一种分光光度法测定水溶液中有机酸含量的方法
阅读：4发布：2021-01-11
专利汇可以提供一种分光光度法测定水溶液中有机酸含量的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种分光光度法测定 水 溶液中 有机酸 含量的方法，向样品中加入N,N’-二环己基 碳 二亚胺和 盐酸 羟胺，震荡摇匀，水浴加热后加入三氯化 铁 溶液，充分反应后用分光光度计测定吸光值。本发明对溶液中有机酸含量的测定方法进行了改进，将 现有技术 中的高氯酸羟胺改用为盐酸羟胺，将成本较高的高氯酸铁改用为氯化铁。对本发明和现有技术的2种有机酸测定方法进行了比较，相对于现有方法，本发明简化了操作步骤，降低了成本，提高了安全性和结果的准确性。，下面是一种分光光度法测定水溶液中有机酸含量的方法专利的具体信息内容。
1.一种分光光度法测定水溶液中有机酸含量的方法，其特征在于：向样品中加入N,N’-二环己基碳二亚胺和盐酸羟胺，摇匀，水浴加热后加入三氯化铁溶液，用分光光度计测定吸光值。
2.根据权利要求1所述的一种分光光度法测定水溶液中有机酸含量的方法，其特征-1
在于：盐酸羟胺的量为1ml，浓度为：0.07~0.09 mol·L ，N,N’-二环己基碳二亚胺的量为-1
1ml，浓度为：0.4~0.6 mol·L ，水浴加热温度为：40~60℃，时间：20~40 min，三氯化铁溶液-1
的量为1ml，浓度为：0.6~0.8 mol·L ，分光光度计测量波长：520nm。
3.根据权利要求2所述的一种分光光度法测定水溶液中有机酸含量的方法，其特征在-1 -1
于：盐酸羟胺的浓度为：0.08 mol·L ，N,N’-二环己基碳二亚胺的浓度为：0.4 mol·L ，-1
水浴加热温度为：50℃，时间：30min，三氯化铁溶液的浓度为：0.7 mol·L 。
一种分光光度法测定水溶液中有机酸含量的方法
技术领域
[0001] 本发明属于有机分析领域，涉及一种分光光度法测定水溶液中有机酸含量的方法。
背景技术
[0002] 有机酸的测定方法有很多，主要包括电位滴定法、气相色谱法、液相色谱法等。电位滴定法易受溶液中其它酸性物质的干扰，测定结果不够准确；气相色谱法和液相色谱法
主要用于特定有机酸的测定，不适合有机酸总量的测定。牛金刚等人利用水溶液中的羧酸
在羟胺和N,N’-二环己基碳二亚胺（DCC）存在的条件下反应生成羟肟酸，并和酸性高氯酸
铁反应生成紫红色羟肟酸铁络合物的现象，采用分光光度法测定了水溶液中的有机酸含量
（牛金刚等，应用化学，2010，27(3)：342-346）。该方法具有仪器简单、线性范围较宽等优点。
但是，试验中所用药品高氯酸羟胺需要自制，制备过程中产物分离困难，而且工艺过程中使
用大量易燃的有机溶剂，操作中需十分小心，并且高氯酸羟胺纯度难以保证，人为操作难度
较大。本发明将高氯酸羟胺改用为盐酸羟胺，将成本较高的高氯酸铁改用为氯化铁，简化了
操作，降低了成本。
主要用于特定有机酸的测定，不适合有机酸总量的测定。牛金刚等人利用水溶液中的羧酸
在羟胺和N,N’-二环己基碳二亚胺（DCC）存在的条件下反应生成羟肟酸，并和酸性高氯酸
铁反应生成紫红色羟肟酸铁络合物的现象，采用分光光度法测定了水溶液中的有机酸含量
（牛金刚等，应用化学，2010，27(3)：342-346）。该方法具有仪器简单、线性范围较宽等优点。
但是，试验中所用药品高氯酸羟胺需要自制，制备过程中产物分离困难，而且工艺过程中使
用大量易燃的有机溶剂，操作中需十分小心，并且高氯酸羟胺纯度难以保证，人为操作难度
较大。本发明将高氯酸羟胺改用为盐酸羟胺，将成本较高的高氯酸铁改用为氯化铁，简化了
操作，降低了成本。
发明内容
[0003] 本发明要解决的技术问题：现有技术中采用分光光度法测定水溶液中有机酸含量的方法中，所用试剂高氯酸羟胺需要自制，制备过程中产物分离困难，而且工艺过程中使用
大量易燃的有机溶剂，操作需十分小心，并且高氯酸羟胺纯度难以保证，操作难度较大。本
发明将高氯酸羟胺改用为盐酸羟胺，并将成本较高的高氯酸铁改用为氯化铁，简化了操作，
降低了成本。
大量易燃的有机溶剂，操作需十分小心，并且高氯酸羟胺纯度难以保证，操作难度较大。本
发明将高氯酸羟胺改用为盐酸羟胺，并将成本较高的高氯酸铁改用为氯化铁，简化了操作，
降低了成本。
[0004] 本发明采用的技术方案：本发明为采用分光光度法测定水溶液中有机酸含量的方法，向样品中加入N,N’-二
环己基碳二亚胺和盐酸羟胺，摇匀，水浴加热后加入三氯化铁溶液，用分光光度计测定吸光
值。
环己基碳二亚胺和盐酸羟胺，摇匀，水浴加热后加入三氯化铁溶液，用分光光度计测定吸光
值。
[0005] 盐酸羟胺的量为1ml，浓度为：0.07~0.09 mol·L-1，N,N’-二环己基碳二亚胺的量-1
为1ml，浓度为：0.4~0.6 mol·L ，水浴加热温度为：40~60℃，时间：20~40 min，三氯化铁溶
-1
液的量为1ml，浓度为：0.6~0.8 mol·L ，分光光度计测量波长：520nm。
为1ml，浓度为：0.4~0.6 mol·L ，水浴加热温度为：40~60℃，时间：20~40 min，三氯化铁溶
-1
液的量为1ml，浓度为：0.6~0.8 mol·L ，分光光度计测量波长：520nm。
[0006] 盐酸羟胺的浓度为：0.08 mol·L-1，N,N’-二环己基碳二亚胺的浓度为：0.4-1 -1
mol·L ，水浴加热温度为：50℃，时间：30min，三氯化铁溶液的浓度为：0.7 mol·L 。
mol·L ，水浴加热温度为：50℃，时间：30min，三氯化铁溶液的浓度为：0.7 mol·L 。
[0007] 本发明达到的有益效果：本发明对溶液中有机酸含量的测定方法进行了改进，将现有技术中的高氯酸羟胺改用
为盐酸羟胺，将成本较高的高氯酸铁改用为氯化铁。对本发明和现有技术的2种有机酸测
定方法进行了比较，从表1可以看出，相对于现有方法，本发明简化了操作步骤，降低了成
本，提高了安全性和结果的准确性。
为盐酸羟胺，将成本较高的高氯酸铁改用为氯化铁。对本发明和现有技术的2种有机酸测
定方法进行了比较，从表1可以看出，相对于现有方法，本发明简化了操作步骤，降低了成
本，提高了安全性和结果的准确性。
[0008] 本发明对一元有机酸和多元有机酸均有较高的相关系数。乙酸的回收率为96.94%-101.36%，苹果酸的回收率为98.73%-100.95%，柠檬酸的回收率为97.81%-101.84%。
用本发明的方法测定的有机酸含量，实际上是溶液中全部有机酸的含量，在不需要细致划
分有机酸种类的情况下，可以测定出混合有机酸总量，省去很多麻烦，因此，具有特殊的应
用价值。此外，不同的有机酸在盐酸羟胺和DCC存在的条件下生成的羟肟酸与氯化铁显色
深度不同，试验中苹果酸显色最深，乙酸次之，柠檬酸最浅，因此测定混合有机酸时，常因不
同有机酸的比例不同造成误差，但测定单一有机酸时，则可避免此种误差。
用本发明的方法测定的有机酸含量，实际上是溶液中全部有机酸的含量，在不需要细致划
分有机酸种类的情况下，可以测定出混合有机酸总量，省去很多麻烦，因此，具有特殊的应
用价值。此外，不同的有机酸在盐酸羟胺和DCC存在的条件下生成的羟肟酸与氯化铁显色
深度不同，试验中苹果酸显色最深，乙酸次之，柠檬酸最浅，因此测定混合有机酸时，常因不
同有机酸的比例不同造成误差，但测定单一有机酸时，则可避免此种误差。
[0009] 表1现有方法与本发明测定方法的比较项目 现有方法 本发明
方法步骤 高氯酸羟胺的制备需要以盐酸羟胺和高氯酸钠为原料，甲醇为反应介质在60℃所需试剂均为分析纯，无需制备，操下反应24h，取上层清液蒸干获得，步骤较多，操作复杂 作简便
成本 高氯酸铁成本较高 氯化铁成本低
实验药品 制备高氯酸羟胺过程中使用大量易燃的有机溶剂，存在一定危险 安全
药品纯度 自制高氯酸羟胺纯度60%-80%，对实验结果准确性影响较大 实验药品都为分析纯，纯度高，实验结果准确性高
适用范围 主要应用于水溶液中一元酸含量的测定 适用于水溶液中一元酸、二元酸和
三元酸含量的测定
附图说明
方法步骤 高氯酸羟胺的制备需要以盐酸羟胺和高氯酸钠为原料，甲醇为反应介质在60℃所需试剂均为分析纯，无需制备，操下反应24h，取上层清液蒸干获得，步骤较多，操作复杂 作简便
成本 高氯酸铁成本较高 氯化铁成本低
实验药品 制备高氯酸羟胺过程中使用大量易燃的有机溶剂，存在一定危险 安全
药品纯度 自制高氯酸羟胺纯度60%-80%，对实验结果准确性影响较大 实验药品都为分析纯，纯度高，实验结果准确性高
适用范围 主要应用于水溶液中一元酸含量的测定 适用于水溶液中一元酸、二元酸和
三元酸含量的测定
附图说明
[0010] 图1为本发明中波长对显色反应吸光值的影响图2为本发明中N,N’-二环己基碳二亚胺浓度对显色反应吸光值的影响
图3为本发明中盐酸羟胺浓度对显色反应的吸光值影响
图4为本发明中氯化铁浓度对显色反应吸光值的影响
图5为本发明中反应温度对显色反应吸光值的影响
图6为本发明中反应时间对显色反应吸光值的影响
图7为不同浓度盐酸对显色反应吸光值的影响。
图3为本发明中盐酸羟胺浓度对显色反应的吸光值影响
图4为本发明中氯化铁浓度对显色反应吸光值的影响
图5为本发明中反应温度对显色反应吸光值的影响
图6为本发明中反应时间对显色反应吸光值的影响
图7为不同浓度盐酸对显色反应吸光值的影响。
具体实施方式
[0012] 以0.004mol·L-1 的乙酸溶液为羧酸标准液进行测定。向试管中加入羧酸标准液-1 -1
1ml（对照加入蒸馏水1ml），0.5 mol·L 盐酸羟胺溶液1ml，0.5 mol·L DCC乙醇溶液1ml，
-1
充分震荡摇匀，50℃水浴加热30min，最后加入0.5 mol·L FeCl3溶液1ml，充分反应后在
520nm下测定吸光值。
1ml（对照加入蒸馏水1ml），0.5 mol·L 盐酸羟胺溶液1ml，0.5 mol·L DCC乙醇溶液1ml，
-1
充分震荡摇匀，50℃水浴加热30min，最后加入0.5 mol·L FeCl3溶液1ml，充分反应后在
520nm下测定吸光值。
[0013] 标准曲线的绘制：配制不同浓度乙酸标准液1×10-3、2×10-3、3×10-3、4×10-3、-3 -1 -1
5×10 mol·L ，依次向试管中加入乙酸标准液1ml（对照加入蒸馏水1ml），0.08 mol·L
-1
盐酸羟胺溶液1ml，0.4mol·L DCC溶液1ml，充分震荡摇匀，50℃水浴加热30min，最后加入
-1
0.7 mol·L FeCl3溶液1ml，充分反应后在520nm下测定吸光值。以吸光值为纵坐标、乙
酸含量为横坐标，绘制标准曲线，得到的标准曲线方程：Y= 101.3X-0.0157（r=0.9996）。
5×10 mol·L ，依次向试管中加入乙酸标准液1ml（对照加入蒸馏水1ml），0.08 mol·L
-1
盐酸羟胺溶液1ml，0.4mol·L DCC溶液1ml，充分震荡摇匀，50℃水浴加热30min，最后加入
-1
0.7 mol·L FeCl3溶液1ml，充分反应后在520nm下测定吸光值。以吸光值为纵坐标、乙
酸含量为横坐标，绘制标准曲线，得到的标准曲线方程：Y= 101.3X-0.0157（r=0.9996）。
[0014] 水溶液中有机酸含量的测定：取2ml水溶液加入试管，根据上述步骤测定水溶液中有机酸吸光值Y。有机酸含量计算公式为：有机酸量（g/L）= （Y+0.0157）×60×0.02/
(101.3×1)。
(101.3×1)。
[0015] 实施例2：波长对显色反应吸光值的影响按照实施例1的方法，测试了不同波长对吸光值的影响，如附图1所示，在测试波长为
520nm下具有最大吸光值。
520nm下具有最大吸光值。
[0016] 实施例3： N,N’-二环己基碳二亚胺(DCC)浓度对显色反应吸光值的影响N,N’-二环己基碳二亚胺(DCC)在反应体系中起脱水剂的作用，作用于羧基，产物与羟
胺反应。在最佳显色条件下，测定不同浓度DCC对显色反应吸光值的影响。由附图2可知，
-1
随DCC浓度的增加，吸光值逐渐升高，当DCC浓度达到0.4 mol·L 时，吸光值逐渐平稳，没
有明显变化。牛金刚试验结果表明：随DCC浓度增加，反应体系的吸光值升高，体系中的DCC
-1
含量过多时，微溶于水的DCC以沉淀的形式析出。因此，DCC最佳浓度为0.4 mol·L 。
胺反应。在最佳显色条件下，测定不同浓度DCC对显色反应吸光值的影响。由附图2可知，
-1
随DCC浓度的增加，吸光值逐渐升高，当DCC浓度达到0.4 mol·L 时，吸光值逐渐平稳，没
有明显变化。牛金刚试验结果表明：随DCC浓度增加，反应体系的吸光值升高，体系中的DCC
-1
含量过多时，微溶于水的DCC以沉淀的形式析出。因此，DCC最佳浓度为0.4 mol·L 。
[0017] 实施例4：盐酸羟胺浓度对显色反应吸光值的影响-1
测试波长为520nm，DCC在0.4 mol·L 浓度下，测定不同盐酸羟胺浓度对显色反应吸
光值，如附图3可知，随着盐酸羟胺浓度的增加，吸光值呈现先升高后降低的趋势。适当增
加盐酸羟胺浓度可促进主反应的正向进行，从而使吸光值增大，当盐酸羟胺浓度达到0.08
-1
mol·L 时，吸光值到达最大。继续增加盐酸羟胺浓度会使溶液中剩余盐酸羟胺浓度过大，
大量的盐酸羟胺存在会分解DCC，导致吸光值降低。
测试波长为520nm，DCC在0.4 mol·L 浓度下，测定不同盐酸羟胺浓度对显色反应吸
光值，如附图3可知，随着盐酸羟胺浓度的增加，吸光值呈现先升高后降低的趋势。适当增
加盐酸羟胺浓度可促进主反应的正向进行，从而使吸光值增大，当盐酸羟胺浓度达到0.08
-1
mol·L 时，吸光值到达最大。继续增加盐酸羟胺浓度会使溶液中剩余盐酸羟胺浓度过大，
大量的盐酸羟胺存在会分解DCC，导致吸光值降低。
[0018] 实施例5：氯化铁浓度对显色反应吸光值的影响氯化铁是反应体系中的显色剂，与羟肟酸反应生成羟肟酸铁显色。在最佳显色条件、盐
酸羟胺浓度、DCC浓度下，测定不同浓度氯化铁对显色反应吸光值的影响。由图4可知：随
-1
氯化铁浓度的增大，吸光值也逐渐升高，但当氯化铁浓度达到0.7 mol·L 后，吸光值反而
3+ 3+
降低。研究表明：随着Fe 浓度的增加，样品的吸光值及其稳定性逐渐增加，但当Fe 浓度
-1 3+
超过0.02 mol·L 时，样品吸光值的稳定性反而会减小。与之相比，吸光值随Fe 浓度增
加变化趋势一致。
酸羟胺浓度、DCC浓度下，测定不同浓度氯化铁对显色反应吸光值的影响。由图4可知：随
-1
氯化铁浓度的增大，吸光值也逐渐升高，但当氯化铁浓度达到0.7 mol·L 后，吸光值反而
3+ 3+
降低。研究表明：随着Fe 浓度的增加，样品的吸光值及其稳定性逐渐增加，但当Fe 浓度
-1 3+
超过0.02 mol·L 时，样品吸光值的稳定性反而会减小。与之相比，吸光值随Fe 浓度增
加变化趋势一致。
[0019] 实施例6：反应温度对显色反应吸光值的影响在最佳显色条件、盐酸羟胺浓度、DCC浓度、氯化铁浓度下，测定反应温度对显色反应吸
光值的影响。由图5可知：低于50℃，吸光值随温度升高而升高，而高于50℃吸光值随温
度升高而降低。研究表明：羟肟酸铁的产率随着反应温度的升高而增加，但温度高于60℃
后，反应产率反而随着温度的增加而减小，并且反应速率减慢，说明羟肟酸铁产率随温度变
化的曲线有一个最高点，所以选择在50℃反应30 min。
光值的影响。由图5可知：低于50℃，吸光值随温度升高而升高，而高于50℃吸光值随温
度升高而降低。研究表明：羟肟酸铁的产率随着反应温度的升高而增加，但温度高于60℃
后，反应产率反而随着温度的增加而减小，并且反应速率减慢，说明羟肟酸铁产率随温度变
化的曲线有一个最高点，所以选择在50℃反应30 min。
[0020] 实施例7：反应时间对显色反应吸光值的影响在最佳显色条件、盐酸羟胺浓度、DCC浓度、氯化铁浓度和最佳温度下，测定不同反应时
间对显色反应吸光值的影响。如图6可知，前30min是迅速反应阶段，吸光值随时间的延长
而升高，30min后反应基本完成，吸光值不再随反应时间延长而升高，该现象完全符合反应
动力学规律。
间对显色反应吸光值的影响。如图6可知，前30min是迅速反应阶段，吸光值随时间的延长
而升高，30min后反应基本完成，吸光值不再随反应时间延长而升高，该现象完全符合反应
动力学规律。
[0021] 实施例8：试验的抗干扰性测定在最佳显色条件、盐酸羟胺浓度、DCC浓度、氯化铁浓度、最佳温度和最佳时间下，测定
加入1ml不同浓度盐酸对显色反应吸光值的影响。如图7可知，随着盐酸浓度的增加，吸光
]
值逐渐变小。 研究表明：在酸性较强的溶液中，配合物产率较低。其原因一方面由于羟肟
酸是一种极弱的有机酸，在酸性介质中氢离子难电离，因此不易与金属离子形成配合物；另
一方面羟肟酸在酸性介质中易分解，在弱酸性、中性或碱性溶液中，配合物产率较高。而在
+ -
碱性条件下，Fe3 会与OH 反应生成Fe（OH）3沉淀，影响反应吸光值。
加入1ml不同浓度盐酸对显色反应吸光值的影响。如图7可知，随着盐酸浓度的增加，吸光
]
值逐渐变小。 研究表明：在酸性较强的溶液中，配合物产率较低。其原因一方面由于羟肟
酸是一种极弱的有机酸，在酸性介质中氢离子难电离，因此不易与金属离子形成配合物；另
一方面羟肟酸在酸性介质中易分解，在弱酸性、中性或碱性溶液中，配合物产率较高。而在
+ -
碱性条件下，Fe3 会与OH 反应生成Fe（OH）3沉淀，影响反应吸光值。
[0022] 实施例9：线性关系按照实验方法，取一系列乙酸、苹果酸、柠檬酸标准溶液按照本发明显色条件、最优组
合条件测定吸光值，绘制标准曲线，确定线性回归方程和相关系数，并计算回收率和检出
限。
合条件测定吸光值，绘制标准曲线，确定线性回归方程和相关系数，并计算回收率和检出
限。
[0023] 由表2可知：在相同浓度下，三种有机酸经过反应后显色程度不同，苹果酸显色最深，其次是乙酸，柠檬酸最浅。由表中可以看出本发明对一元有机酸和多元有机酸均有较高
的相关系数。乙酸的回收率为96.94%-101.36%，苹果酸的回收率为98.73%-100.95%，柠檬
酸的回收率为97.81%-101.84%，三种有机酸都有较高的回收率。
的相关系数。乙酸的回收率为96.94%-101.36%，苹果酸的回收率为98.73%-100.95%，柠檬
酸的回收率为97.81%-101.84%，三种有机酸都有较高的回收率。
[0024] 根据国际理论与应用化学联合会(IuPAC)对分光光度法的检出限作的规定，用分光光度法检测样品，以扣除空白值后的吸光度为0.0l相对应的浓度值为检测限--同时按
照参考文献的计算公式，即：L=0.0l/b(L为检出限，b为标准曲线斜率)测得检出限，从表2
中可知，本发明对一元还是多元有机酸均有较低的检出限。
照参考文献的计算公式，即：L=0.0l/b(L为检出限，b为标准曲线斜率)测得检出限，从表2
中可知，本发明对一元还是多元有机酸均有较低的检出限。
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