CN109187516A

CN109187516A - 一种测定钴浓度的试纸及测定方法

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Publication number: CN109187516A
Application number: CN201810758224.7A
Authority: CN
Inventors: 余萍; 李建丽; 高俊杰
Original assignee: Shenyang Ligong University
Current assignee: Shenyang Ligong University
Priority date: 2018-07-11
Filing date: 2018-07-11
Publication date: 2019-01-11
Anticipated expiration: 2038-07-11
Also published as: CN109187516B

Abstract

一种测定钴浓度的试纸及测定方法，质量检测及环境监测技术领域；所述试纸负载的试剂组成质量分数为：0.5％～5％ETDA、0.05％～1％烷基硫酸钠、0.05％～0.4％紫脲酸铵；制备方法：1)配置氨‑氯化铵缓冲溶液；2)配置浸泡液；3)滤纸或滤纸条按顺序浸泡于浸泡液中，烘干后得到测定钴浓度的试纸；4)将试纸插入标准溶液中，根据线性关系绘制测钴浓度的标尺；测试方法：将试纸插入待测液中，测量试纸的变色高度，参照测钴的标尺或对比参数表查找对应钴浓度；本发明只需要用所制的标尺测量变色带的长度即可反映待测物浓度，克服了传统试纸的缺点，相比而言具有更高的准确度，相对标准偏差RSD在10％以内。

Description

一种测定钴浓度的试纸及测定方法

技术领域

本发明属于质量检测及环境监测技术领域，特别涉及一种测定钴浓度的试纸及测定方法。

背景技术

含钴的合金镀层精美耐用，抗腐蚀性强且对人体无害，故倍受人们的青睐。然而镀液中合金的比例不好控制，为了保证镀层质量需严格控制镀液中钴的含量；另外含钴废液的排放受国标限制，应经回收处理达标后排放。故现场简易快速测定钴的含量对产品质量及废液废水的达标处理是急需解决的问题。

目前，电镀液中钴浓度的测定方法主要滴定法，低浓度测定常用原子吸收分光光度法和可见分光光度法。便携式分光光度计快速准确测量，但仪器费用较高；一般常用化学定量分析方法，也需要专业分析人员进行操作，需要溶液的配制及标定等比较烦琐过程，而试纸法则操作简单。因此，试纸法的技术开发具有非常重要的意义。

目前国内通过变色带长度测量离子含量的技术已有测定水硬度的发明专利，尚无根据试纸的变色带长度测量电镀液中钴浓度的方法。传统的纸色谱法在做半定量分析时，是通过目视法对照斑点的大小和颜色深浅来近似估计待测成分含量的，但测量误差比较大，会有30％左右的误差。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种测定钴浓度的试纸及测定方法。目的是解决环境监测、电镀液检测等领域的现场快速检测中使用的试纸目视比色法误差大的问题，本发明通过测量变色带的长度确定待测物的含量，减小了测定误差，检测方便，制作工艺简单，成本低廉。

一种测定钴浓度的试纸，由载体和浸泡液制备而成，其中以滤纸条为载体，以ETDA溶液、氨-氯化铵缓冲溶液、紫脲酸铵、烷基硫酸钠(SDS)为浸泡液，所述试纸负载的试剂组成质量分数为：0.5％～5％ETDA、0.05％～1％烷基硫酸钠、0.05％～0.4％紫脲酸铵；

所述的烷基硫酸钠为一种表面活性剂，碳原子数为12～16，优选为十二烷基硫酸钠或十六烷基硫酸钠，其作用使反应颜色的变化及界限更加清晰。

所述滤纸条为层析滤纸条或定量滤纸条，或者通过层析/定量滤纸剪裁得到，滤纸条长为80～120mm，宽为3～5mm。

所述一种测定钴浓度的试纸，检测含钴溶液中钴的浓度范围为20～200mg/L。

本发明一种测定钴浓度的试纸的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：

(1)称取氯化铵5.4g，溶解于40mL去离子水中，得到氯化铵溶液；向氯化铵溶液中加入36mL浓氨水溶液，加去离子水稀释至100mL，然后加稀盐酸或稀氨水用酸度计调节pH至8～10.5，得到氨-氯化铵缓冲溶液；

步骤2，进行(a)或(b)：

(a)称取1～10gEDTA-二钠盐溶于100mL去离子水中，得到ETDA-二钠溶液；将ETDA-二钠溶液和氨-氯化铵缓冲溶液按体积比1：1混合配制，制成浸泡液A；称取0.05g～1g烷基硫酸钠于烧杯中，加入60mL去离子水，溶解；再加入0.05～0.4g紫脲酸铵搅拌溶解，静置待气泡基本消除，再加水稀释至100mL，配制成浸泡液B；

(b)称取0.5～5gEDTA-二钠盐、0.05g～1g烷基硫酸钠、0.05～0.4g紫脲酸铵分别溶于100mL去离子水中，得到ETDA-二钠溶液、烷基硫酸钠溶液和紫脲酸铵溶液；

步骤3：

如果步骤2在(a)条件下进行，则进行如下操作：将滤纸或滤纸条浸泡于浸泡液A中3～10min，然后加热烘干；将烘干后滤纸或滤纸条浸泡于浸泡液B中3～10min，然后于室内晾干或加热烘干，制得测定钴浓度的试纸；

如果步骤2在(b)条件下进行，则进行如下操作：按照下述浸泡顺序(1)、(2)、(3)中的一种，将滤纸或滤纸条分别浸泡在溶液中，每次浸泡3～7min，每次浸泡后将滤纸或滤纸条于室内晾干或加热烘干，最终制得测定钴浓度的试纸；

(1)EDTA溶液→烷基硫酸钠溶液→紫脲酸铵溶液→氨-氯化铵缓冲溶液；

(2)氨-氯化铵缓冲溶液→烷基硫酸钠溶液→紫脲酸铵溶液→EDTA溶液；

(3)氨-氯化铵缓冲溶液→EDTA溶液→烷基硫酸钠溶液→紫脲酸铵溶液；

步骤4：

在测定钴浓度的试纸一端边缘处1～2mm均画条线作个标记，将试纸垂直插入浓度为20mg/L～200mg/L钴标准溶液中至标记处，静置5～10min后，试纸的颜色由紫色变成黄色，取出试纸，测量试纸的变色高度，每个浓度平行做5～10次测定，取平均值，根据各个浓度的对数与变色高度的线性关系，制出对比参数表，并绘制测钴浓度的标尺。

上述一种测定钴浓度的试纸的制备方法，其中：

所述步骤2(a)中，浸泡液B中紫脲酸铵和烷基硫酸钠的含量按质量比为：紫脲酸铵：烷基硫酸钠＝(0.05～0.4)：(0.05～1)。

所述步骤3中，滤纸或滤纸条从浸泡液中取出后烘干温度为40～90℃，烘干时间为5～20min，从紫脲酸铵溶液取出后，在室内晾干或温度≤40℃条件下烘干，烘干时间为20～30min。

所述步骤3中，浸泡烘干后的滤纸需剪裁成长为80～120mm，宽为3～5mm的试纸条。

所述步骤4中，根据滤纸毛细作用，钴标准溶液中的钴随水溶液的上升，与试纸条上的试剂反应，产生颜色变化。

本发明一种测定钴浓度的试纸的测试方法，具体步骤如下：

在测定钴浓度的试纸一端边缘处1～2mm均画条线作个标记，将本发明制得的测定钴浓度的试纸垂直插入待测液中至标记处，静置5～10min，取出试纸，测量试纸的变色高度，参照测钴的标尺或对比参数表查找对应钴浓度。

本发明的一种测定钴浓度的试纸及测定方法，主要技术思路为：

本发明是将指示剂固定在滤纸上作为固定相制成试纸，待测溶液作为流动相，水样借助毛细作用通过试纸条，待测物质与指示剂反应而变色，试纸变色的长度与待测物的浓度的对数在一定范围内呈线性关系，可以通过试纸条变色长度确定待测物质的浓度。

本发明的一种测定钴浓度的试纸及测定方法，有益效果为：

本发明由纸色谱法发展而来，用所制的标尺测量变色带的长度即可反映待测物浓度，克服了传统试纸的缺点，相比而言具有更高的准确度，在5～10次平行测定中，相对标准偏差RSD在10％以内。

附图说明

图1本发明实施例1测定钴浓度试纸标尺的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做的技术方案和测定方法做进一步阐述。

为避免待测液中共存离子对试纸测定的影响，以相对误差≤±10％为限，在含钴的的溶液中，试验了常见离子对测定的影响。共存离子的允许共存量为：同等量的Hg²⁺，Sn² ⁺，Pb²⁺，Zn²⁺，Fe³⁺；2倍量Ni²⁺；3倍量Mn²⁺，Ca²⁺，柠檬酸根；4倍量Cu²⁺，5倍V(Ⅴ)、20倍Cr(Ⅵ)、30倍Mg²⁺、40倍Cr³⁺、100倍Al³⁺。

下述实施例1～5中待测液为含钴的电镀液，其中Ni²⁺、Cr(Ⅵ)、Fe³⁺、Zn²⁺、Mn²⁺、Cu² ⁺、Cr³⁺、V(Ⅴ)、Ca²⁺、Hg²⁺、Mg²⁺、Pb²⁺，不影响测定；Sn²⁺可加入酒石酸消除干扰；当镀液中柠檬酸根量大于钴的2倍时，可加入钴浓度5倍的铝盐消除测定干扰。

实施例1

一种测定钴浓度的试纸，由载体和浸泡液制备而成，其中以滤纸条为载体，以ETDA溶液、氨-氯化铵缓冲溶液、紫脲酸铵、烷基硫酸钠(SDS)为浸泡液，所述试纸负载的试剂组成质量分数为：2％ETDA、0.02％烷基硫酸钠、0.05％紫脲酸铵；

本发明一种测定钴浓度的试纸的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：

称取氯化铵5.4g，溶解于40mL去离子水中，得到氯化铵溶液；向氯化铵溶液中加入36mL浓氨水溶液，加去离子水稀释至100mL，然后加稀盐酸或稀氨水用酸度计调节pH至8，得到氨-氯化铵缓冲溶液；

步骤2：

称取4gEDTA-二钠盐溶于100mL去离子水中，得到质量百分比浓度为4％的ETDA-二钠溶液；将ETDA-二钠溶液和氨-氯化铵缓冲溶液按体积比1：1混合配制，制成浸泡液A；称取0.02g烷基硫酸钠于烧杯中，加入60mL去离子水溶解；再加入0.05g紫脲酸铵搅拌溶解，静置待气泡基本消除，再加水稀释至100mL，配制成浸泡液B，浸泡液B中紫脲酸铵与烷基硫酸钠的质量比为0.05：0.02；

步骤3：

将长为80mm，宽为3mm的滤纸条浸泡于浸泡液A中10min，然后于90℃加热烘干5min；将烘干后滤纸条浸泡于浸泡液B中10min，然后于室内晾干，制得测定钴浓度的试纸；

步骤4：

在测定钴浓度的试纸一端边缘处1mm均画条线作个标记，将试纸垂直插入浓度为20mg/L～200mg/L钴标准溶液中至标记处，根据滤纸毛细作用，钴标准溶液中的钴随水溶液的上升，与试纸条上的试剂反应，试纸的颜色由紫色变橙黄色，静置10min后，取出试纸，测量试纸的变色高度，每个浓度做7次平行测定，取平均值，根据各个浓度的对数与变色高度的线性关系，制出对比参数表，并绘制测钴浓度的标尺，标尺如图1所示。

本发明一种测定钴浓度的试纸的测试方法，具体步骤如下：

选用某车间的含钴电镀液作为测试液体，因浓度高于测定范围，所以须稀释5倍后再用本发明制得的测定钴浓度的试纸测定。在测定钴浓度的试纸一端边缘处1mm均画条线作个标记，将试纸垂直插入稀释后钴电镀液中至标记处，静置10min，取出试纸，测量试纸的变色高度，参照测钴浓度的标尺或对比参数表查找对应钴浓度，同时使用滴定法测定钴电镀液，经换算后，两种方法的测定结果见表1。

表1试纸法和滴定法测定结果的比较

由表1可见，用试纸法测定样品时，测定结果与滴定法没有显著性差异，试纸法操作简便，可应用于现场简易快速测定，对生产中电镀液的钴含量进行及时测定。

实施例2

一种测定钴浓度的试纸，由载体和浸泡液制备而成，其中以滤纸条为载体，以ETDA溶液、氨-氯化铵缓冲溶液、紫脲酸铵、烷基硫酸钠(SDS)为浸泡液，所述试纸负载的试剂组成质量分数为：5％ETDA、1％烷基硫酸钠、0.4％紫脲酸铵；

本发明一种测定钴浓度的试纸的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：

称取氯化铵5.4g，溶解于40mL去离子水中，得到氯化铵溶液；向氯化铵溶液中加入36mL浓氨水溶液，加去离子水稀释至100mL，然后加稀盐酸或稀氨水用酸度计调节pH至9，得到氨-氯化铵缓冲溶液；

步骤2：

称取10gEDTA-二钠盐溶于100mL去离子水中，得到质量百分比浓度为10％的ETDA-二钠溶液；将ETDA-二钠溶液和氨-氯化铵缓冲溶液按体积比1：1混合配制，制成浸泡液A；称取1g烷基硫酸钠于烧杯中，加入60mL去离子水溶解；再加入0.4g紫脲酸铵搅拌溶解，静置待气泡基本消除，再加水稀释至100mL，配制成浸泡液B，浸泡液B中紫脲酸铵与烷基硫酸钠的质量比为0.4：1；

步骤3：

将长为100mm，宽为4mm的滤纸条滤纸条浸泡于浸泡液A中5min，然后于40℃加热烘干20min；将烘干后滤纸条浸泡于浸泡液B中5min，然后于室内晾干，制得测定钴浓度的试纸；

步骤4：

在测定钴浓度的试纸一端边缘处2mm均画条线作个标记，将试纸垂直插入浓度为20mg/L～200mg/L钴标准溶液中至标记处，根据滤纸毛细作用，钴标准溶液中的钴随水溶液的上升，与试纸条上的试剂反应，试纸的颜色由紫色变橙黄色，静置5min后，取出试纸，测量试纸的变色高度，每个浓度做10次平行测定，取平均值，根据各个浓度的对数与变色高度的线性关系，制出对比参数表，并绘制测钴浓度的标尺。

本发明一种测定钴浓度的试纸的测试方法，具体步骤如下：

选用某车间的含钴电镀液作为测试液体，因所取钴电镀液浓度高于测定范围，所以须稀释10倍后再用本发明制得的测定钴浓度的试纸测定。在测定钴浓度的试纸一端边缘处2mm均画条线作个标记，将试纸垂直插入稀释后钴电镀液中至标记处，静置5min，取出试纸，测量试纸的变色高度，参照测钴浓度的标尺或对比参数表查找对应钴浓度，同时使用滴定法测定钴浓度为1g/L的电镀液，换算后，两种方法的测定结果见表2。

表2试纸法和滴定法测定结果的比较

由表2可见，用试纸法测定样品时，测定结果与滴定法没有显著性差异，试纸法操作简便，可应用于现场简易快速测定，对生产中电镀液的钴含量进行及时测定。

实施例3

一种测定钴浓度的试纸，由载体和浸泡液制备而成，其中以滤纸条为载体，以ETDA溶液、氨-氯化铵缓冲溶液、紫脲酸铵、烷基硫酸钠(SDS)为浸泡液，所述试纸负载的试剂组成质量分数为：1％ETDA、1％烷基硫酸钠、0.2％紫脲酸铵；

本发明一种测定钴浓度的试纸的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：

称取氯化铵5.4g，溶解于40mL去离子水中，得到氯化铵溶液；向氯化铵溶液中加入36mL浓氨水溶液，加去离子水稀释至100mL，然后加稀盐酸或稀氨水用酸度计调节pH至10.5，得到氨-氯化铵缓冲溶液；

步骤2：

称取2gEDTA-二钠盐溶于100mL去离子水中，得到质量百分比浓度为2％的ETDA-二钠溶液；将ETDA-二钠溶液和氨-氯化铵缓冲溶液按体积比1：1混合配制，制成浸泡液A；称取1g烷基硫酸钠于烧杯中，加入60mL去离子水溶解；再加入0.2g紫脲酸铵搅拌溶解，静置待气泡基本消除，再加水稀释至100mL，配制成浸泡液B，浸泡液B中紫脲酸铵与烷基硫酸钠的质量比为0.2：1；

步骤3：

将长为120mm，宽为5mm的滤纸条滤纸条浸泡于浸泡液A中3min，然后于60℃加热烘干15min；将烘干后滤纸条浸泡于浸泡液B中3min，然后于室内晾干，制得测定钴浓度的试纸；

步骤4：

在测定钴浓度的试纸一端边缘处1mm均画条线作个标记，将试纸垂直插入浓度为20mg/L～200mg/L钴标准溶液中至标记处，根据滤纸毛细作用，钴标准溶液中的钴随水溶液的上升，与试纸条上的试剂反应，试纸的颜色由紫色变橙黄色，静置5min后，取出试纸，测量试纸的变色高度，每个浓度做8次平行测定，取平均值，根据各个浓度的对数与变色高度的线性关系，制出对比参数表，并绘制测钴浓度的标尺。

本发明一种测定钴浓度的试纸的测试方法，具体步骤如下：

选用某车间的含钴电镀液作为测试液体，因所取钴电镀液浓度高于测定范围，所以须稀释10倍后再用本发明制得的测定钴浓度的试纸测定。在测定钴浓度的试纸一端边缘处1mm均画条线作个标记，将试纸垂直插入稀释后钴电镀液中至标记处，静置5min，取出试纸，测量试纸的变色高度，参照测钴浓度的标尺和对比参数表查找对应钴浓度，同时使用滴定法测定钴电镀液，换算后，两种方法的测定结果见表3。

表3试纸法和滴定法测定结果的比较

实施例4

本发明一种测定钴浓度的试纸的制备方法，与实施例1相似，不同点在于：

步骤2：

称取2gEDTA-二钠盐、0.2g烷基硫酸钠、0.05g紫脲酸铵分别溶于100mL去离子水中，得到ETDA-二钠溶液、烷基硫酸钠溶液和紫脲酸铵溶液；

步骤3：

按照EDTA溶液→烷基硫酸钠溶液→紫脲酸铵溶液→氨-氯化铵缓冲溶液的浸泡顺序，将长为100mm，宽为4mm滤纸条分别浸泡在溶液中，每次浸泡5min，每次浸泡后将滤纸条于40℃加热烘干20min，最终制得测定钴浓度的试纸；

对于标准溶液测定及标尺的绘制同实施例1。

实施例5

本发明一种测定钴浓度的试纸的制备方法，与实施例2相似，不同点在于：

步骤2：

称取5gEDTA-二钠盐、1g烷基硫酸钠、0.4g紫脲酸铵分别溶于100mL去离子水中，得到ETDA-二钠溶液、烷基硫酸钠溶液和紫脲酸铵溶液；

步骤3：

按照氨-氯化铵缓冲溶液→烷基硫酸钠溶液→紫脲酸铵溶液→EDTA溶液的浸泡顺序，将滤纸分别浸泡在溶液中，每次浸泡5min，每次浸泡后将滤纸于室温晾干，烘干后将滤纸剪裁成长为120mm，宽为5mm的滤纸条，最终制得测定钴浓度的试纸；

对于标准溶液测定及标尺的绘制同实施例2。

Claims

1.一种测定钴浓度的试纸，其特征在于，所述试纸由载体和浸泡液制备而成，其中以滤纸条为载体，以ETDA溶液、氨-氯化铵缓冲溶液、紫脲酸铵、烷基硫酸钠(SDS)为浸泡液，所述试纸负载的试剂组成质量分数为：0.5％～5％ETDA、0.05％～1％烷基硫酸钠、0.05％～0.4％紫脲酸铵；

2.根据权利要求1所述的一种测定钴浓度的试纸，其特征在于，所述的烷基硫酸钠为一种表面活性剂，碳原子数为12～16，优选为十二烷基硫酸钠或十六烷基硫酸钠。

3.根据权利要求1所述的一种测定钴浓度的试纸，其特征在于，所述滤纸条为层析滤纸条或定量滤纸条，其长为80～120mm，宽为3～5mm。

4.权利要求1所述的一种测定钴浓度试纸的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：

步骤2，进行(a)或(b)：

步骤3：

步骤4：

5.根据权利要求4所述的一种测定钴浓度试纸的制备方法，其特征在于，所述步骤2(a)中，浸泡液B中紫脲酸铵和烷基硫酸钠的含量按质量比为：紫脲酸铵：烷基硫酸钠＝(0.05～0.4)：(0.05～1)。

6.根据权利要求4所述的一种测定钴浓度试纸的制备方法，其特征在于，所述步骤3中，滤纸或滤纸条从浸泡液中取出后烘干温度为40～90℃，烘干时间为5～20min，从紫脲酸铵溶液取出后，在室内晾干或温度≤40℃条件下烘干，烘干时间为20～30min。

7.权利要求1所述的一种测定钴浓度试纸的测试方法，其特征在于，具体步骤如下：

在测定钴浓度的试纸一端边缘处1～2mm均画条线作个标记，将本发明制得的测定钴浓度的试纸垂直插入待测液中至标记处，静置5～10min，取出试纸，测量试纸的变色高度，参照测钴的标尺或对比参数表查找对应钴浓度，也可以根据线性回归方程计算得出钴浓度。