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水体中痕量镍(Ⅱ)的催化动力学分析方法的研究及其应用

曹恒霞

  镍是生命必需的微量元素,了解水体中镍(Ⅱ)的含量和分布对环境科学、海洋化学和生物地球化学的研究具有重要意义。目前国内外测定水体中痕量镍(Ⅱ)的分析方法大多需要对样品进行预处理,操作步骤繁琐,条件苛刻,分析成本较高,而能够直接用来测定海水中镍(Ⅱ)的文献相对较少。 催化动力学光度法因其具有灵敏度高、检出限低、操作简单、仪器价廉等优点而得到迅速发展。因此,根据催化动力学原理研究测定镍(Ⅱ)的新的反应体系及反应机理,建立高灵敏度和高选择性、能用于淡水及海水中镍(Ⅱ)的测定的分析方法是非常有意义的。 本论文首先对催化动力学原理测定痕量镍(Ⅱ)单组分的分析方法进行了研究,并将所建分析方法应用到淡水和海水中镍(Ⅱ)的测定,同时测定了催化反应的动力学参数。在此基础上,还建立了能同时测定铁(Ⅲ)和镍(Ⅱ)双组分的CPA矩阵-催化动力学分析方法,并将该方法应用于淡水体系的测定。 本文的主要研究结果如下: 1建立了一种测定痕量镍(Ⅱ)单组分的催化动力学分析方法。反应体系以RAWL为指示剂,KIO4为氧化剂。通过正交实验和单因素实验,确定分析条件为:cRAWL=5×10-5 mol·L-1,pH=2.00,cKIO4=2×10-5mol·L-1,t=10.0min,T=25.0℃。所建方法的相对标准偏差为0.52%~2.49%,检出限为1.70ng·mL-1,线性范围为0-60.0ng·mL-1。干扰离子实验表明:大多数阴阳离子在此条件下对测定结果无明显的干扰。对自来水和黄河水中镍(Ⅱ)的测定结果的相对标准偏差为0.43%~1.28%,回收率为98.0%~101.3%。该方法具有高精密度、低检出限、线性范围宽的特点,与现有的催化动力学分析方法相比较,可在室温下进行且操作简单。 2得到催化反应的动力学方程为:-(dcR)/(dt)=KcRcK1/4cNi;表观反应活化能Ea=39.97 kJ·mol-1;表观反应速率常数K =0.0131 min-1。 3发现该方法应用于海水介质时,有与淡水体系明显不同的现象。对此现象提出了根据标准加入法的校正方法,并对青岛11个站点表层海水中镍(Ⅱ)的含量进行了测定,得到了青岛近海表层海水的镍(Ⅱ)的水平分布趋势。 4研究了CPA矩阵-催化动力学的分析方法,并将其用于淡水体系中痕量镍(Ⅱ)和铁(Ⅲ)双组分的同时测定。在确定的分析测定条件下,铁(Ⅲ)和镍(Ⅱ)的线性范围分别为0~70 ng·mL-1、0~60 ng·mL。方法的相对标准偏差为0.37%~2.32%,对铁(Ⅲ)和镍(Ⅱ)质量浓度分别在5~60ng·mL-1范围内的12组铁镍混合试液进行测定,准确度为95.4%~107.7%。对自来水、黄河水中的铁(Ⅲ)和镍(Ⅱ)测定结果的相对标准偏差为0.47%~2.65%,回收率为95.5%~99.0%。……   
[关键词]:催化动力学分光光度法;镍(Ⅱ);铁(Ⅲ);CPA矩阵法;混合组分
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:中国海洋大学2010年