[發明專利]一種原位定量表征復雜有機物和金屬離子絡合過程的方法

有效

• 申請號: 201810131185.8
• 申請日: 2018-02-09
• 公開（公告）號: CN108303388B
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發明（設計）人: 晏明全
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: G01N21/31
• 分類號: G01N21/31
• 代理公司: 北京智繪未來專利代理事務所(普通合伙) 11689
• 代理人: 郭紅燕

1.一種原位定量表征復雜有機物和金屬離子絡合過程的方法，所述方法利用紫外-可見光譜表征復雜有機物與金屬離子絡合過程；其具體步驟包括：

1)制備金屬離子溶液，濃度在0.0000001-2mol/L范圍內

制備金屬離子溶液的方法有兩種：一、將市售含有特定金屬離子的化學純級以上的試劑稀釋到要求的濃度條件；二、將含有特定金屬的固體金屬片或金屬棒經酸或堿溶解，制備具有要求的濃度的金屬離子溶液；

2)制備有機物溶液

有機物溶液需要滿足：有機物溶液在波長240-600nm范圍內的吸光度值不超過2cm^-1和/或以有機碳計的有機物濃度應該在0.1-100mg/L，以確保吸收光譜檢測值準確可信；具體制備方法如下：從樣本中取含有復雜有機物的天然樣品；如果天然樣品含有可能干擾吸收光譜測量的顆粒物雜質，通過過濾預處理去除雜質；

3)制備堿溶液

堿溶液選自NaOH、KOH溶液；

4)制備酸溶液

酸溶液選自H₂SO₄、HNO₃、HCl、HClO₄溶液；

5)儀器準備及校準

儀器需要滿足以下要求：紫外-可見分光光度計一臺；儀器雜散光≤0.001％T；光度計精度±0.01Abs；光度計重復性0.001Abs；基線漂移0.002Abs/h；具有200-600nm波長范圍內連續波長掃描功能，進行樣品連續波長掃描，獲取更多信息；

6)掃描光譜檢測

檢測步驟如下：(1)取步驟2)中的有機物溶液，進行200-600nm波長范圍內掃描，記錄掃描光譜；(2)向上述有機物溶液中加入一定量的步驟1)中的金屬離子溶液，反應1-120分鐘后，進行200-600nm波長范圍內掃描，記錄掃描光譜；或者在不同反應時間進行多次掃描，測定絡合反應動力學過程；為減少誤差，需精確控制實驗操作條件，包括：(1)實驗中溶液濃度、樣品量誤差應控制在5％范圍內；(2)滴加金屬離子溶液時，滴加前后應控制對有機物溶液稀釋影響應不超過5％；(3)溫度對光譜檢測精度有明顯影響，溫度波動應控制在±5℃以內；(4)pH對光譜檢測精度有明顯影響，pH波動應控制在±0.1以內，通過加入緩沖溶液或適量的酸、堿溶液進行調控；(5)實驗要求避免形成沉淀物，影響光譜測定；

7)信號提取與數據分析

信號提取與數據分析為對光譜進行數據處理和分析，計算絡合過程光譜效應，解析光譜特征峰、絡合量定量指數；具體計算方法與公式如下：

(1)光譜效應計算，計算方法如下：

△A_λ＝A_λ，i-A_λ，ref (1)

其中A_λ，i是特定金屬離子濃度下溶液在波長λ下的吸光度值；A_λ，ref是有機物溶液與金屬離子絡合前在波長λ下的吸光度值；

該光譜效應計算的方法也可用于分析反應動力學過程檢測結果，計算不同反應時間的光譜效應，得到反應動力學圖譜；

(2)光譜特征峰解析

通過解析光譜效應圖譜分析得到光譜效應圖譜中蘊含豐富的物質成分和微觀結構信息，首先利用公式(2)將光譜波長轉化為光子能，以電子伏為單位，eV，作為光譜的橫坐標；

光譜效應圖譜采用六個高斯峰進行去解析，每一個峰都用峰的位置E_0，i，峰寬W_i和E＝E_0，i處的峰高A_0，i來完整定義，差分光譜用以下公式(3)模擬得出：

(3)絡合量定量指數

利用特定參數定量描述金屬離子與有機物的絡合量，

采用波長325-420nm區間的指數描述金屬離子總絡合量；采用波長240-275nm區間的指數描述與羧基絡合的金屬離子總量；光譜參數計算采用公式(4)-(6)；

△lnA_λ＝lnA_λ，i–lnA_λ，ref (4)

lnA_λ，ref和lnA_λ，i分別是金屬離子絡合前和金屬離子絡合后在波長λ下的吸光度值的對數；是吸收光譜取對數后在波長λ₁和λ₂區間的斜率；和是絡合前后在波長λ₁和λ₂區間的斜率。