標題紫外分光光度計法測定硝化纖維素含氮量

摘 要：為發展綠色無毒、操作簡單且結果準確的 NC 含氮量測量方法，基于硝化纖維素（NC）在堿液中水解后產生的亞硝酸根（NO ₂ ^- ）與硝酸根（NO ₃ ^- ）的摩爾比與 NC 含氮量之間的線性關系，采用紫外分光光度計法分析了 NC 含氮量。在相同的反應條件下水解 5種已知含氮量的 NC標品，通過紫外分光光度計測定了水解液中的 NO ₂ ^- 和 NO ₃ ^- 含量，對測量體系的反應條件進行了優化；通過小二乘法確定NO ₂ ^- 和 NO ₃ ^- 的摩爾比（y）與 NC 標品含氮量（x）之間的線性關系；后用 3 種驗證用 NC 樣品對此法進行驗證。結果表明，通過紫外分光光度計可同時測定堿解液中 NO ₂ ^- 和 NO ₃ ^- 的含量，其佳反應條件為：氨基磺酸濃度為 20 g·L ^-1 ，反應時間為 30 min；在佳反應條件下得到了 R 2 為 0.9893的 y與 x間的線性關系式；驗證結果表明，采用紫外分光光度計法得到的含氮量與實際含氮量非常吻合，相對標準偏差 RSD（n=4）均小于0.150%。

關鍵詞：硝化纖維素（NC）；含氮量；紫外分光光度計；NO ^{2 -} 和 NO ^{3 -} 測定

實驗部分

試劑及儀器

試劑：不同含氮量的 NC 標品和驗證用 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 紫外可見分光光度計

樣品處理

NC 樣品：分別稱取 0.025 g 8 種不同含氮量的 NC 樣品置于 10 mL 離心管中，將 5 mL 濃度為1 M 的氫氧化鈉溶液小心加入每個 NC 標品的離心管中，蓋上蓋，在 60 ℃水浴鍋攪拌反應 2 h 后，將離心管轉移到冰浴中 15 min，快速冷卻反應混合物，停止脫硝，同時將反應液用 0.22 μm 有機尼龍膜進行過濾，濾液轉移到干凈的離心管中。將 50 μL水解產物轉移到10 mL 容量瓶中，用純水定容，后通過分光光度計測定水解液中 NO ₃ ^- 與 NO ₂ ^- 的濃度。

測量體系：在 219 nm 波長處 NO ₂ ^- 與 NO ₃ ^- 的摩爾吸光系數相等，且溶液的吸光度具有加和性，因此通過 NO ₂ ^- 與 NO ₃ ^- 的總吸光度減去NO₃ ^- 的吸光度可計算得到 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 ^- ，既可作為測定 NO₂^- 吸光度的空白參比，也可作為測定 NO ₃ ^- 吸光度的測量樣品。因此將每種NC水解液制備3組測量體系樣品。

實驗過程

紫外分光光度計法可行性驗證

通過對比水解液與NO ₃ ^- 標準溶液的紫外吸收分布曲線，確定水解液的“受污染”程度，以驗證紫外分光光度計法的可行性。將0.05 g干燥的NC（N含量≥13.15%）水解 2 h 后產生的水解液稀釋 400 和 800 倍，使用UV‑3600i Plus 紫外可見分光光度計測量其紫外吸收光譜分布；同時為了比較水解液與近似濃度的標準溶液的紫外吸收分 布，測量了濃度為20 mg·L ^-1 和100 mg·L ^-1 的 KNO ₃ 標準溶液的紫外吸收光譜分布。

NO ₃ ^- 與 NO ₂ ^- 標準曲線建立

為分析溶液中的 NO ₃ ^- 與 NO ₂ ^- 濃度，需建立紫外分光光度計吸光度值與溶液濃度之間的線性關系。

由于所溶解的有機物在 219 nm 和 275 nm 處均有吸收，而 NO ₃ ^- 在 275 nm 處沒有吸收。因此，通過在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 標準母液配制：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 標準系列溶液配制：用移液槍吸取 0.4，0.6，0.8，1.0，1.2，1.4 mL標準母液分別于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 ^- 標準曲線：分別取 2 mL 標準系列溶液，加0.1 mL純水，用石英比色皿在 219 nm 和 275 nm 波長處，以純水為參比，測定吸光度（A219、A275），以標準系列濃度為橫坐標、吸光度 A219‑2A275 為縱坐標繪制標準曲線如圖 1所示，通過小二乘法擬合得到 NO 3 -濃度與吸光度的函數關系y=49.257x+0.0484，R² =0.9991。

NO ₂ ^- 的 標 準 曲 線 ：分 別 取 2 mL 標 準 溶 液 ，加0.1 mL純水，用石英比色皿在 219 nm 波長處，以純水為參比，測定吸光度（A219），以標準系列濃度為橫坐標、吸光度 A219 為縱坐標繪制標準曲線如圖 2 所示，通過小二乘法擬合得到 NO 2 - 濃度與吸光度的函數關系為 y=75.286x+0.0397，R ² =0.9998。