(jīng)常接觸鎳制品會引起皮膚炎。鎳鹽的毒性很強，特別是羰基鎳有非常強的毒性。因為它容易揮發(fā)，又易溶于脂肪組織，很容易進(jìn)入細(xì)胞膜內(nèi)，而且與蛋白質(zhì)及核酸的結(jié)合力很強。鎳鹽由呼吸道進(jìn)入人體內(nèi)，首先傷害肺臟，引起肺水腫、急性肺炎，并誘發(fā)呼吸系統(tǒng)癌。鎳作業(yè)人員中，呼吸道癌發(fā)病率高于一般人群，據(jù)統(tǒng)計，肺癌發(fā)生率高出2.6倍到16倍，鼻腔癌竟高出37倍到196倍。因此，微量的鎳是水體、環(huán)境以及合金等樣品的重要檢測對象之一。1.1測定鎳的分析方法微量鎳的測定方法很多，如電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法，原子吸收光譜法等。在污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)中鎳作為第一類污染物最高允許排放濃度為1mg/L。國標(biāo)中測定水中鎳的濃度的方法有丁二酮肟分光光度法和火焰原子吸收法[5]。環(huán)境中鎳的主要污染源為鎳礦的開采冶煉、合金鋼的生產(chǎn)等。1.1.1分光光度法分光光度法是鎳分析中應(yīng)用最廣的方法，隨著新顯色劑與表面活性劑的應(yīng)用，使得分光光度法在鎳的分析中又有了新的起色。丁二酮肟分光光度法是一種經(jīng)典方法，選擇性好，大大提高了分析的靈敏度，有廣泛的應(yīng)用基礎(chǔ)。郭崇武[6]等利用丁二酮肟在氫氧化鈉和過硫酸銨介質(zhì)中與鎳離子的特效顯色反應(yīng)，利用三乙醇胺在強堿性溶液中掩蔽銅，測定了化學(xué)鍍銅液中氯化鎳含量，結(jié)果令人滿意。Lwaal[7]等發(fā)現(xiàn)在苯甲醇中鎳-丁二酮肟體系生成黃色溶液，并能穩(wěn)定一個月，在365nm和372nm處出現(xiàn)兩個最大吸收值，用于鎳的測定，效果良好。偶氮類試劑與許多元素都有極大的絡(luò)合形成能力，在鎳的光度分析中也同樣展示出良好的應(yīng)用前景。馬衛(wèi)興[8]等研究了新試劑1-(2-苯并噻唑偶氮)-2-羥基-3-萘甲酸(BTAHN)與鎳的顯色反應(yīng)性能，用于合金鋼樣品中微量鎳的測定，結(jié)果令人滿意。催化動力學(xué)法具有靈敏度高，儀器簡單等特點，在鎳的測定中也有應(yīng)用。夏暢斌[9]等研究了在（CH2）6N4-HCl緩沖溶液中，OP乳化劑的存在下，痕量鎳(Ⅱ)對H2O2氧化若丹明B(RhB)的褪色反應(yīng)有強的催化作用，催化程度與鎳(Ⅱ)量線性相關(guān)，由此建立了一種測定鎳(Ⅱ)的分光光度法，選擇性較好，可用于測定非晶態(tài)FNiCr合金中的鎳。此外，測定鎳的方法還有析相光度法[10]、固相萃取光度法[11]、樹脂光度法[12]等。1.1.2原子吸收光譜法近幾年，由于原子吸收光譜法中高效處理樣品的方法和進(jìn)樣技術(shù)的發(fā)展，使其在鎳分析中得到了廣泛的應(yīng)用。王曉[13]研究了在pH6.5的條件下，利用水中痕量鎳與噻吩甲酰三氟丙酮(HTTA)形成六元環(huán)鰲合物，該鰲合物可被四氯化碳萃取，并通過有機相的加熱蒸發(fā)，熱稀硝酸酸化處理后，用火焰原子吸收光譜法測定鎳，此法用于自來水和其水源中鎳的測定，回收率高，符合水質(zhì)檢測的質(zhì)控要求。Ensafi[14]將水樣先通過裝滿以活性炭為擔(dān)體的焦酚微型柱，Ni(II)得到富集，然后酸洗脫，利用火焰原子吸收光譜法(FAAS)測定，在最佳檢測條件下，最低檢測限可達(dá)3ng/mL，回收率可達(dá)98.6%-99.8%。胡曙光[15]等研究了快速程序升溫石墨爐原子吸收光譜法測定天然礦泉水中的鉻、鎳和銀，為提高分析速度，該法在升溫程序中刪去了灰化步驟，縮短了灰化時間，測定結(jié)果符合要求。譚繼承[16]等用石墨爐原子吸收光譜法直接測定血清中的鎳，結(jié)果滿意。1.1.3原子發(fā)射光譜法微波等離子體炬原子發(fā)射光譜法(MPT-AES)是利用微波源提供能量，產(chǎn)生類似ICP的等離子體，使樣品原子化和受激發(fā)光的一種發(fā)射光譜法，它的特點是在較低的功率條件下即有較好的原子化效率和較好的電子激發(fā)能力，所需氣體流量較小，因而費用比ICP低得多，盧瑩冰[17]等利用該方法測定了未使用過的航空潤滑油中痕量金屬元素，獲得了較好的結(jié)果。張金生[18]等采用微波消解技術(shù)消解原油和渣油，大大縮短了樣品處理時間并改善了工作環(huán)境，利用MPT-AES測定原油和渣油中的鐵、鎳、銅和鈉，結(jié)果滿意。ICP-AES是以高頻感應(yīng)電流產(chǎn)生的高溫等離子焰炬為激發(fā)光源，將試樣蒸發(fā)、原子化、激發(fā)并產(chǎn)生光譜，根據(jù)元素產(chǎn)生的特征譜線和譜線的強度進(jìn)行定性和定量分析。ICP-AES具有穩(wěn)定性好、精密度高、基體效應(yīng)小、選擇性好、檢出限低、可多元素同時測定、易于實現(xiàn)自動化等特點。周文勇[19]用ICP-AES測定鍍金溶液中鐵、鈷、鎳、銅、銀和鉛6種元素，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差在2.36%-11.83%之間，回收率在83.0%-120.0%之間。1.1.4高效液相色譜法近年來，高效液相色譜法在無機分析中的應(yīng)用研究取得了迅速發(fā)展。痕量金屬離子與有機試劑形成穩(wěn)定的有色絡(luò)合物，用高效液相色譜分離，紫外-可見光度檢測器測定金屬離子，克服了光度分析選擇性差的缺點，可實現(xiàn)多元素同時測定，方法簡便快速。陳建榮[20]等研究了水溶性的1-(2-吡啶偶氮)-2-萘酚-6-磺酸(PAN-S)與銅、鐵、鈷、鎳的衍生條件及HPLC分離條件，提出了反相高效液相色譜快速分離痕量銅、鐵、鈷、鎳的新方法，該方法用于試劑和茶葉中銅、鐵、鈷、鎳的同時測定，結(jié)果滿意。微柱高效液相色譜具有流動相消耗小，分析時間短，可不分流直接和質(zhì)譜聯(lián)用等特點，胡群[21]等研究了用2-(2-喹啉偶氮)-5-二甲氨基酚(QADMAP)為柱前衍生試劑，以WatesrXterarTMRP18微柱為固定相，72%甲醇為流動相，高效液相色譜法分離，二極管矩陣檢測器檢測測定鐵、鈷、鎳、銅、鋅和錳的測定，結(jié)果滿意。1.2試紙法簡述1.2.1試紙法試紙法具有檢測迅速、準(zhǔn)確性較高、攜帶方便、操作簡單、價格便宜、無需檢修維護(hù)等突出優(yōu)點，現(xiàn)已有十分廣泛的研究和應(yīng)用，周煥英等[22]對試紙法在食品、水質(zhì)以其他檢測中的應(yīng)用情況進(jìn)行了綜述?？焖贆z測方法首先是能縮短檢測時間，以及在樣品制備、實驗準(zhǔn)備、操作過程簡化和自動化上簡化的方法，當(dāng)試劑采購備齊后，從試劑配制開始，包括樣品處理時間在內(nèi)，能夠在幾分鐘或十幾分鐘內(nèi)得到檢驗結(jié)果是最理想的，作為理化檢驗。能夠在2.0h內(nèi)得出檢驗結(jié)果即可認(rèn)為是較快的方法[23]。試紙法是利用化學(xué)反應(yīng)的原理，用纖維類濾紙作為反應(yīng)載體的一種快速檢測方法。試紙的制作方法比較簡單，一般是將試劑配制成溶液，浸漬在紙基上，以適當(dāng)?shù)姆椒ǜ稍?，也有將試劑（要求有一定的穩(wěn)定性，多為染料）分散在紙漿中，制成試紙。目前制作試紙普遍采用的干燥方法有自然晾干、冷風(fēng)吹干、烘干以及真空干燥等。測定時試紙與被測物質(zhì)接觸的方法有自然擴散、抽氣通過（需要有抽吸裝置）、被測樣品滴在紙片上或?qū)⒓埰迦肴芤褐械取１粶y物與試紙接觸后，在試紙上發(fā)生化學(xué)顯色反應(yīng)，試紙的顏色發(fā)生變化，通過與標(biāo)準(zhǔn)比色卡進(jìn)行比較，進(jìn)行目視定性或半定量分析。根據(jù)檢測樣品化學(xué)形式的不同，用試紙法測定樣品的全部時間有的只需幾秒，最長也只需幾十分鐘。目前，隨著試紙法的不斷發(fā)展，與之配套的微型檢測儀器也相應(yīng)的出現(xiàn)。如：德國默克公司生產(chǎn)的硝酸鹽試紙連用的光反射儀，大小只有19cm×8cm×2cm。不僅極大的提高了測定結(jié)果的靈敏度，而且使試紙法由原來只能進(jìn)行定性、半定量分析，發(fā)展為可根據(jù)需要直接進(jìn)行定量檢測的分析方法。試紙法與一般的儀器分析方法相比，具有以下優(yōu)點：（1）可以利用沉淀反應(yīng)。濾紙接觸化合物溶液后反應(yīng)生成沉淀，其顆粒非常小，可以均勻附著在試紙上，不影響觀測效果，避免了使用毒害人體、污染環(huán)境、易揮發(fā)、易燃的有機萃取溶劑，操作簡便，屬于綠色化學(xué)的內(nèi)容。同時與一般的有機溶劑液-液萃取體系只能萃取電中性物質(zhì)不同，利用該體系還能夠分離出水溶性帶電荷的物質(zhì)[24,25]，擴大了高靈敏度顯色劑的適用范圍。（2）延長了保存時間。有些常用試劑配成溶液后不穩(wěn)定，不宜長期保存，做成試紙后則可以改善這種情況。（3）操作簡單，檢測速度快，不需檢修維護(hù)，且一次性使用，價格便宜，攜帶方便，具有一定的靈敏度和專一性，非常適合現(xiàn)場快速檢測。試紙法在某些方面的不足：（1）由于試紙上能夠固定的試劑量有限，有些試紙的靈敏度還達(dá)不到微量檢測的要求，檢出限有待進(jìn)一步提高。（2）國內(nèi)開發(fā)和生產(chǎn)的試紙種類有限，現(xiàn)有試紙還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)場檢測的需要。1.2.2測定水中重金屬試紙的簡介試紙法具有檢測迅速、適用于現(xiàn)場檢測等特點，因此在測定水中重金屬方面應(yīng)用廣泛。郭玉香等[26]將具有特效顯色反應(yīng)的生物染色劑通過浸漬附載到試紙上，制備了重金屬鎘快速檢測試紙，用于水樣中Cd2+的快速檢測，最低檢出限達(dá)0.1mg/L。與原子吸收分光光度法相比，本方法測定結(jié)果令人滿意。研究同時指出：配合特定的光反射儀，該試紙可望用于對環(huán)境水樣重金屬Cd2+污染進(jìn)行快速篩選和定量檢測。葛玉宏[27]制備了硫化鎘試紙用于測定水樣中的銀。反應(yīng)原理是：水樣中的銀離子與試紙上的硫化鎘反應(yīng)生成硫化銀，使試紙產(chǎn)生由淡檸檬黃色到黑色的色階變化，且黑色越深，銀離子濃度越高。當(dāng)待測水樣中銀離子濃度在0-10g/L范圍內(nèi)時，可直接由色階比較法測定；而當(dāng)濃度在0.5-100mg/L范圍內(nèi)，可采用光反射儀輔助測定。Shi等[28]制備了一種可快速測定水樣中汞離子濃度試紙條。該試紙條檢測原理為：汞離子對試紙條上的色色斑消失具有抑制作用，試紙條上的色斑完全消失所耗用的時間與水溶液中的Hg2+離子濃度呈線性關(guān)系。該方法的線性檢測范圍0.2-200ng/mL，最低檢測限為0.2ng/mL，水溶液中的其他重金屬離子如Ag+、Cu2+、Cd2+、Ni2+和Pb2+以及其他物質(zhì)對汞的測定無干擾。試紙法可檢測多種水質(zhì)毒理學(xué)指標(biāo)、一般理化指標(biāo)及微生物指標(biāo),將其應(yīng)用于水質(zhì)快速檢測具有極大的發(fā)展?jié)摿ΑＨ欢?由于試紙上能夠固定的試劑量有限，試紙法的靈敏度和檢出限有待進(jìn)一步提高。1.3表面活性劑1.3.1表面活性劑的分類和性質(zhì)表面活性劑是能夠顯著降低水的表面張力的物質(zhì)。目前常用的表面活性劑按離子類型分類，溶于水能離解成離子的叫離子型表面活性劑；在水中不能離解成離子的叫非離子型表面活性劑；還有一類它的親油基很小，或分散于親水基之間，但仍有一定的表面活性，歸屬于特殊表面活性劑。離子型表面活性劑又可分為陽離子型、陰離子型和兩性表面活性劑[29]。表面活性劑的一個顯著特點是使溶液的表面張力顯著降低，這是由于表面活性劑在溶液表面的吸附作用而產(chǎn)生的。當(dāng)親油基為直鏈時，表面活性隨碳原子數(shù)增加而增加。表面活性劑的另一個特點是形成膠團(tuán)。當(dāng)表面吸附達(dá)到飽和后，而表面活性劑濃度繼續(xù)增加時，親油基就通過分子間力而締合形成膠束，表面活性劑形成膠束所必需的最低濃度稱為臨界膠束濃度（cmc），cmc可以看作表面活性劑的表面活性的一種量度[30]。1.3.2表面活性劑的作用由表面活性劑、金屬離子、顯色劑或其它金屬離子構(gòu)成多元絡(luò)合物。把表面活性劑引入到顯色體系中，開辟了光度分析的新天地[31,32,33,34,35]。從總體上說，表面活性劑在顯色反應(yīng)中的作用主要有增溶作用、增敏作用、増穩(wěn)作用、褪色作用幾個方面。1.4本文研究目的和意義本論文選定用試紙快速測定水體中鎳的實驗研究，主要做了三方面的工作，一是表面活性劑的選擇，通過反復(fù)研究、實驗、分析和比較，最終選定合適的表面活性劑達(dá)到最低檢測濃度為1mg/L。二是測定條件的優(yōu)化，主要對顯色劑浸漬最佳濃度、浸漬最佳時間及其與水體中鎳反應(yīng)的最佳酸度、溫度等方面的參數(shù)進(jìn)行了反復(fù)試驗，找到了一個最佳反應(yīng)體系，使得在此條件下檢出限濃度能達(dá)到最低；三是通過實驗將所研制的試紙與標(biāo)準(zhǔn)方法對比，可知試紙法簡單快速進(jìn)行現(xiàn)場測定水體中鎳離子的濃度，更加具有實際應(yīng)用效果。

2實驗原理測定鎳含量常用的分析方法有重量法、丁二酮肟分光光度法、EDTA滴定法、原子吸收分光光度法。由于丁二酮肟光度法具有測量范圍寬、準(zhǔn)確、快速等特點，所以實驗時主要選用光度法分析鎳含量。丁二酮肟光度法基本原理：二價鎳離子在氨性或堿性溶液中先被氧化劑(如溴、碘、過硫酸銨、過氧化氫等)氧化為四價,然后與丁二酮肟生成可溶性紅色絡(luò)合物進(jìn)行比色。試樣經(jīng)酸溶解后，在堿性溶液中，當(dāng)有氧化劑過硫酸銨存在下，丁二酮肟與鎳離子生成可溶性的酒紅色絡(luò)合物，以NiD2-3表示(D2-表示丁二酮肟的陰離子)。在氫氧化鈉介質(zhì)中ω(鎳Ⅵ)∶ω(丁二酮肟)=1∶3，能生成沉淀的金屬離子如鐵、鉻等離子，用酒石酸鈉絡(luò)合而消除干擾然后用分光光度法測其吸光度。鎳離子與丁二酮肟的反應(yīng)式如下：3Ni+8HNO3=3Ni(NO3)2+2NO↑+4H2O;Ni(NO3)2+(NH4)2S2O8=Ni(SO4)2+2NH4NO3;Ni4++3D2-=NiD2-3鎳的丁二酮肟光度測定法有兩種顯色體系：其一是用過硫酸銨作氧化劑在pH≥12的氫氧化鈉介質(zhì)中顯色，過硫酸銨氧化法靈敏度較高，顯色堿度范圍和丁二酮肟用量范圍較寬，絡(luò)合物的穩(wěn)定性較好，3h內(nèi)可保持不褪色。其二是用碘作氧化劑在pH為10左右的氨性介質(zhì)中顯色，但是顯色液的穩(wěn)定性較差，一般要求在顯色后l5min內(nèi)比色。本篇所探討的試紙法延用了丁二酮肟光度測定法中的第一種顯色體系的反應(yīng)機理，采用了丁二酮肟作為顯色劑，用過硫酸銨作氧化劑，用氫氧化鈉調(diào)整酸堿度制備出一種試紙，然后再利用濾紙毛細(xì)作用，把試紙垂直插入待測液中反應(yīng)幾分鐘后，待試紙條由白色變成粉紅色取出試紙，觀察試紙上顏色變化程度并與標(biāo)準(zhǔn)比色卡對比，可知待測液的濃度。本實驗的檢出范圍為1-10mg/L。

3實驗部分3.1主要試劑與儀器3.1.1主要試劑1．1g/L鎳標(biāo)準(zhǔn)儲備液：準(zhǔn)確稱取2.238gNiSO4·6H2O，用水稀釋到500毫升容量瓶中。2．1%丁二酮肟（二甲基乙二醛肟)乙醇溶液：稱取1克丁二酮肟，溶解于100毫升乙醇中。3．2%過硫酸銨[(NH4)2S2O8]：稱取0.5克過硫酸銨于小燒杯中，用水稀釋至25毫升（當(dāng)天配置）。4．2%氫氧化鈉(NaOH)：稱取5克氫氧化鈉，用水稀釋到250毫升的容量瓶中。5．500g/L檸檬酸銨[(NH4)3C6H5O7]溶液：稱取500g檸檬酸銨，用水定容到1L容量瓶中。6．0.05mol/L碘溶液：稱取12.7g碘片(I2)，加到含有25g碘化鉀(KI)的少量水中，研磨溶解后，用水稀釋至1000mL。7．5g/L丁二酮肟[(CH3)2C2(NOH)2]溶液：稱取0.5g丁二酮肟溶解于50mL氨水中，用水稀釋至100mL。8．50g/LNa2-EDTA[C10H14N2O8Na2·2H2O]溶液：稱取5gNa2-EDTA溶解于50mL水中，用水稀釋至100mL。9．氨水(NH3·H2O)：密度(ρ)為0.90g/mL。10.6g/L十二烷基硫酸鈉[C12H25NaO4S]溶液(化學(xué)純)：稱取6g十二烷基硫酸鈉（C12H25NaO4S）溶解于50mL水中，用水稀釋至100mL。11．氯化十六烷基吡啶[C21H38CIN·H2O]溶液：稱取0.15g.氯化十六烷基吡啶(C21H38CIN·H2O)溶解于50mL水中，用水稀釋至100mL。12．十二烷基磺酸鈉[CH3(CH2)11SO3Na]溶液：稱取0.15g十二烷基磺酸鈉(CH3(CH2)11SO3Na)溶解于50mL水中，用水稀釋至100mL。13．聚乙二醇[HO(CH2CH2O)nH]14．曲拉通[C34H62O11]15．吐溫80[C24H44O6]16．OP乳化劑[C34H62O11]17．廣泛pH試紙18．精密pH試紙注：以上所用試劑除十二烷基硫酸鈉為化學(xué)純其他試劑均為分析純，實驗所用水均為蒸餾水3.1.2實驗儀器材料723型分光光度計上海精密科學(xué)儀器有限公司BS210S型電子分析天平電子天平北京塞多利斯儀器系統(tǒng)有限公司SG型系列電子塑封機上海凱鳴電子機械有限公司PHS-3C數(shù)字酸度計杭州東星儀器設(shè)備廠電熱鼓風(fēng)干燥箱天津市中環(huán)實驗電爐有限公司裁紙機寧波杰麗斯文具有限公司燒杯250mL，100mL，50mL若干移液管10mL，5mL，2mL，1mL若干容量瓶500mL，250mL，100mL，50mL若干比色管10mL，25mL，50mL若干表面皿大號若干膠頭滴管若干玻璃棒若干吸耳球三個剪刀一把鑷子一個1cm比色皿二個中速層析濾紙若干3.2實驗方法以丁二酮肟為顯色劑，把切好的濾紙浸泡在含有丁二酮肟，過硫酸銨，氫氧化鈉的浸泡液中浸泡10分鐘，取出烘干，制備出一種白色試紙。把制備好的試紙垂直插入待測液中反應(yīng)5～7分鐘后，待試紙條由白色變成粉紅色，取出試紙，與標(biāo)準(zhǔn)比色卡對照。3.2.1試紙的制備先將濾紙切成長100mm、寬1～5mm濾紙條。然后將濾紙條浸泡與已配好的浸泡液中。注意：過硫酸銨最好當(dāng)天配制。待浸泡10分鐘后，取出，在45—60℃下烘干。3.2.2試紙的使用用剪刀把塑封的試紙條剪開，然后將試紙插入到待測液中，反應(yīng)數(shù)分鐘。取出試紙，觀察試紙上顏色。并進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)比色卡比較對照，即可知鎳的濃度。

4結(jié)果與討論4.1表面活性劑及其用量的選擇本實驗選用OP乳化劑、吐溫80、曲拉通、聚乙二醇、氯化十六烷基吡啶、十二烷基磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉作為表面活性劑。氯化十六烷基吡啶、十二烷基磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉表面活性劑均取1.5g/L，均向浸泡液中加入5mL。分別吸取5mLOP乳化劑、吐溫80、曲拉通、聚乙二醇加入到浸泡液中。用以上七種不同浸泡液制作七種表面活性劑不同的試紙，取5mg/L的鎳10mL放入10mL比色管中，將制作好的不同試紙直接插入到溶液中，分別在5、10、15分鐘時觀察測定效果。觀察結(jié)果如表4.1所示：表4.1不同表面活性劑對試紙顏色的影響顏色變化程度5分鐘10分鐘15分鐘OP吐溫80曲拉通聚乙二醇氯化十六烷基吡啶十二烷基磺酸鈉十二烷基硫酸鈉無顏色變化無顏色變化顯色完全無顏色變化開始顯色顯色不明顯無顏色變化無顏色變化顯色完全無顏色變化無顏色變化無顏色變化開始顯色顯色不明顯顯色不明顯開始顯色顯色不明顯顯色不明顯開始顯色顯色完全顯色完全表4.2不同濃度十二烷基硫酸鈉顯色效果十二烷基硫酸鈉濃度g/L1.536101510分鐘顯色效果無顏色變化顯色較淺顯色明顯顯色明顯顯色明顯由表4.1可知OP、吐溫80、曲拉通、氯化十六烷基吡啶、十二烷基磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉都有增色效果，但是氯化十六烷基吡啶、十二烷基磺酸鈉增色效果不明顯，OP、吐溫80、曲拉通顯色太慢。因此選用十二烷基硫酸鈉作為試紙法測定水中鎳的表面活性劑。如表4.2用不同濃度十二烷基硫酸鈉制作的試紙放入濃度為3mg/L的鎳離子溶液中，觀察效果如表4.2所示：由表4.2可知6g/L，10g/L，15g/L十二烷基硫酸鈉的顯色效果最好。根據(jù)經(jīng)濟(jì)因素選用6g/L十二烷基硫酸鈉作為表面活性劑的最佳濃度。4.2浸泡液的用量的確定4.2.1氫氧化鈉用量的選擇根據(jù)實驗方法,先把濾紙浸泡在浸泡液中，其過程為：取6個大表面皿，分別都吸取5mL1%的丁二酮肟，3%的過硫酸銨3mL，再加入10mL6g/L十二烷基硫酸鈉，分別吸取1%的NaOH9mL、10mL、11mL、12mL、13mL、14mL，混勻，然后每個表面皿中都放入5張濾紙條，浸泡10分鐘后取出烘干，取5mg/L的鎳10mL放入比色管中，把制作好的試紙直接插入到溶液中并進(jìn)行測定，顯色7分鐘后馬上觀察。如表4.3所示：表4.3NaOH用量的確定1%NaOH色帶顏色變化9mL10mL11mL12mL13mL14mL浸泡液中有結(jié)晶生成顯色較快顏色較明顯顯色較快顏色較明顯待測溶液成淡橙紅色待測溶液成淡橙紅色待測溶液成橙紅色由實驗可得知隨著氫氧化鈉的加入量的增加，待測溶液變成橙紅色，影響測定，10mL、11mL顏色變化相似，考慮經(jīng)濟(jì)原因，因此選用1%的NaOH10mL為最佳投加量。4.2.2過硫酸銨用量的確定過硫酸銨作為氧化劑，加入量不足時,配合物顯色慢，而且不完全；用量太大,配合物又被破壞。選擇加入不同體積的過硫酸銨按實驗方法制備試紙，其過程為：取5個大表面皿，都吸取5mL1%的丁二酮肟，1%NaOH10mL，再加入6g/L的十二烷基硫酸鈉10mL，分別吸取3%的過硫酸銨2mL、4mL、6mL、8mL，混勻，然后每個表面皿中都放入5張濾紙，浸泡10分鐘后取出烘干，取5mg/L的鎳10mL放入小燒杯中，把制作好的試紙直接插入到溶液中并進(jìn)行觀察。顯色7分鐘后進(jìn)行觀察。如4.4表所示：表4.4過硫酸銨用量的確定3%的過硫酸銨顏色變化程度2mL4mL6mL8mL顏色較淡顏色明顯顏色明顯浸泡液中有結(jié)晶生成由表4.4可知隨著過硫酸銨的加入量的增加，顏色則越來越淺，當(dāng)過硫酸銨的加入量為6mL時顏色變化最明顯，且顏色明顯，當(dāng)過硫酸銨的加入量為8mL時浸泡液中有結(jié)晶生成，而過硫酸銨加入少了，顏色較淡。因此3%過硫酸銨的最佳投加量為6mL。4.2.3顯色劑用量的確定丁二酮肟作為鎳的顯色劑，又名丁二肟、二甲基乙二酮肟，是白色結(jié)晶固體，其性能在水中的溶解度很低，但在乙醇中溶解度較大。表4.5顯色劑用量的確定1%的丁二酮肟顏色變化程度3mL5mL8mL10mL12mL無顏色變化顏色變化顏色變化顏色變化明顯浸泡液中有結(jié)晶生成為了保證顯色完全和顯色速度，在前面選定的條件下，選擇不同用量的顯色劑制備試紙，取5個大表面皿，都加入1%的NaOH10mL，3%的過硫酸銨6mL，6g/L的十二烷基硫酸鈉10mL，分別移取1%的丁二酮肟3、5、8、10、12mL放入5個大表面皿中，混勻，然后每個表面皿中都放入5張濾紙條，浸泡10分鐘后取出烘干，將制備好的試紙插入到5mg/L的鎳10mL的比色管中觀察。顯色7分鐘后馬上觀察。觀察結(jié)果如表4.5所示：從表4.5可以看出，丁二酮肟加入5mL，已開始顯色，此后，隨著丁二酮肟加入量的增多，顏色變化明顯，當(dāng)丁二酮肟的投加量為12mL時浸泡液中有結(jié)晶生成，故選顯色劑的最加用量為10mL。4.3浸泡混合液濃度的確定4.3.1氫氧化鈉濃度的確定由于此實驗是在pH≥12溶液中顯色，直接用氫氧化鈉來調(diào)pH值。浸泡液的堿性是顯色反應(yīng)最重要的影響因素，應(yīng)控制適當(dāng)?shù)膲A性才能保證實驗的順利完成。根據(jù)實驗方法，先把濾紙浸泡在浸泡液中，其過程為：取5個25mL大表面皿,都吸取10mL1%的丁二酮肟，3%的過硫酸銨6mL，再加入6g/L的十二烷基硫酸鈉10mL，分別吸取0.04%、0.4%、1%、2%、4%的NaOH10mL，搖勻，然后分別放入5張濾紙，浸泡10分鐘后取出烘干，取5mg/L的鎳10mL放入10mL的比色管中，把烘干后的試紙條直接插到溶液中并進(jìn)行測定。顯色7分鐘后馬上觀察效果。如表4.6所示：表4.6NaOH濃度的選擇NaOH濃度（mol/L）0.04%0.4%1%2%4%顏色變化無顏色變化顏色較淡顏色較明顯顏色較明顯溶液呈淡且均勻橙紅色由表4.6可得知隨著氫氧化鈉的濃度的增加，試紙上顏色隨之加深，而氫氧化鈉濃度降低，試紙上沒有顏色，當(dāng)NaOH的濃度為4%時溶液呈淡橙紅色，因此實驗最終選擇氫氧化鈉的濃度為2%。4.3.2過硫酸銨濃度的確定取4個大表面皿，分別移取1%的丁二酮肟10mL，2%NaOH10mL，再加入10mL6g/L十二烷基硫酸鈉，吸取不同濃度的過硫酸銨6.0mL，搖勻，然后每個大表面皿中都放入5張濾紙條，浸泡10分鐘后取出烘干，取5mg/L的鎳離子溶液10mL放入比色管中，用制作好的試紙直接插到溶液中并進(jìn)行觀察。顯色7分鐘后馬上觀察。如表4.7所示：表4.7過硫酸銨濃度的確定過硫酸銨的濃度1%2%3%4%顏色變化無顏色變化開始顯色開始顯色顏色變淡由表4.7可知隨著過硫酸銨的濃度的增加，色帶的顏色越來越淺，2%與3%的過硫酸銨的顏色差不多，本實驗選擇了顏色稍深的2%的過硫酸銨作為過硫酸銨的最佳濃度。4.3.3丁二酮肟的濃度的選擇取6個大表面皿，在前面選定的最佳條件下，每個大表面皿中都取2%的過硫酸銨6mL，2%的NaOH10mL，后分別放入0.2%、0.4%、0.8%、1.0%、1.6%的丁二酮肟10mL，再加入6g/L的十二烷基硫酸鈉10mL，混勻，然后每個大表面皿中都放入5張濾紙條，浸泡10分鐘后取出烘干，取5mg/L的鎳10mL放入比色管中，用制作好的試紙直接插入到溶液中并進(jìn)行觀察。顯色7分鐘后立即觀察。觀察結(jié)果如表4.8所示：表4.8丁二酮肟的濃度的確定丁二酮肟的濃度顏色變化0.2%0.4%0.8%1.0%1.6%無顏色顏色很淺粉紅，顏色較淺粉紅溶液有晶體析出由表4.8可知丁二酮肟的濃度小，色帶顏色淺，觀察效果不明顯，丁二酮肟的濃度為0.8%的顏色較淺，用它進(jìn)行測定低濃度的鎳時會由于顏色淺而無法目視觀察，而濃度為1%浸泡出的試紙顯出色帶顏色較深，1.6%的丁二酮肟溶液在80℃可溶，但在常溫下有晶體析出，因此選擇濃度為1%丁二酮肟作為最佳條件。4.3.4試紙條規(guī)格的選擇由于實驗中測定鎳離子濃度時是將試紙條插入到10mL比色管中，因此應(yīng)選擇高于比色管10mL的刻度線，所以試紙的長度確定為100mm。把濾紙切成100×10mm、100×20mm、100×30mm、100×40mm、100×50mm等不同規(guī)格的紙條。通過反復(fù)實驗發(fā)現(xiàn)，試紙越細(xì)，反應(yīng)的效果越好顏色變化較明顯，但太細(xì)了不方便被切紙刀切割，所以選擇30mm作為試紙的寬度，即試紙的形狀選定為100×30mm。需要注意的是層析濾紙有明顯的紋理，應(yīng)順著紋理切，以確保毛細(xì)作用不受影響。4.3.5干燥條件的選擇由于過硫酸銨不穩(wěn)定，在空氣中容易變質(zhì)，因此過硫酸銨要當(dāng)天配置。所以干燥條件的選擇顯得尤其重要。不同的干燥時間及其方式對試紙的測試效果見表4.9：表4.9干燥方式和干燥時間干燥方式干燥時間(min)效果102030自然晾干冷風(fēng)吹干熱風(fēng)烘干60℃干燥干燥不完全干燥基本完全干燥基本完全干燥完全干燥基本完全干燥完全干燥完全——干燥完全——————顯色正常顯色正常試紙變黃試紙變黃由于浸泡液中氫氧化鈉的濃度較大，在長時間高溫下試紙會變黃，影響顯色效果。因此由表4.9可以看出，在60℃干燥條件下干燥10min處理試紙，效果最好。4.3.5顯色時間的確定顯色時間是試紙法中的一個重要影響因素，因為試紙浸泡在被測溶液中的時間直接影響到試紙上顯色的顏色。顯色時間太短，顯色反應(yīng)還沒有進(jìn)行完全，造成誤差；時間過長，試紙上已經(jīng)顯色的部分會隨時間的推移而向外擴散，從而使其顏色淡化，顯色效果不明顯，造成誤差。根據(jù)實驗方法，控制不同的顯色時間，用制好的試紙對5mg/L的鎳標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行測定，取6個10mL的比色管，各放入6條試紙條，從第3分鐘開始，如表4.10時間從比色管中取出6條，觀察。觀察結(jié)果如表4.10所示：表4.10顯色時間的確定顯色時間（min）35791525顏色變化無色開始有顏色顯色明顯顯色明顯顏色無明顯變化顏色無明顯變化從表4.10中可以得知，顏色會隨著顯色時間的加長而逐漸加深，顯色反應(yīng)前5分鐘，顏色變化快，顯色反應(yīng)尚未進(jìn)行完全，7分鐘之后，顯色明顯，為顯色反應(yīng)穩(wěn)定時間，所以本實驗在顯色反應(yīng)穩(wěn)定時間內(nèi)選擇了一個時間稍短的時間作為本實驗顯色時間，即7min。4.3.6被測試液的酸度影響用酸度計測得鎳的儲備液（1000mg/L）的pH為6.20。為了找出溶液的最佳酸度，現(xiàn)取10mg/L、20mg/L的鎳標(biāo)液25mL，用氫氧化鈉或稀硫酸調(diào)節(jié)溶液的酸堿度，再用蒸餾水稀釋到50mL，再次用酸度計測定溶液的pH。此時鎳標(biāo)液的濃度為5mg/L、10mg/L。酸度對被測試液的影響如表4.11所示表4.11被測試液的酸度的選擇pH值23456785mg/L10mg/L無現(xiàn)象無現(xiàn)象無現(xiàn)象無現(xiàn)象有顏色，顏色明顯有顏色，顏色明顯有顏色，顏色明顯有顏色，顏色明顯有顏色，顏色明顯有顏色，顏色明顯有顏色，顏色明顯有顏色，顏色明顯無顏色無顏色在實驗中曾用不同pH值范圍的緩沖溶液來調(diào)pH值，效果欠佳，所以直接選用濃度稍小的氫氧化鈉或硫酸調(diào)節(jié)溶液的酸堿度。從表4.11可得知，鎳標(biāo)準(zhǔn)溶液的最佳pH值范圍為4-7。因此，要測定溶液中鎳離子濃度時應(yīng)先調(diào)節(jié)溶液的酸度再進(jìn)行測定以提高試紙的靈敏度。4.3.7不同濃度鎳離子的呈色特征配制一系列不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，用來確定顯色效果。試紙檢測不同濃度的鎳離子的標(biāo)準(zhǔn)溶液的顯色情況見表4.12：表4.12鎳離子濃度與顯色效果鎳離子濃度（mg/L）0.5135710顯色效果無色比色管溶液變色淺粉粉色粉紅深粉由表4.12可知，當(dāng)鎳離子濃度為1mg/L時比色管中溶液有顏色，鎳離子濃度在3mg/L以下時，試紙上無顯色反應(yīng)；在3mg/L時開始顯色，此后顏色逐漸加深。當(dāng)隨著濃度的增大，在不同的濃度范圍內(nèi)的顏色不同，當(dāng)濃度超過10mg/L時，不易察覺出顏色的變化，在測定的時候可以將樣品稀釋到適當(dāng)倍數(shù)后再測定。或采用測量長度的試紙測定其濃度，測量范圍是20mg/L-1000mg/L。雖然試紙上顏色較淺，但是試管內(nèi)的溶液顯色較明顯，可以觀察到當(dāng)鎳離子的濃度等于1mg/L的試管內(nèi)溶液已經(jīng)顯色，對于測定較低濃度的鎳有較大意義。如圖4.1不同濃度鎳離子的呈色特征。圖4.1不同濃度鎳離子的呈色特征如圖4.1可知當(dāng)濃度為1mg/L時試管中插入試紙后溶液即可顯色，由此可知此方法的最低檢出限應(yīng)為1mg/L。4.3.8共存離子的影響在含鎳離子的濃度為5mg/L的鎳標(biāo)準(zhǔn)溶液中，加入各種共存離子，分別用試紙在最佳條件下測定，以確定共存離子的影響。試驗了十余種常見離子對測定的影響，目視無明顯明顯差異。實驗方法如下：先把共存離子用酸度計將pH值調(diào)至4-7，計算出共存離子的濃度。取幾個燒杯，都加入20mg/L的鎳標(biāo)準(zhǔn)溶液10mL，其中在一個燒杯中加入蒸餾水20mL以作參比，其它燒杯中分別加入不同濃度的同一干擾離子10mL，搖勻。用試紙觀測顯色效果，與參比的相比，，共存離子對顯色效果的影響如表4.13所示。從表中可看出，在測定條件下，主要的干擾離子有Co3+、Fe3+、Cu2+離子，而Na+、Ca2+的存在對實驗沒影響，K+、Pb2+也幾乎不干擾，Cr3+、Cr6+、Al3+可用檸檬酸鹽或酒石酸鹽掩蔽。由參考資料[36]知，加入Na2-EDTA，可消除100mg/L鐵、50mg/L鈷、25mg/L銅對10mg/L鎳測定干擾，若鐵、鈷、銅的含量超過上述濃度，則可采用丁二酮肟—正丁醇萃取分離除去。表4.13共存離子的影響共存離子干擾倍數(shù)顏色的影響Cu2+Cr3+Na+Mn2+Fe3+Al3+K+Co3+Ca2+Zn2+0.8101000151.530100210005無顏色顯出無顏色顯出無顏色顯出無顏色顯出無顏色顯出無顏色顯出無顏色顯出溶液呈紅色無顏色顯出無顏色顯出氰化物亦干擾測定，樣品經(jīng)前處理即可消除。若直接制備試料，則可在樣品中加2mL次氯酸鈉溶液和0.5mL硝酸加熱分解鎳氰絡(luò)合物。經(jīng)多次試驗，最終選定Na2-EDTA溶液作為掩蔽劑，可以取得很好的效果。這里大量的Na2-EDTA溶液也可以掩蔽鎳，所以10g/L的Na2-EDTA不可加入2mL以上，10g/L的Na2-EDTA掩蔽劑在2mL以下是不會掩蔽鎳的[37]本方法是根據(jù)試紙的顏色變化測定鎳離子的濃度，而標(biāo)準(zhǔn)比色卡就是用來對比顏色的工具，從而可以得到鎳離子的濃度。在制作比色卡前需要配制一系列不同濃度的鎳離子的標(biāo)準(zhǔn)溶液，用來確定比色卡。根據(jù)前面的實驗結(jié)果選定配制以下濃度來進(jìn)行制作比色卡：3mg/L，5mg/L，7mg/L，10mg/L的鎳離子濃度標(biāo)準(zhǔn)溶液。在具體實驗中，由于實驗方法的精密度有限，需要進(jìn)行平行實驗，以確保結(jié)果的真實性和有效性。將制作好的試紙(3×100mm)分別依次浸入不同的鎳標(biāo)準(zhǔn)溶液后迅速取出(注意不要放在紙上，可以放在玻璃器皿上)。約7min后，試紙上呈現(xiàn)不同的顏色，干燥，用于制作標(biāo)準(zhǔn)比色卡。實驗平行5次，取代表性的顏色。根據(jù)試紙上的顏色制作標(biāo)準(zhǔn)比色卡，如圖4.2：鎳離子濃度：3mg/L5mg/L7mg/L10mg/L圖4.2標(biāo)準(zhǔn)比色測量結(jié)果精密度計算用11片試紙同時測定11個鎳離子濃度為5mg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液，記錄試紙的顏色。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)比色卡讀出這11個試紙所對應(yīng)的鎳離子的濃度。分別為：5mg/L，5mg/L，5mg/L，4mg/L，5mg/L，5mg/L，6mg/L，5mg/L，5mg/L，6mg/L，5mg/L。平均值(5+5+5+4+5+5+6+5+5+6+5)/11=5.09標(biāo)準(zhǔn)偏差=0.5394（4.1）RSD=s/0.5394/5.09=10.60%則測量結(jié)果的精密度為(5.09±0.5394)mg/L用11片試紙同時測定11個鎳離子濃度為1mg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液，記錄比色管中溶液的顏色。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)比色卡讀出這11個試紙所對應(yīng)的鎳離子的濃度。分別為：1mg/L，1mg/L，1mg/L，1mg/L，0.5mg/L，2mg/L，1mg/L，0.5mg/L，1mg/L，1mg/L，1mg/L。平均值(1+1+1+1+0.5+2+1+0.5+1+1+1)/11=1標(biāo)準(zhǔn)偏差見式4.1s=0.3873RSD=s/0.3873/1=38.73%則測量結(jié)果的精密度為(1±0.3873)mg/L4.3.10試紙的選擇及其注意事項本實驗采用色層分析濾紙作為實驗用紙。色層分析濾紙分為薄型和厚型兩種(即1號、3號濾紙)，用于紙色譜法中的為薄型。而現(xiàn)在市面上只有一種中速層析濾紙(流速為90～120mm/min)，其尺寸為60×60cm，規(guī)格90g/m2，厚度0.16mm，灰份0.01g/m2。由于本實驗所需的為色層分析濾紙條，所以使用切紙刀將其統(tǒng)一裁成3×100mm的條形，以減少系統(tǒng)誤差。濾紙有明顯的紋理，應(yīng)順著紋理切，確保毛細(xì)作用不受影響。由于實驗是在三月到六月份做的，因此溫度變化比較明顯，對實驗結(jié)果的影響也很明顯。溫度在12℃～15℃時實驗的效果最好，顯色明顯。當(dāng)溫度超過20℃時試紙的保存期明顯縮短。如表4.14可知不同保存方式的試紙顯色效果。表4.14試紙的保存時間與顯色效果1周2周3周4周黑暗陰涼處顯色正常顯色正常顯色正常顯色變淡塑封顯色正常顯色正常顯色正常顯色正常由表4.14可知把試紙放在黑暗陰涼處可保存21天，若把試紙塑封可保存4周甚至更長時間。因此選擇將試紙塑封后保存使用。

5樣品的測定5.1分光光度法測定樣品5.1.1分光光度法的概述本實驗采用試紙比色法來測定鎳離子的含量，再用分光光度法以對比觀察試紙的效果以及誤差的范圍。分光光度法是通過測定被測物質(zhì)在特定波長處或一定波長范圍內(nèi)光的吸收度，對該物質(zhì)進(jìn)行定性和定量分析的方法。用丁二酮肟(二甲基乙二醛肟)分光光度法測定工業(yè)廢水及受到鎳污染的環(huán)境水。當(dāng)取試樣體積10mL，本法可測定上限為10mg/L，最低檢出濃度為0.25mg/L。原理：在氨溶液中，碘存在下，鎳與丁二酮肟作用，形成組成比為1：4的酒紅色可溶性絡(luò)合物，于波長530nm處進(jìn)行分光光度測定。測定方法：取被測樣品10mL，加2mL500g/L檸檬酸銨溶液于樣品中，再加入1mL0.05mol/L碘溶液（加入碘溶液后，必須加水至約20mL并搖勻，否則加入丁二酮肟后不能正常顯），加2mL5g/L丁二酮肟溶液搖勻（必須在加入丁二酮肟溶液并搖勻后再加入Na2-EDTA溶液，否則將不顯色）。加2mL50g/LEDTA二鈉鹽溶液，加水至標(biāo)線搖勻。用10mm比色皿，以水為參比液，在530nm波長下測量顯色液的吸光度減去空白試樣進(jìn)行測量。標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制：于6個25mL比色管中，分別加入0，1，2，3，4及5mL20mg/L鎳標(biāo)準(zhǔn)溶液，加水至10mL，再加500g/L的檸檬酸銨溶液2mL。再加入0.05mol/L的碘溶液1mL（加入碘溶液后，必須加水至約20mL并搖勻，否則加入丁二酮肟后不能正常顯），加5g/L的丁二酮肟2mL溶液搖勻（必須在加入丁二酮肟溶液并搖勻后再加入Na2-EDTA溶液，否則將不顯色）。加50g/L的EDTA二鈉鹽溶液2mL，加水至標(biāo)線搖勻。以測定的各標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度減去空白（零濃度）的吸光度后的值，和對應(yīng)的鎳含量繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。表5.1分光光度法測定亞硝酸鹽標(biāo)準(zhǔn)曲線的數(shù)據(jù)鎳離子濃度(mg/l)00.81.62.43.24.0吸光度(A)00.0420.0870.1290.1780.224 圖5.1鎳離子的標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程為：Y=0.0561x-0.0021相關(guān)系數(shù)為0.9994。5.1.2樣品的測定水樣酸化：采樣后，立即用硝酸酸化至pH值為1-2。試樣溶液配制：當(dāng)證明水樣不必進(jìn)行消解和消除干擾時，可直接配制試樣溶液，取適量水樣置于25mL容量瓶中并用水稀釋至約10mL，用2mol/L氫氧化鈉溶液（約1mL）調(diào)至中性，加500g/L的檸檬酸銨溶液2mL，供測定用。注：若樣品渾濁需要消解，取樣品適量(含鎳量不得超過100μg)于燒杯中，加0.5mL硝酸，置燒杯于電熱板上，在近沸狀態(tài)下蒸發(fā)至近干，冷卻后，再加0.5mL硝酸和0.5mL高氯酸繼續(xù)加熱消解，蒸發(fā)至近干。冷卻后，用硝酸溶液溶解，若溶液仍不清澈，則重復(fù)上述操作，直至溶液清澈為止。將溶解液轉(zhuǎn)移到25mL容量瓶中，用少量水沖洗燒杯。樣品1（堿性鋅鎳合金鍍液）：水樣不必進(jìn)行消解和消除干擾，因此直接取10mL為待測水樣。樣品2（氯化物電鍍鋅鎳合金鍍液）：水樣不必進(jìn)行消解和消除干擾，因此直接取10mL為待測水樣。樣品3（硫酸鹽電鍍鋅鎳合金鍍液）：水樣不必進(jìn)行消解和消除干擾，因此直接取10mL為待測水樣。樣品4（堿性化學(xué)鍍鎳溶液）水樣不必進(jìn)行消解和消除干擾，因此直接取10mL為待測水樣（依照上述測定方法過程中不加檸檬酸銨）。樣品5（化學(xué)鍍鎳原液）水樣不必進(jìn)行消解和消除干擾，因此直接取2mL稀釋到10mL為待測水樣。樣品6（渾河水樣）取100mL水樣過濾，取100mL進(jìn)行消解，蒸發(fā)至盡干，再冷卻，加入5mL蒸餾水，放置在爐子上沸騰2分鐘，冷卻再轉(zhuǎn)移到25mL容量瓶中。取過消解后的10mL為待測水樣。樣品7（萬柳塘公園水樣）取100mL水樣過濾，取100mL進(jìn)行消解，蒸發(fā)至盡干，再冷卻，加入5mL蒸餾水，放置在爐子上沸騰2分鐘，冷卻再轉(zhuǎn)移到25mL容量瓶中。取過消解后的10mL為待測水樣。根據(jù)丁二酮肟分光光度法測定水樣的數(shù)據(jù)如下表5.2：表5.2丁二酮肟分光光度法測定水樣數(shù)據(jù)樣品一二三四五六七吸光度（A）吸光度（A）吸光度（A）平均值0.0640.0650.0630.0640.0450.0420.0420.0430.0460.0440.0450.0450.0640.0610.0610.0620.1080.1100.1090.1090.0450.0430.0420.0430.0430.0450.0450.044根據(jù)測定的吸光度可計算出鎳離子的濃度計算結(jié)果如表5.3表5.3樣品中含鎳離子的濃度樣品一二三四五六七C（mg/L）1.1780.80390.83961.1439.9020.60650.67785.2試紙法測定樣品（1）試紙法樣品的預(yù)處理水樣中若無影響大的干擾離子如Cu，Co等可直接測定，測定時可用濃度較低的硫酸或氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH在4-7之間。樣品六、七要先進(jìn)行消解再測定。樣品一（堿性鋅鎳合金鍍液）：取10mL為待測水樣。（調(diào)節(jié)pH4-7）樣品二（氯化物電鍍鋅鎳合金鍍液）：取10mL為待測水樣。（調(diào)節(jié)pH4-7）樣品三（硫酸鹽電鍍鋅鎳合金鍍液）：取10mL為待測水樣。（調(diào)節(jié)pH4-7）樣品四（堿性化學(xué)鍍鎳溶液）取10mL為待測水樣。（調(diào)節(jié)pH4-7）樣品五（化學(xué)鍍鎳原液）取10mL為待測水樣。（調(diào)節(jié)pH4-7）樣品六（渾河水樣）取100mL水樣過濾，水樣較清潔，直接取10mL為待測水樣。（調(diào)節(jié)pH4-7）樣品七（萬柳塘公園水樣）取100mL水樣過濾，水樣較清潔，直接取10mL為待測水樣。（調(diào)節(jié)pH4-7）（2）檢測結(jié)果如表5.4所示表5.4樣品中含鎳離子的濃度樣品一二三四五六七C（mg/L）1<1<1110<1<1圖5.1樣品的測定如圖5.1所示樣品從左到右依次為樣品一，二，三，四，五，六，七。分別用試紙比色法和標(biāo)準(zhǔn)方法測定樣品中的鎳離子含量并記錄數(shù)據(jù)。整理得鎳離子的濃度，并對兩種方法進(jìn)行比較分析。兩種方法的比較如表5.5所示:說明：實驗中用分光光度法直接測定鎳離子濃度時，如果吸光度值過大，無法直接得出吸光度值，需要將樣品稀釋適當(dāng)?shù)谋稊?shù)，所以最后再一定要乘上稀釋的倍數(shù)。在試紙比色法中若測定的鎳離子濃度過高時也應(yīng)稀釋一定的倍數(shù)，最后再乘上稀釋的倍數(shù)。表5.5兩種方法的比較樣品試紙比色法Ni濃度（mg/L）分光光度法Ni濃度（mg/L）相對誤差%樣品一樣品二樣品三樣品四樣品五樣品六樣品七1<1<1110<1<11.1780.80390.83961.1439.9200.60650.677815.1————12.50.8——————（3）比色法與分光光度法比較表5.6檢驗這兩種方法的顯著性樣品序號145差數(shù)X20.1780.031680.1430.020450.080.0064(0.178+0.143+0.08)/3=0.133如公式4.1s=0.1938t=查表=2.78t=1.189＜2.78=P＞0.05這說明不存在顯著性差異，即這種分析方法的可比性很好。所以，比色法測定鎳離子濃度的方法是可行。

6結(jié)論1．本實驗中的試紙比色法是將1%的丁二酮肟5mL，20%氫氧化鈉10mL，2%的過硫酸銨6mL，6g/L十二烷基硫酸鈉10mL混合均勻，將剪裁好的濾紙條(3×100mm)完全浸沒在混合溶液中。浸泡10min左右后取出，在60℃條件下干燥、塑封，避光冷藏保存。2．該方法是從肉眼來區(qū)分顏色的變化，本方法的測定范圍為1~10mg/L。當(dāng)濃度低于1mg/L時，被測溶液不顯色。3．通過實驗表明，本法具操作簡單，攜帶方便等優(yōu)點，同樣能夠滿足半定量快速分析的要求.試紙法測定鎳離子濃度可以做為一種現(xiàn)場測定的方法，它能夠滿足對樣品進(jìn)行半定量快速分析的要求。此方法可以運用于食品領(lǐng)域，工業(yè)領(lǐng)域，環(huán)保監(jiān)測領(lǐng)域等。4．試紙法能作為一種現(xiàn)場快速測定水中低濃度鎳的方法，只能對水樣進(jìn)行半定量分析，但用觀察法無法較準(zhǔn)確的得知鎳離子的濃度，與標(biāo)準(zhǔn)法存在一定差異，因此此方法有待改進(jìn)。

致謝畢業(yè)設(shè)計是一個煩瑣而復(fù)雜的過程，從實驗的籌備到實驗的最終結(jié)束，遇到了不少困難。但試驗最終勝利而又成功的結(jié)束了，這與指導(dǎo)老師余萍老師的熱情幫助和精心指導(dǎo)是分不開的，為此特向余老師表示衷心的感謝。同時，本實驗也得到了高俊杰，化工系各位老師及同學(xué)的幫助，在此一并表示感謝。由于自身的不足，錯誤之處望各位老師給予批評與指導(dǎo)。在此，再次感謝全體老師幾年來在學(xué)習(xí)和生活中給予我的幫助！

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附錄B英文翻譯膠體金探針的免疫層析試紙法快速檢測水樣中的鉛摘要一種免疫層析法(簡稱ICA)已開發(fā)利用于膠體金測定水樣中標(biāo)記有單克隆抗體的鉛離子。免疫層析法是基于競爭反應(yīng)理論，其結(jié)果可以根據(jù)視覺的觀察判斷顯色實驗的檢出限。在最佳分析條件下，該方法檢測靈敏度高，最低檢測限為50ng/mL。穩(wěn)定性實驗表明，在常溫下免疫層析試紙可穩(wěn)定保存8周。在實際應(yīng)用中，納米二氧化鈦是用來富集水樣中的鉛離子。它成功地應(yīng)用于地表水樣中鉛離子的濃度測量，測定其結(jié)果與質(zhì)譜儀的檢測結(jié)果高度一致。免疫層析法檢測鉛離子可以在4分鐘內(nèi)完成，是一種非常有用的現(xiàn)場快速測試方法。關(guān)鍵詞：免疫層析單克隆抗體試紙法鉛離子引言重金屬是有毒物質(zhì)和持久性環(huán)境污染物。至少有20種重金屬，如鉛，鎘，銅，汞，鎳，砷，硒，銀，鋅是已知的有毒重金屬(Quevauviller等,1989;Rubio等人2005年;Jarup,2003)。鉛造成的污染特別令人擔(dān)憂，因為它不能由化學(xué)或生物修復(fù)過程解毒。食入或吸入的鉛主要累積在神經(jīng)系統(tǒng)，心血管系統(tǒng)和腎臟，它能引起嚴(yán)重疾病(Sathawara等，2004：Steenl和Boffetta，2000年)。目前金屬離子的檢測分析方法包括電感耦合等離子體質(zhì)譜，原子吸收光譜法（原子吸收光譜），ICP-AES法（電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜），AFS(原子熒光光譜法)等；這些方法的應(yīng)用需要精密儀器和專業(yè)工作人員。這些要求都難以滿足現(xiàn)場檢測(Kloft等，1999；Bakircioglu等，2003）。免疫層析法(ICA)是一個快速,簡便、經(jīng)濟(jì)有效的免疫學(xué)檢測方法(朱等，2008年，HayatNagatani；1989年；Nagatani等，2006)。在這項研究中，我們開發(fā)了一種便攜式的免疫層析技術(shù)是用反鉛二乙烯三胺五乙酸單克隆抗體快速測定水樣中的鉛。據(jù)我們所知，這是第一例利用免疫層析技術(shù)(ICA)檢測鉛離子。2實驗步驟2.1儀備和化學(xué)試劑卵蛋白（OVA），二乙烯三胺，三胺五乙酸和氨基三甲叉膦酸五鈉鹽均購自Sigma化學(xué)有限公司(圣路易斯，密蘇里州)。S-2-(4-異硫氰芐基)-二乙三胺五乙酸(p-NH2-Bn-DTPA)從Macrocyc