專利名稱：基于烷基終端電極的電化學(xué)檢測溶液中陽離子表面活性劑的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電化學(xué)檢測表面活性劑領(lǐng)域，特別涉及基于烷基終端電極的電化學(xué)檢測溶液中陽離子表面活性劑的方法，該檢測方法可應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測。
背景技術(shù)：
表面活性劑是含有疏水基和親水基的雙親分子，能夠在較低濃度下改變(通常降低)液體表面或兩相間界的性質(zhì)，具有潤濕、分散、乳化、增溶、起泡、消泡、洗滌、潤滑、防腐、殺菌等作用。它廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、建筑業(yè)、醫(yī)藥以及日常生活中，是一類品種多樣、 用途廣泛的精細(xì)化工產(chǎn)品。各種化學(xué)合成的表面活性劑通常按其分子結(jié)構(gòu)中帶電性的特征分為陰離子表面活性劑、陽離子表面活性劑和非離子表面活性劑。表面活性劑使用后未經(jīng)妥善處理即排放到河流、海洋等自然水體中，常造成水體污染，同時消耗了水中的溶解氧， 影響了水體質(zhì)量。此外，在各種表面活性劑當(dāng)中，陽離子表面活性劑的生物毒性使其降解受阻，尤其是吡啶鹽型陽離子表面活性劑分解性較差，對環(huán)保不利。因此，研究其檢測技術(shù)尤為重要。目前檢測表面活性劑的方法主要是分光光度法、液相色譜法和電化學(xué)方法；其中電化學(xué)方法操作便捷、價格低廉，能實現(xiàn)樣品的在線分析，在實際應(yīng)用方面有著很好的發(fā)展前景?，F(xiàn)有報道的電化學(xué)檢測表面活性劑的方法大多是將混有活性物質(zhì)的高分子涂膜在碳素類電極上制成離子選擇電極，將其作為工作電極對表面活性劑進(jìn)行電位分析(見表1)， 表面活性劑的檢出限可達(dá)到10-7-10-6mol/L ；但是此類方法普遍存在電極使用壽命短、活性物質(zhì)易流失、干擾嚴(yán)重等缺點。其中，TAKASHI M. (Microchim Acta，2002，140 :227-231)以陽離子交換劑四(3，5-2(三氟甲基)苯基)硼酸鈉為活性物質(zhì)制成陽離子表面活性劑選擇電極，并用于測定十二烷基三甲基溴化銨，檢出限達(dá)到4X10_7mol/L，其缺陷為受其它陽離子表面活性劑及類似物質(zhì)干擾嚴(yán)重、電極使用前需預(yù)處理O天)、響應(yīng)時間較長0分鐘)、電活性物質(zhì)昂貴。表1.各種離子選擇電極對表面活性劑的電位分析
權(quán)利要求
1.一種基于烷基終端電極的電化學(xué)檢測溶液中陽離子表面活性劑的方法，所述方法是在電化學(xué)工作站上進(jìn)行的，其特征是向PH = 4. 7的醋酸緩沖液中加入陽離子表面活性劑，分別得到已知不同濃度的陽離子表面活性劑標(biāo)準(zhǔn)溶液和未知陽離子表面活性劑濃度的待測溶液；配制不含陽離子表面活性劑的pH = 4. 7的醋酸緩沖液的空白溶液； 所述的pH = 4. 7的醋酸緩沖液為含質(zhì)量濃度為20%的丙酮、5mM的鐵氰化鉀、0. IM的 KCUpH = 4. 7的0. 25M的醋酸/醋酸鈉水溶液；在室溫下，以碳原子數(shù)為8的烷基終端電極作為工作電極，以鉬電極作為對電極，以 Ag/AgCl電極作為參比電極；以得到的已知不同濃度的陽離子表面活性劑溶液作為標(biāo)準(zhǔn)溶液、以得到的不含陽離子表面活性劑的PH = 4. 7的醋酸緩沖液作為空白溶液、以得到的未知濃度的陽離子表面活性劑溶液作為待測溶液，對上述空白溶液、已知不同濃度的陽離子表面活性劑標(biāo)準(zhǔn)溶液和待測溶液分別進(jìn)行循環(huán)伏安測定；所述的循環(huán)伏安測定已知不同濃度的陽離子表面活性劑標(biāo)準(zhǔn)溶液、空白溶液和待測溶液時，工作電極相對于參比電極的電壓的掃描范圍為-0. 4 0. 6V，掃速為lOOmv/s ；分別得到空白溶液、已知不同濃度的陽離子表面活性劑標(biāo)準(zhǔn)溶液和待測溶液的循環(huán)伏安曲線；從測定標(biāo)準(zhǔn)溶液得到的循環(huán)伏安曲線中選取鐵氰化物的還原峰峰形最好的還原峰所對應(yīng)的電壓值定義為測量電壓；從空白溶液的循環(huán)伏安曲線上讀取上述測量電壓所對應(yīng)的電流值，定義為空白值Itl ；已知不同濃度的陽離子表面活性劑標(biāo)準(zhǔn)溶液的循環(huán)伏安曲線在上述測量電壓位置所對應(yīng)的電流值，分別作為已知不同濃度的陽離子表面活性劑標(biāo)準(zhǔn)溶液中鐵氰化物的還原電流值I ；已知不同濃度的陽離子表面活性劑標(biāo)準(zhǔn)溶液中鐵氰化物的還原電流值I與空白值Itl的絕對值差分別為已知不同濃度的陽離子表面活性劑標(biāo)準(zhǔn)溶液中鐵氰化物的還原電流的增強值ΔΙ，ΔΙ = Il-Il0 ；使用數(shù)據(jù)處理軟件對上述已知不同濃度的陽離子表面活性劑標(biāo)準(zhǔn)溶液中鐵氰化物的還原電流值I和已知不同濃度的陽離子表面活性劑標(biāo)準(zhǔn)溶液中鐵氰化物的還原電流的增強值ΔΙ進(jìn)行數(shù)據(jù)處理以ΔΙ的對數(shù)IogAI為縱坐標(biāo)(y)，以已知不同濃度的陽離子表面活性劑(CS)的濃度值([CS])的對數(shù)(log[CS])為橫坐標(biāo)(χ)作圖，得到一系列數(shù)據(jù)點，連接數(shù)據(jù)點得到曲線，若上述曲線中含有至少有4個數(shù)據(jù)點的線性部分，則上述線性部分即為陽離子表面活性劑定量檢測的標(biāo)準(zhǔn)曲線，對標(biāo)準(zhǔn)曲線上的數(shù)據(jù)點進(jìn)行線性擬合得到線性方程y = a+bx，即IogAI = a+blog[CS]，其中，a、b為常數(shù)，且b為正數(shù)；從得到的未知濃度的陽離子表面活性劑溶液的循環(huán)伏安曲線中讀出與測量電壓對應(yīng)的還原電流值Ix，由ΔΙχ= Ij-Il0I計算得到未知濃度的陽離子表面活性劑溶液的還原電流值Ix與空白值Itl的絕對值差值，即未知濃度的陽離子表面活性劑溶液中鐵氰化物的還原電流的增強值A(chǔ)IxJf八1!￡代入上述標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性方程7 =針1^，即IogAI = a+blog[CS]，得到IogAIx = a+blog[CS]x ；通過計算求得[CS]X，即待測溶液中陽離子表面活性劑溶液的濃度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述的陽離子表面活性劑為吡啶型陽離子表面活性劑或季銨鹽型陽離子表面活性劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述的循環(huán)伏安測定已知不同濃度的陽離子表面活性劑標(biāo)準(zhǔn)溶液、空白溶液和待測溶液時，工作電極相對于參比電極的電壓的掃描范圍為-0. 2 0. 6V。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述的碳原子數(shù)為8的烷基終端電極作，是利用化學(xué)修飾的方法制備得到的將平板電極基底洗凈后，用電鍍的方法在其表面修飾一層顆粒尺寸為80 100納米的金顆粒；所述的電鍍是在電化學(xué)反應(yīng)裝置中采用三電極體系，以平板電極基底作為工作電極，鉬電極作為對電極，Ag/AgCl電極作為參比電極，室溫下進(jìn)行電鍍；電鍍液為含有 0. 25mM氯金酸及0. 25M硫酸的水溶液；電鍍電壓相對于參比電極的電壓為-0. 4V ；得到沉積有一層顆粒尺寸為80 100納米的金顆粒的平板電極基底；將上述表面沉積有金顆粒的平板電極基底浸泡于濃度為IOmM辛硫醇的乙醇溶液中，室溫下放置過夜，取出后再用乙醇浸泡，洗去多余的辛硫醇分子，得到碳原子數(shù)為8的烷基終端電極。
5.根據(jù)權(quán)利要求4述的方法，其特征是所述的平板電極基底的洗凈，是將平板電極基底依次在水、乙醇、丙酮中各進(jìn)行超聲清洗。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5述的方法，其特征是所述的平板電極基底為硼摻雜金剛石薄膜、石墨或玻碳。
全文摘要
本發(fā)明涉及基于烷基終端電極的電化學(xué)檢測溶液中陽離子表面活性劑的方法。以碳原子數(shù)為8的烷基終端電極作為工作電極，以鉑電極作為對電極，以Ag/AgCl電極作為參比電極；以得到的已知不同濃度的陽離子表面活性劑溶液作為標(biāo)準(zhǔn)溶液、以得到的pH＝4.7的醋酸緩沖液作為空白溶液、以得到的未知濃度的陽離子表面活性劑溶液作為待測溶液，對上述空白溶液、已知不同濃度的陽離子表面活性劑標(biāo)準(zhǔn)溶液和待測溶液分別進(jìn)行循環(huán)伏安測定；分別得到空白溶液、已知不同濃度的陽離子表面活性劑標(biāo)準(zhǔn)溶液和待測溶液的循環(huán)伏安曲線；使用數(shù)據(jù)處理軟件及計算求得待測溶液中陽離子表面活性劑溶液的濃度。本發(fā)明有更低的檢出限，及更好的重復(fù)性，且操作簡單。
文檔編號G01N27/30GK102262109SQ201010183330
公開日2011年11月30日 申請日期2010年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月26日
發(fā)明者劉洋, 只金芳, 張經(jīng)華, 王鈺寧 申請人:中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所