CN109142342B - 一种检测单质硫的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种快捷、定量检测单质硫的方法，属于无机检测技术领域。本发明天提供一种检测单质硫的方法，所述方法为：将待测物质加入至N,N‑二甲基甲酰胺和水合肼的混合检测液中，混合检测液显示蓝色则表明该待测物质中含有硫；其中，混合检测液中N,N‑二甲基甲酰胺和水合肼的体积比为1：1～3000：1。本发明方法检测液制备过程简单，且能长期储存；并且本发明的检测方法简单快捷，结果只需要通过肉眼观察检测液的颜色变化即可；此外，本发明检测下限低，可实现单质硫的微量检测。

Description

一种检测单质硫的方法
技术领域
本发明涉及一种快捷、定量检测单质硫的方法，属于无机检测技术领域。
背景技术
硫元素广泛的存在于自然界中，也是人们生活生产所必须的元素。自然界中硫以单质硫、硫化氢、金属硫化物及硫酸盐等多种形式存在。硫矿能直接应用于生产硫磺和硫酸，这二者的用途都非常广泛。所以对于硫矿的探测就显得尤其重要。
硫元素在含硫废水废渣中的一种也是较为普遍的一种存在形式是单质硫，其次在煤矿中单质硫也是普遍存在的，煤炭，或者含单质硫的工业原料在使用的过程中很容易产生硫的副产物，如二氧化硫，硫化氢等有毒气体。所以单质硫的快速检测对生态环境的意义也十分重大。
单质硫在建筑材料，煤矿，水源等物质中的含量也直接影响到建筑的防火安全，煤矿燃烧硫排放，水源安全等问题，所以对单质硫可定量的检测也十分重要。
传统硫单质的检测方法有，化学滴定法，定硫仪检测，原子吸收光谱等，但这些方法都或多或少存在检测下限高，操作复杂，检测成本高，检测周期长等问题，无法实现单质硫既快捷又微量的检测。
发明内容
本发明旨在提供一种快捷检测微量单质硫的方法，用该方法对单质硫进行检测，能够快捷实现单质硫的定量、微量检测。
本发明的技术方案：
本发明要解决的第一个技术问题是提供一种检测微量单质硫的方法，具体方法为：将待测物质加入至N,N-二甲基甲酰胺和水合肼的混合检测液中，混合检测液显示蓝色则表明该待测物质中含有硫；其中，混合检测液中N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和水合肼的体积比为1：1～3000：1。
优选的，混合检测液中N,N-二甲基甲酰胺和水合肼的体积比为10：1～100：1；更优选为30：1～50：1。
进一步，上述方法中，待测物质与混合检测液的质量比为1：300～1：1。
进一步，上述方法中，当待测物质是固体，所述待测物碾磨成粉后加入到混合检测液中。
进一步，上述方法中，当待测物质是液体，所述待测物为无色液体。
进一步，上述方法中，当待测物质中含有能与水合肼或N,N-二甲基甲酰胺发生反应的物质时，需先除掉该物质后再进行检测。
进一步，混合检测液采用下述方法制备：将N,N-二甲基甲酰胺和水合肼溶液混合以400～600r/min(优选为500r/min)的转速进行磁力搅拌5～15min(优选为10min)使两者混匀。
本发明要解决的第二个技术问题是提供一种定量检测单质硫的方法，具体为：将待测物质加入至N,N-二甲基甲酰胺和水合肼的混合检测液中，混合检测液显示蓝色后立即(30s内)对混合检测液/待测物质的混合溶液进行紫外可见光检测(常温下)，得到波长为617nm的特征吸收峰的吸收值，根据公式1)Y＝11.1X-0.00226，计算得到待测物质的含硫量，式中，X代表待测物质的含硫量，单位毫克，Y代表测得的吸收值；其中，混合检测液中N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和水合肼的体积比为1：1～3000：1；优选为10：1～100：1；更优选为30：1～50：1。
进一步，上述定量检测单质硫的方法中，待测物质与混合检测液的质量比为1：300～1：1；优选为1：100～1：1；更优选为1：10～1：1。
本发明要解决的第三个技术问题是提供一种定量检测单质硫的方法，具体为：将待测物质加入至N,N-二甲基甲酰胺和水合肼的混合检测液中，显示蓝色后开始计时，至混合检测液完全褪色的时间记为t，根据公式2)t＝7700m-7.82或公式3)t＝3.76en/0.00664+62.06计算待测物质的硫含量；当t<100秒时，采用公式2)计算；当t≥100秒时，采用公式3)计算；公式2)和公式3)中，t代表检测液由蓝色完全褪色所需时间，单位秒，m和n代表待测物质的含硫量，单位毫克；其中，混合检测液中N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和水合肼的体积比为1：1～3000：1；优选为10：1～100：1；更优选为30：1～50：1。
进一步，上述定量检测单质硫的方法中，待测物质与混合检测液的质量比为1：300～1：1，优选为1：10。
本发明的有益效果：
(1)检测液制备过程简单，且能长期储存。
(2)检测的操作简单快捷，结果只需要通过肉眼观察检测液的颜色变化即可。
(3)检测下限低(本发明的方法检测单质硫的下限为0.33mg/L)，可实现单质硫的微量检测。
(4)通过检测溶液显色深浅和溶液颜色褪去时间，可以实现单质硫定量检测。
(5)检测液可多次使用。
附图说明
图1：实施例二检测质量分数为1×10-5单质硫的紫外图。
图2：实施例一～实施例四所得四种检测液检测质量分数为1×10-5单质硫时在溶液显色后在617nm波长处的特征吸收峰峰强柱状图。
图3：实施例二中不同体积(单质硫含量不同)的硫的乙醇溶液加入检测液，检测液显色后紫外可见光检测得到的在617nm波长处的吸收值与不同单质硫质量之间关系图，图中R2是指拟合曲线和真实曲线的一个关系，R2越接近1说明拟合的越好。
图4：实施例二中检测液多次检测质量分数为0.3×10-5单质硫时在617nm处吸收值与检测次数的关系图。
图5：实施例中加入100ul待测液后混合检测液每隔15s所得在610-630nm处紫外可见吸收值随波长的变化图，箭头方向为时间由短到长。
图6：实施例二中检测不同含量单质硫时检测液颜色褪去所需时间与待测液中含硫量的关系；其中图6a含硫量为0.001mg～0.01mg，图6b含硫量为0.01mg～0.03mg。
具体实施方式
本发明要解决的第一个技术问题是提供一种检测微量单质硫的方法，具体方法为：将待测物质加入至N,N-二甲基甲酰胺和水合肼的混合检测液中，混合检测液显示蓝色则表明该待测物质中含有硫；其中，混合检测液中N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和水合肼的体积比为1：1～3000：1。
进一步，上述方法中，待测物质与混合检测液的质量比为1：300～1：1。
本发明要解决的第二个技术问题是提供一种定量检测单质硫的方法，具体为：将待测物质加入至N,N-二甲基甲酰胺和水合肼的混合检测液中，混合检测液显示蓝色后立即(30s内)对混合检测液/待测物质的混合溶液进行紫外可见光检测(常温下)，得到波长为617nm的特征吸收峰的吸收值，根据公式1)Y＝11.1X-0.00226，计算得到待测物质的含硫量，式中，X代表待测物质的含硫量，单位毫克，Y代表测得的吸收值；其中，混合检测液中N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和水合肼的体积比为1：1～3000：1。
本发明要解决的第三个技术问题是提供一种定量检测单质硫的方法，具体为：将待测物质加入至N,N-二甲基甲酰胺和水合肼的混合检测液中，显示蓝色后开始计时，至混合检测液完全褪色的时间记为t，根据公式2)t＝7700m-7.82或公式3)t＝3.76en/0.00664+62.06计算待测物质的硫含量；当t<100秒时，采用公式2)计算；当t≥100秒时，采用公式3)计算；公式2)和公式3)中，t代表检测液由蓝色完全褪色所需时间，单位秒，m和n代表待测物质的含硫量，单位毫克；其中，混合检测液中N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和水合肼的体积比为1：1～3000：1。
下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例一
1)检测液的制备：取300ul水合肼溶液(质量浓度为98％)加入到3ml N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶液中以500r/min的转速磁力搅拌10min制得检测液，N,N-二甲基甲酰胺和水合肼溶液的体积比1：10；
2)向步骤1)得到的检测液中加入300ul硫的乙醇溶液得混合溶液(硫的乙醇溶液的浓度为100mg/L，即1L乙醇溶液中硫的质量为100mg)，混合溶液显蓝色后立刻(30s内)对混合溶液进行紫外可见光检测，图2中给出了其在显色后在617nm波长处的吸收值。
实施例二
1)检测液的制备：取100ul水合肼溶液(质量浓度为98％)加入到3ml N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶液中以500r/min的转速磁力搅拌10min制得检测液，N,N-二甲基甲酰胺和水合肼溶液的体积比1：30；
2)向步骤1)得到的检测液中加入300ul硫的乙醇溶液得混合溶液(硫的乙醇溶液的浓度为100mg/L)，混合溶液显蓝色后立刻(30s内)对溶液进行紫外可见光检测，结果如图1所示；由图1可知，样品在检测液中显色后在617nm波长处有个吸收峰；这也和溶液呈现出来的蓝色相呼应；
3)向步骤1)得到的检测液中加入300ul硫的乙醇溶液(浓度为100mg/L)，溶液显蓝色后立刻对溶液进行紫外可见光检测，图2中给出了其在显色后在617nm波长处的吸收值；
4)向步骤1)中加入不同体积(从而使得单质硫含量不同)的硫的乙醇溶液(其浓度为100mg/L)，检测液显色后立刻对溶液进行紫外可见光检测，紫外可见光检测得到的在617nm波长处的吸收值与单质硫质量之间关系如图3所示；由图3可知，将待测物质加入检测液后待混合液显色后，在617nm波长处的吸收值与检测的单质硫的量大致呈线性关系，通过这个关系，可以对待测物的硫含量做出定量的分析；
5)将100ul硫的乙醇溶液(浓度为100mg/L)加入到步骤1)的检测液中，检测液显蓝色后测量混合液在特征吸收峰617nm处的吸收值；检测液在检测过程中显色后颜色会逐渐退去(生成的显色物质不稳定，30秒之后开始褪色)，待检测液颜色完全褪去后，再加入100ul硫的乙醇溶液(浓度为100mg/L)，并再次记录溶液显色后测量其在特征吸收峰617nm处的吸收值，如此反复四次；检测结果如图4所示，从图4可以知道检测液有很好的可重复使用性能；
6)向步骤1)的检测液中加入100ul硫的乙醇溶液(浓度为100mg/L)，显蓝色后立刻对溶液进行610nm-630nm即特征吸收峰附近进行紫外可见光检测，并每隔15秒对其进行一次检测，检测结果如图5所示，由图5可知当加入待测溶液后，溶液颜色发生变化并随着时间的推移溶液颜色变淡，对应于紫外可见吸收光谱中的吸收峰值随着时间的推移(图5的箭头方向)而下降；
7)向步骤1)的检测液中加入100ul硫的乙醇溶液(浓度为100mg/L)，待其褪色后加入不同量的硫的乙醇溶液(浓度100mg/L)，溶液颜色褪去时间与加入硫的乙醇溶液量的关系图如图6a(含硫量为0.001mg～0.01mg)和图6b(含硫量为0.01mg～0.03mg)所示，可以看出在待检测溶液中硫含量小于0.01mg的时候，溶液颜色褪去时间与加入的待检测液的量为线性关系；当待检测溶液量大于0.01mg的时候，溶液颜色褪去时间与加入的待检测液的量为指数关系；所以可以通过得到的分段方程式和测试溶液褪色所需时间推算出未知样本中的含硫量；实现单质硫的定性和定量检测。
实施例三
1)检测液的制备：取60ul水合肼溶液(质量浓度为98％)加入到3ml N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶液中以500r/min的转速磁力搅拌10min制得检测液，N,N-二甲基甲酰胺和水合肼溶液的体积比1：50；
2)向步骤1)得到的检测液中加入300ul硫的乙醇溶液(浓度为100mg/L)，溶液显蓝色后立刻对溶液进行紫外可见光检测，图2中给出了其在显色后在617nm波长处的吸收值。
实施例四
1)检测液的制备：取1ul水合肼溶液(质量浓度为98％)加入到3ml N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶液中以500r/min的转速磁力搅拌10min制得检测液，N,N-二甲基甲酰胺和水合肼溶液的体积比1：3000；
2)向步骤1)得到的检测液中加入300ul硫的乙醇溶液(浓度为100mg/L)，溶液显蓝色后立刻对溶液进行紫外可见光检测，图2中给出了其在显色后在617nm波长处的吸收值。由图2可知，只有当水合肼与DMF溶液在一个合适的比例下，对单质硫的检测效果最佳。
尽管上面结合实施例描述了本发明，但是本领域技术人员应该清楚，在不脱离权利要求的精神和范围的情况下，可以对上述实施例进行各种修改。

Claims (24)

1.一种检测单质硫的方法，其特征在于，所述方法为：将待测物质加入至N,N-二甲基甲酰胺和水合肼的混合检测液中，混合检测液显示蓝色则表明该待测物质中含有硫；其中，混合检测液中N,N-二甲基甲酰胺和水合肼的体积比为1：1～3000：1。
2.根据权利要求1所述的检测单质硫的方法，其特征在于，混合检测液中N,N-二甲基甲酰胺和水合肼的体积比为10：1～100：1。
3.根据权利要求1所述的检测单质硫的方法，其特征在于，混合检测液中N,N-二甲基甲酰胺和水合肼的体积比为30：1～50：1。
4.根据权利要求1所述的检测单质硫的方法，其特征在于，待测物质与混合检测液的质量比为1：300～1：1。
5.根据权利要求4所述的检测单质硫的方法，其特征在于，待测物质与混合检测液的质量比为1：100～1：1。
6.根据权利要求5所述的检测单质硫的方法，其特征在于，待测物质与混合检测液的质量比为1：10～1：1。
7.根据权利要求1～6任一项所述的检测单质硫的方法，其特征在于，当待测物质是固体，所述待测物质碾磨成粉后加入到混合检测液中。
8.根据权利要求1～6任一项所述的检测单质硫的方法，其特征在于，当待测物质是液体，所述待测物为无色液体。
9.根据权利要求1～6任一项所述的检测单质硫的方法，其特征在于，当待测物质中含有能与水合肼或N,N-二甲基甲酰胺发生反应的物质时，需先除掉该物质后再进行检测。
10.根据权利要求7所述的检测单质硫的方法，其特征在于，当待测物质中含有能与水合肼或N,N-二甲基甲酰胺发生反应的物质时，需先除掉该物质后再进行检测。
11.根据权利要求8所述的检测单质硫的方法，其特征在于，当待测物质中含有能与水合肼或N,N-二甲基甲酰胺发生反应的物质时，需先除掉该物质后再进行检测。
12.根据权利要求1～6任一项所述的检测单质硫的方法，其特征在于，所述混合检测液采用下述方法制备：将N,N-二甲基甲酰胺和水合肼溶液混合以400～600r/min的转速进行磁力搅拌5～15min使两者混匀。
13.一种定量检测单质硫的方法，其特征在于，所述方法为：将待测物质加入至N,N-二甲基甲酰胺和水合肼的混合检测液中，混合检测液显示蓝色后30s内对混合检测液/待测物质的混合溶液进行紫外可见光检测，得到波长为617nm的特征吸收峰的吸收值，根据公式1)Y＝11.1X-0.00226，计算得到待测物质的含硫量，式中，X代表待测物质的含硫量，单位毫克，Y代表测得的吸收值；其中，混合检测液中N,N-二甲基甲酰胺和水合肼的体积比为1：1～3000：1。
14.根据权利要求13所述的定量检测单质硫的方法，其特征在于，混合检测液中N,N-二甲基甲酰胺和水合肼的体积比为10：1～100：1。
15.根据权利要求14所述的定量检测单质硫的方法，其特征在于，混合检测液中N,N-二甲基甲酰胺和水合肼的体积比为30：1～50：1。
16.根据权利要求13～15任一项所述的定量检测单质硫的方法，其特征在于，待测物质与混合检测液的质量比为1：300～1：1。
17.根据权利要求16所述的定量检测单质硫的方法，其特征在于，待测物质与混合检测液的质量比为1：100～1：1。
18.根据权利要求17所述的定量检测单质硫的方法，其特征在于，待测物质与混合检测液的质量比为1：10～1：1。
19.一种定量检测单质硫的方法，其特征在于，所述方法为：将待测物质加入至N,N-二甲基甲酰胺和水合肼的混合检测液中，显示蓝色后开始计时，至混合检测液完全褪色的时间记为t，根据公式2)t＝7700m-7.82或公式3)t＝3.76en/0.00664+62.06计算待测物质的硫含量；当t<100秒时，采用公式2)计算；当t≥100秒时，采用公式3)计算；公式2)和公式3)中，t代表检测液由蓝色完全褪色所需时间，单位秒，m和n代表待测物质的含硫量，单位毫克；其中，混合检测液中N,N-二甲基甲酰胺和水合肼的体积比为1：1～3000：1。
20.根据权利要求19所述的定量检测单质硫的方法，其特征在于，混合检测液中N,N-二甲基甲酰胺和水合肼的体积比为为10：1～100：1。
21.根据权利要求20所述的定量检测单质硫的方法，其特征在于，混合检测液中N,N-二甲基甲酰胺和水合肼的体积比为30：1～50：1。
22.根据权利要求19～21任一项所述的定量检测单质硫的方法，其特征在于，待测物质与混合检测液的质量比为1：300～1：1。
23.根据权利要求22所述的定量检测单质硫的方法，其特征在于，待测物质与混合检测液的质量比为1：100～1：1。
24.根据权利要求23所述的定量检测单质硫的方法，其特征在于，待测物质与混合检测液的质量比为1：10～1：1。
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