紫外分光光度計(jì)法測(cè)定硝化纖維素含氮量

摘要：為發(fā)展綠色無(wú)毒、操作簡(jiǎn)單且結(jié)果準(zhǔn)確的 NC 含氮量測(cè)量方法，基于硝化纖維素（NC）在堿液中水解后產(chǎn)生的亞硝酸根（NO ₂ ^- ）與硝酸根（NO ₃ ^- ）的摩爾比與 NC 含氮量之間的線性關(guān)系，采用紫外分光光度計(jì)法分析了 NC 含氮量。在相同的反應(yīng)條件下水解 5種已知含氮量的 NC標(biāo)品，通過(guò)紫外分光光度計(jì)測(cè)定了水解液中的 NO ₂ ^- 和 NO ₃ ^- 含量，對(duì)測(cè)量體系的反應(yīng)條件進(jìn)行了優(yōu)化；通過(guò)最小二乘法確定NO ₂ ^- 和 NO ₃ ^- 的摩爾比（y）與 NC 標(biāo)品含氮量（x）之間的線性關(guān)系；最后用 3 種驗(yàn)證用 NC 樣品對(duì)此法進(jìn)行驗(yàn)證。結(jié)果表明，通過(guò)紫外分光光度計(jì)可同時(shí)測(cè)定堿解液中 NO ₂ ^- 和 NO ₃ ^- 的含量，其最佳反應(yīng)條件為：氨基磺酸濃度為 20 g·L ^-1 ，反應(yīng)時(shí)間為 30 min；在最佳反應(yīng)條件下得到了 R 2 為 0.9893的 y與 x間的線性關(guān)系式；驗(yàn)證結(jié)果表明，采用紫外分光光度計(jì)法得到的含氮量與實(shí)際含氮量非常吻合，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差 RSD（n=4）均小于0.150%。
關(guān)鍵詞： 硝化纖維素（NC）；含氮量；紫外分光光度計(jì)；NO ^{2 -} 和 NO ^{3 -} 測(cè)定

實(shí)驗(yàn)部分
試劑及儀器
試劑：不同含氮量的 NC 標(biāo)品和驗(yàn)證用 NC 樣品
亞硝酸鈉、硝酸鉀、氫氧化鈉、氨基磺酸，
儀器：DZ‑1BCⅡ型真空干燥箱
FA2004 型電子分析天平
DF‑101S 集熱式恒溫加熱磁力攪拌器
UV‑1500C 紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)

樣品處理
NC樣品：分別稱取 0.025g 8種不同含氮量的 NC 樣品置于10mL 離心管中，將5mL 濃度為1M的氫氧化鈉溶液小心加入每個(gè) NC 標(biāo)品的離心管中，蓋上蓋，在 60 ℃水浴鍋攪拌反應(yīng) 2h后，將離心管轉(zhuǎn)移到冰浴中15min，快速冷卻反應(yīng)混合物，停止脫硝，同時(shí)將反應(yīng)液用 0.22 μm有機(jī)尼龍膜進(jìn)行過(guò)濾，濾液轉(zhuǎn)移到干凈的離心管中。將 50μL水解產(chǎn)物轉(zhuǎn)移到10mL容量瓶中，用純水定容，最后通過(guò)分光光度計(jì)測(cè)定水解液中 NO ₃ ^- 與 NO ₂ ^- 的濃度。

測(cè)量體系：在 219nm 波長(zhǎng)處 NO ₂ ^- 與 NO ₃ ^- 的摩爾吸光系數(shù)相等，且溶液的吸光度具有加和性，因此通過(guò) NO ₂ ^- 與 NO ₃ ^- 的總吸光度減去NO₃ ^- 的吸光度可計(jì)算得到 NO ₂ ^- 的吸光度，其中氨基磺酸溶液能夠破壞水解液中的 NO ₂ ^- ，既可作為測(cè)定 NO₂^- 吸光度的空白參比，也可作為測(cè)定 NO ₃ ^- 吸光度的測(cè)量樣品。因此將每種NC水解液制備3組測(cè)量體系樣品。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程
紫外分光光度計(jì)法可行性驗(yàn)證
通過(guò)對(duì)比水解液與NO ₃ ^- 標(biāo)準(zhǔn)溶液的紫外吸收分布曲線，確定水解液的“受污染”程度，以驗(yàn)證紫外分光光度計(jì)法的可行性。將0.05 g干燥的NC（N含量≥13.15%）水解 2 h 后產(chǎn)生的水解液稀釋 400 和 800 倍，使用UV‑3600i Plus 紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)測(cè)量其紫外吸收光譜分布；同時(shí)為了比較水解液與近似濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液的紫外吸收分 布，測(cè)量了濃度為20 mg·L ^-1 和100 mg·L ^-1 的 KNO ₃ 標(biāo)準(zhǔn)溶液的紫外吸收光譜分布。

NO ₃ ^- 與 NO ₂ ^- 標(biāo)準(zhǔn)曲線建立
為分析溶液中的 NO ₃ ^- 與 NO ₂ ^- 濃度，需建立紫外分光光度計(jì)吸光度值與溶液濃度之間的線性關(guān)系。
由于所溶解的有機(jī)物在 219 nm 和 275 nm 處均有吸收，而 NO ₃ ^- 在 275 nm 處沒(méi)有吸收。因此，通過(guò)在219 nm 處的吸光度（A219）減去 2 倍在 275 nm 處吸 光 度（A275），即 A219‑2A275，校 正 NO ₃ ^- 的 吸光度。
KNO ₃ 和 NaNO ₂ 標(biāo)準(zhǔn)母液配制：分別稱量烘干的KNO ₃ 81.452 mg 和 NaNO ₂ 75 mg 于 100 mL 燒 杯中，用純水溶解后，在 500 mL 容量瓶中定容，其中NO ₃ ^- 與 NO ₂ ^‑ 的濃度均為 0.1 g·L ^-1 。
KNO ₃ 和 NaNO ₂ 標(biāo)準(zhǔn)系列溶液配制：用移液槍吸取 0.4，0.6，0.8，1.0，1.2，1.4 mL標(biāo)準(zhǔn)母液分別于10 mL容量瓶中，用純水定容，所得溶液濃度分別為4，6，8，10，12，14 mg·L -1 。
NO ₃ ^- 標(biāo)準(zhǔn)曲線：分別取 2 mL 標(biāo)準(zhǔn)系列溶液，加0.1 mL純水，用石英比色皿在 219 nm 和 275 nm 波長(zhǎng)處，以純水為參比，測(cè)定吸光度（A219、A275），以標(biāo)準(zhǔn)系列濃度為橫坐標(biāo)、吸光度 A219‑2A275 為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線如圖 1所示，通過(guò)最小二乘法擬合得到 NO 3 -濃度與吸光度的函數(shù)關(guān)系y=49.257x+0.0484，R² =0.9991。
NO ₂ ^- 的 標(biāo) 準(zhǔn) 曲 線 ：分 別 取 2 mL 標(biāo) 準(zhǔn) 溶 液 ，加0.1 mL純水，用石英比色皿在 219 nm 波長(zhǎng)處，以純水為參比，測(cè)定吸光度（A219），以標(biāo)準(zhǔn)系列濃度為橫坐標(biāo)、吸光度 A219 為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線如圖 2 所示，通過(guò)最小二乘法擬合得到 NO 2 - 濃度與吸光度的函數(shù)關(guān)系為 y=75.286x+0.0397，R ² =0.9998。