硫代米式酮分光光度法测定汞的研究开题报告

1．研究的背景、目的及意义

1.1本论文研究的背景：

汞是化学元素，元素周期表第80位。俗称水银。元素符号Hg，在化学元素周期表中位于第6周期、第IIB族，是常温常压下唯一以液态存在的金属（从严格的意义上说，镓（符号Ga，31号元素）和铯（符号Cs，55号元素）在室温下（29.76℃和28.44℃）也呈液态）。汞是银白色闪亮的重质液体，化学性质稳定，不溶于酸也不溶于碱。汞常温下即可蒸发，汞蒸气和汞的化合物多有剧毒（慢性）。汞使用的历史很悠久，用途很广泛。在中世纪炼金术中与硫磺、盐共称炼金术神圣三元素。

汞的物理性质：汞是在常温、常压下唯一以液态存在的金属。熔点-38.87℃，沸点356.6℃，密度13.59克/立方厘米。内聚力很强，在空气中稳定，常温下蒸发出汞蒸气，蒸气有剧毒。天然的汞是汞的七种同位素的混合物。汞微溶于水，在有空气存在时溶解度增大。汞在自然界中普遍存在，一般动物植物中都含有微量的汞，因此我们的食物中，都有微量的汞存在，可以通过排泄、毛发等代谢。

汞容易与大部分普通金属形成合金，这些合金统称汞合金（或汞齐）。能与汞形成合金的金属包括金和银，但不包括铁，所以铁粉一直以来被用于置换汞。其他一些第一行的过渡金属难于形成合金，但不包括锰、铜和锌。其他不易与汞形成合金的元素有铂和其他一些金属。钠汞齐是有机合成中常用的还原剂，也被用于高压钠灯中。当汞和铝的纯金属接触时，它们易于形成铝汞齐，因为铝汞齐可以破坏防止继续氧化金属铝的氧化层（毛刷实验），所以即使很少量的汞也能严重腐蚀金属铝。出于这个原因，绝大多数情况下，汞不能被带上飞机，因为它很容易与飞机上暴露的铝质部件形成合金而造成危险。

汞的化学性质：汞溶于硝酸和热浓硫酸，分别生成硝酸汞和硫酸汞，汞过量则出现亚汞盐。能溶解许多金属，形成合金，合金叫做汞齐。化合价为 1和 2。与银类似，汞也可以与空气中的硫化氢反应。汞具有恒定的体积膨胀系数，其金属活跃性低于锌和镉，且不能从酸溶液中置换出氢。一般汞化合物的化合价是 1或 2， 4价的汞化合物只有四氟化汞，而 3价的汞化合物不存在。

汞是一种有毒的银白色一价和二价重金属元素，它是常温下唯一的液体金属，游离

存在于自然界并存在于辰砂、甘汞及其他几种矿中。常常用焙烧辰砂和冷凝汞蒸气的方法制取汞，它主要用于科学仪器（电学仪器、控制设备、温度计、气压计）及汞锅炉、汞泵及汞气灯中mercury——元素符号Hg。俗称“水银”。汞是一种可以在生物体内积累的毒物，它很容易被皮肤以及呼吸和消化道吸收。水俣病是汞中毒的一种。汞破坏中枢神经组织，对口、粘膜和牙齿有不利影响。长时间暴露在高汞环境中可以导致脑损伤和死亡。尽管汞的沸点很高，但在室内温度下饱和的汞蒸气已经达到了中毒计量的数倍。

因此在操作汞时要特别小心。盛汞的容器要特别防止它溢出或蒸发，加热汞一定要在一个通风和过滤良好的罩子下进行。

目前，汞的测定方法主要有原子吸收法（AAS）、原子发射法（AES）、原子荧光法（AFS）、色谱法、质谱法（MS）、电化学方法等，这些方法虽然操作简单，抗干扰性强，测定范围大，但仪器设备要求高，操作难度大且成本高。因此，研究灵敏度高、选择性好、仪器设备要求低、操作简便的分析方法具有十分重要的现实意义。本研究采用光光度法来测定样品中的汞，分光光度法是通过测定被测物质在特定波长处或一定波长范围内光的吸光度或发光强度，对该物质进行定性和定量分析的方法。在分光光度计中，将不同波长的光连续地照射到一定浓度的样品溶液时，便可得到与不同波长相对应的吸收强度。如以波长（λ）为横坐标，吸收强度（A）为纵坐标，就可绘出该物质的吸收光谱曲线。

分光光度法的主要特点为：

（1）应用广泛

由于各种各样的无机物和有机物在紫外可见区都有吸收，因此均可借此法加以测定。到目前为止，几乎化学元素周期表上的所有元素（除少数放射性元素和惰性元素之外）均可采用此法 。在国际上发表的有关分析的论文总数中，光度法约占28%，我国约占所发表论文总数的33% 。

（2）灵敏度高

由于新的显色剂的大量合成，并在应用研究方面取得了可喜的进展，使得对元素测定的灵敏 度有所推进，特别是有关多元络合物和各种表面活性剂的应用研究，使许多元素的摩尔吸光 系数由原来的几万提高到数十万。

（3）选择性好

目前已有些元素只要利用控制适当的显色条件就可直接进行光度法测定，如钴、铀、镍、铜、银、铁等元素的测定，已有比较满意的方法了。

（4）准确度高

对于一般的分光光度法，其浓度测量的相对误差在1～3%范围内，如采用示差分光光度法进行测量，则误差可减少到0.X%。

（5）适用浓度范围广

可从常量（1%～50%）（尤其使用示差法）到痕量（10-8～10-6%）（经预富集后）。

（6）分析成本低、操作简便、快速

由于分光光度法具有以上优点，因此目前仍广泛地应用于化工、冶金、地质、医学、食品、制药等部门及环境监测系统。单在水质分析中的应用就很广，目前能有直接法和间接法测定的金属和非金属元素就有70多种。

1.2本论文研究的目的：

对硫代米氏酮分光光度法测定汞的最佳试验参数进行优化，以达到提高测定灵敏度的目的。灵敏度是指某方法对单位浓度或单位量待测物质变化所致的响应量变化程度，它可以用仪器的响应量或其他指示量与对应的待测物质的浓度或量之比来描述。灵敏度是挑选分析方法的重要准则，本实验选择硫代米氏酮分光光度法和双硫腙分光光度法进行比较。硫代米氏酮参数的优化包括最佳吸收波长、最佳缓冲溶液用量，最佳pH、最佳显色剂用量、重现性的好坏、干扰离子及溶液稳定时间，用分光光度法进行测定，提高灵敏度。双硫腙分光光度法测出灵敏度后进行两种方法的比较。

1.3本论文研究的意义：

随着科学技术日新月异的发展，对超纯物质及成分负责物质中痕量物质的分析方法的灵敏度提出了更高的要求，分析方法的灵敏度成为人们挑选分析方法的重要准则。

灵敏度分析是研究与分析一个系统（或模型）的状态或内在条件和外在条件变化对系统参数的敏感程度的方法。在最优化条件下经常利用灵敏度分析来研究原始数据不准确或发生变化时最优解的方法。通过灵敏度分析还可以决定哪些参数对本实验有较大的影响。因此，灵敏度分析对硫代米氏酮分光光度法和双硫腙分光光度法进行评价都是很重要的。

该课题虽已有很多研究成果，但最优条件需通过具体实验和具体实际环境样品来确定，在最优条件下通过分光光度法测量样品中汞的含量，分光光度法既具有快速、简便、成本低等优点，又具有较高灵敏度和准确度的检测方法，为样品中汞的快速检测与筛查提供有效的方法。

2.主要研究内容和预期目标

一、主要研究内容包括：

1、研究硫代米氏酮分光光度法测定Hg 的最有条件的确定：

（1）测定Hg 吸收波长的确定；

（2）缓冲溶液用量的确定；

（3）溶液pH值的确定；

（4）显色剂的选择及用量的确定；

（5）共存离子影响等。

2、考察硫代米氏酮分光光度法的线性范围、检出限、变异系数、溶液稳定时间等。

3、考察双硫腙分光光度法的灵敏度、变异系数、回收率等。

4、测定实际样品。

二、预期目标：

1、确定硫代米氏酮分光光度法测定Hg 的最佳条件：

（1）测定Hg 最佳吸收波长的确定；

（2）缓冲溶液最佳用量的确定；

（3）最佳溶液pH值的确定；

（4）显色剂的最佳选择及最佳用量的确定；

（5）共存离子影响等。

2、确定硫代米氏酮分光光度法校准曲线的直线部分所对应的待测物质的浓度（或量）的变化范围；

3、不同测量条件下得出的结果一致或相近，确定有较高的精密度；

4、确定硫代米氏酮分光光度法在最佳条件下提高了灵敏度。

5、测量出双硫腙分光光度法的校准曲线，提高灵敏度，测量出变异系数和回收率。

6、硫代米氏酮分光光度法和双硫腙分光光度法进行比较。

3．拟采用的研究方法、步骤

采用硫代米氏酮分光光度法联用的方法测定环境样品中Hg 的含量。

主要拟定步骤如下：

1、实验准备：

（1）样品：水样

（2）实验仪器：原子吸收分光光度计，紫外分光光度计；精密pH计；比色皿；比色管；移液管；烧杯等；

（3）实验主要试剂的配制：

（a）硫代米氏酮：将0.142g硫代米氏酮（TMK）溶于500mL丙酮中，每次取10ml用丙酮稀释至100mL得到10-4mol/L TMK。

（b）醋酸-醋酸钠缓冲溶液：将1.36g醋酸钠溶于100mL蒸馏水中，用醋酸调pH至3.5。

（c）汞标准使用液：将汞标准液取1mL用蒸馏水稀释至100mL。

（d）双硫腙-三氯甲烷使用液：称取0.5g双硫腙溶于250mL三氯甲烷，用三氯甲烷继续稀释至溶液透光率约70%。

（f）双硫腙洗脱液：将8%氢氧化钠溶于蒸馏水中，加入10gEDTA二钠，稀释至1000mL。

（g）20%亚硫酸钠溶液：将20g亚硫酸钾溶于蒸馏水中并稀释至100mL。

（h）10%盐酸羟胺溶液：将10g盐酸羟胺溶于蒸馏水中并稀释至1000mL，每次用5mL双硫腙-三氯甲烷使用液萃取，至双硫腙不变色为止，再用三氯甲烷洗两次。

（i）0.4%酸性重铬酸钾溶液：将4g重铬酸钾溶于500mL水中，缓慢加入500mL硝酸。

2、实验方法及步骤：用单因子控制变量法确定分散液-液微萃取法萃取Hg 的最佳萃取条件，包括分散剂及其用量的选择、萃取剂及其用量的选择、显色剂的选择、溶液pH等；

4、确定分散液液微萃取-分光光度法测定环境样品中Hg 的线性范围、检出限、变异系数等；

5、测定实际环境样品并进行分析；

6、将所得数据进行整理，编撰论文。

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5．具体进度安排（包括序号、起迄日期、工作内容）