紫外分光光度计法测定硝化纤维素含氮量

摘要：为发展绿色无毒、操作简单且结果准确的 NC含氮量测量方法，基于硝化纤维素（NC）在碱液中水解后产生的亚硝酸根（NO 2 - ）与硝酸根（NO 3 - ）的摩尔比与 NC含氮量之间的线性关系，采用紫外分光光度计法分析了NC含氮量。在相同的反应条件下水解5种已知含氮量的NC标品，通过紫外分光光度计测定了水解液中的NO 2 - 和 NO 3 - 含量，对测量体系的反应条件进行了优化；通过最小二乘法确定NO 2 - 和 NO 3 - 的摩尔比（y）与 NC 标品含氮量（x）之间的线性关系；最后用3种验证用 NC样品对此法进行验证。结果表明，通过紫外分光光度计可同时测定碱解液中NO 2 - 和 NO 3 - 的含量，其最佳反应条件为：氨基磺酸浓度为 20 g·L -1 ，反应时间为 30 min；在最佳反应条件下得到了R2 为 0.9893的y与x间的线性关系式；验证结果表明，采用紫外分光光度计法得到的含氮量与实际含氮量非常吻合，相对标准偏差 RSD（n=4）均小于0.150%。关键词：硝化纤维素（NC）；含氮量；紫外分光光度计；NO 2 - 和 NO 3 - 测定实验部分试剂及仪器试剂：不同含氮量的NC标品和验证用NC样品亚硝酸钠、硝酸钾、氢氧化钠、氨基磺酸，仪器：DZ‑1BCⅡ型真空干燥箱FA2004 型电子分析天平DF‑101S 集热式恒温加热磁力搅拌器UV‑1500C 紫外可见分光光度计样品处理NC样品：分别称取 0.025g 8 种不同含氮量的 NC 样品置于 10 mL 离心管中，将 5mL 浓度为1M的氢氧化钠溶液小心加入每个NC标品的离心管中，盖上盖，在 60 ℃水浴锅搅拌反应2h 后，将离心管转移到冰浴中15min，快速冷却反应混合物，停止脱硝，同时将反应液用 0.22μm 有机尼龙膜进行过滤，滤液转移到干净的离心管中。将 50μL水解产物转移到10mL 容量瓶中，用纯水定容，最后通过分光光度计测定水解液中 NO 3 - 与 NO 2 - 的浓度。测量体系：在219nm 波长处 NO 2 - 与 NO 3 - 的摩尔吸光系数相等，且溶液的吸光度具有加和性，因此通过 NO 2 - 与 NO 3 - 的总吸光度减去NO3 - 的吸光度可计算得到 NO 2 - 的吸光度，其中氨基磺酸溶液能够破坏水解液中的NO 2 - ，既可作为测定 NO2- 吸光度的空白参比，也可作为测定 NO 3 - 吸光度的测量样品。因此将每种NC水解液制备3组测量体系样品。实验过程紫外分光光度计法可行性验证通过对比水解液与NO 3 - 标准溶液的紫外吸收分布曲线，确定水解液的“受污染”程度，以验证紫外分光光度计法的可行性。将0.05g干燥的NC（N含量≥13.15%）水解 2h后产生的水解液稀释400和800倍，使用UV‑3600i Plus 紫外可见分光光度计测量其紫外吸收光谱分布；同时为了比较水解液与近似浓度的标准溶液的紫外吸收分布，测量了浓度为20mg·L -1 和100 mg·L -1 的 KNO 3 标准溶液的紫外吸收光谱分布。NO 3 - 与 NO 2 - 标准曲线建立为分析溶液中的 NO 3 - 与 NO 2 - 浓度，需建立紫外分光光度计吸光度值与溶液浓度之间的线性关系。由于所溶解的有机物在219nm 和 275nm 处均有吸收，而 NO 3 - 在275nm 处没有吸收。因此，通过在219nm 处的吸光度（A219）减去2倍在 275nm处吸光度（A275），即 A219‑2A275，校 正 NO 3 - 的 吸光度。KNO 3 和 NaNO 2 标准母液配制：分别称量烘干的KNO 3 81.452 mg 和 NaNO 2 75 mg 于 100 mL 烧 杯中，用纯水溶解后，在 500 mL 容量瓶中定容，其中NO 3 - 与 NO 2 的浓度均为 0.1 g·L -1 。KNO 3 和 NaNO 2 标准系列溶液配制：用移液枪吸取 0.4，0.6，0.8，1.0，1.2，1.4 mL标准母液分别于10 mL容量瓶中，用纯水定容，所得溶液浓度分别为4，6，8，10，12，14 mg·L -1 。NO 3 - 标准曲线：分别取 2 mL 标准系列溶液，加0.1 mL纯水，用石英比色皿在 219 nm 和 275 nm 波长处，以纯水为参比，测定吸光度（A219、A275），以标准系列浓度为横坐标、吸光度 A219‑2A275 为纵坐标绘制标准曲线如图 1所示，通过最小二乘法拟合得到 NO 3 -浓度与吸光度的函数关系y=49.257x+0.0484，R2 =0.9991。NO 2 - 的 标 准 曲 线 ：分 别 取 2 mL 标 准 溶 液 ，加0.1 mL纯水，用石英比色皿在 219 nm 波长处，以纯水为参比，测定吸光度（A219），以标准系列浓度为横坐标、吸光度 A219 为纵坐标绘制标准曲线如图 2 所示，通过最小二乘法拟合得到 NO 2 - 浓度与吸光度的函数关系为 y=75.286x+0.0397，R 2 =0.9998。