專利名稱：微量碘量法測定紫脲酸自由基的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于自由基含量測試領(lǐng)域，特別涉及一種新型測定電極板或漆酶催化生成的紫 脲酸自由基含量的新方法。
技術(shù)背景紫脲酸是一種含有二N—OH結(jié)構(gòu)的有機化合物，其結(jié)構(gòu)如式I所示。 由于該物質(zhì)結(jié)構(gòu)中含有二N—OH結(jié)構(gòu)，因而在適合條件下能夠發(fā)生電子的轉(zhuǎn)移，形式I 式II成二N—O自由基，該自由基具有一定的氧化還原電位，能夠氧化其它物質(zhì)。紫脲酸用作 木素漆酶漂白紙槳的催化介體取得了一定效果，同時也被用作電化學(xué)催化紙漿脫木素漂白 過程中的催化介體，并取得了很好的效果和廣泛的應(yīng)用。對于弄清紙漿漆酶脫木素漂白及 電化學(xué)介體催化脫木素漂白過程中的作用機理以及指導(dǎo)實際生產(chǎn)過程中工藝控制，檢測漂 白過程中作為催化介體的紫脲酸形成的紫脲酸自由基的量是十分必要和具有實際意義的。 紫脲酸作為漆酶脫木素和電化學(xué)介體脫木素的催化介體，由于結(jié)構(gòu)中含有^N—OH結(jié)構(gòu)， 在具有較高電極電位的陽極上或在漆酶作用下，能夠發(fā)生電子的轉(zhuǎn)移，形成^N—0'自由基，如式II所示，且由圖1的循環(huán)伏安圖可看出，紫脲酸具有適中的氧化還原電勢和較好 的氧化還原可逆性以及較適合的氧化還原電位，分別為1.02V和0.86V。在電化學(xué)介體脫 木素反應(yīng)過程中及漆酶脫木素介體體系中，用ESR (電子自旋共振儀)對體系液體中生成 的紫脲酸自由基(VIO鄉(xiāng)進行了檢測，得到了如圖2所示的ESR (電子自旋共振儀)譜圖， 證明反應(yīng)中確實有VIO產(chǎn)生，且自由基與a-N具有最大的共軛系數(shù)。目前，對于VIO 的測定， 一種是采用ESR (電子自旋共振儀)來進行相對強度的測定，該測定方法中所用 設(shè)備費用較高，操作復(fù)雜，對操作人員的要求比較高，必須接受過ESR設(shè)備的專門訓(xùn)練。 另外一種方法是釆用旋轉(zhuǎn)圓盤電極的方法，該方法是通過測定電極上電流的改變來進行紫 脲酸自由基相對強度的測定，該方法雖然設(shè)備費用有所降低，但電流的變化受外界干擾的 影響因素較多，且仍是測定相對強度，相關(guān)操作人員需熟悉電化學(xué)相關(guān)背景知識。上述兩 種方法是目前測定紫脲酸自由基的方法，但該兩種方法都存在所需設(shè)備費用較高，設(shè)備操 作復(fù)雜，對操作人員要求較髙，且設(shè)備所需外部環(huán)境要求較高，影響因素較多，測試過程 中所需化學(xué)藥品價格昂貴且所測含量為相對含量，不能真實反應(yīng)紫脲酸自由基的絕對含量，不能廣泛應(yīng)用于實際生產(chǎn)中。因此，尋求測試紫脲酸自由基的新方法就變得刻不容緩，意義重大。發(fā)明內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)的不足,本發(fā)明提供一種新的紫脲酸自由基測試方法。 發(fā)明概述在酸性條件下，將紫脲酸自由基加入到含有碘離子和淀粉的溶液中，使紫脲酸自由基 氧化碘離子產(chǎn)生單質(zhì)碘，并與淀粉進行顯色反應(yīng)，然后采用分光光度計測試顯色溶液的吸 光度，根據(jù)碘溶液標(biāo)準(zhǔn)工作曲線求出碘的含量，再由反應(yīng)方程式算出紫脲酸自由基的含量。 采用該方法能夠得出紫脲酸自由基的絕對含量，同時設(shè)備費用較低，操作簡單且費用較低， 一般人員即可操作。解決了自旋共振和旋轉(zhuǎn)圓盤電極兩種方法只能測試相對量以及設(shè)備昂 貴，操作費用高，要求技術(shù)人員水平較高的問題。發(fā)明詳述本發(fā)明的紫脲酸自由基的測試方法,包括步驟如下- : l.利用分光光度計進行碘標(biāo)準(zhǔn)溶液工作曲線的制作采用碘酸鉀為氧化劑，在酸性條件下與碘化鉀反應(yīng)生成碘，通過與淀粉的顯色反應(yīng)， 用分光光度計測定其顏色的深淺，即溶液吸光度的大小，得到碘濃度與吸光度的關(guān)系曲線,即為碘標(biāo)準(zhǔn)溶液工作曲線。反應(yīng)方程式如下所示KKb+ 5KI + faSCk=極HSCN十.MisO2. 顯色反應(yīng)將紫脲酸自由基濃度處于步驟1得到的碘標(biāo)準(zhǔn)溶液工作曲線線性范圍之內(nèi)的lml含紫 脲酸自由基的溶液，加入到含10鵬ol/LKI溶液1.0—2.0ml、 0. 5%淀粉溶液lmL、 2mol/L H2S(^ 500uL-1.0mL的溶液中，室溫下?lián)u蕩30s — 2min，使顯色反應(yīng)發(fā)生完全，加入無碘水 稀釋至10ral，用于后面吸光度的測定；3. 顯色反應(yīng)完成后，用分光光度計測試顯色溶液固定波長處的吸光度；4. 根據(jù)碘標(biāo)準(zhǔn)溶液工作曲線得碘的含量，并根據(jù)以下紫脲酸自由基與碘離子的反應(yīng)式 得出紫脲酸自由基的含量(2VIO + 21 12 + VIO上述步驟1的碘標(biāo)準(zhǔn)溶液工作曲線的制作，主要目的是為了利用顯色溶液的吸光度 值進行溶液中碘含量的計算。KI0:,和KI反應(yīng)后溶液中加入淀粉溶液后，會立即出現(xiàn)顯色 反應(yīng)，為藍色，經(jīng)掃描測試確定，595nm處吸收峰為12和淀粉顯色的特征吸收峰。碘標(biāo)準(zhǔn)溶液工作曲線繪制前需配制下列溶液a. KI03標(biāo)準(zhǔn)原液(KI03濃度6.6667mmol/L):準(zhǔn)確稱取基準(zhǔn)試劑(A.R.) KI03 L4267g， 用無碘水溶解于1000mL棕色容量瓶中，定容，搖勻，儲藏于暗處備用。b. KI03中間液精確吸取5.00mLKIO3標(biāo)準(zhǔn)原液于500mL棕色容量瓶中，加無碘水 定容，制成KICb (0.06667mmol/L)中間液，現(xiàn)配現(xiàn)用。c. KI標(biāo)準(zhǔn)溶液(10mmol/L):稱取基準(zhǔn)試劑(A.R.) KI 1.66g，用無碘水溶解于1000mL 棕色容量瓶中定容，在冰箱中保存。d. 淀粉指示劑(0.5%):稱取0.50g可溶性淀粉于小燒杯中，加無碘水調(diào)成稀糊狀，在不斷攪拌下倒入盛有100mL無碘沸水的燒杯中，攪拌，繼續(xù)煮沸至透明，冷卻至室溫，現(xiàn)配現(xiàn)用。碘標(biāo)準(zhǔn)溶液工作曲線的繪制分別準(zhǔn)確吸取KI03中間液0.25、 0.50、 0.75、 1.00、 1.25、 1.50、 1.75、 2.00、 2.25、 2.50、 3.00、 3.50、 4.00、 4.50、 5.00、 5.50、 6.00、 7.00、 8.00mL，于10mL比色管中，各 加入KI溶液l.OOmL， 2mol/LH2S04溶液0.5mL，淀粉指示劑1.00mL，搖勻補充無碘水， 定容至10.00mL，搖勻，溶液顯藍色。用試劑空白為參比，用分光光度計，l.Ocm比色皿， 波長595nm，室溫下2min時測定其吸光度(ABS)值，繪制標(biāo)準(zhǔn)工作曲線。找出吸光度和碘 濃度之間的線性關(guān)系及符合比耳定律的范圍。上述步驟2的顯色反應(yīng)為向含有一定量KI標(biāo)準(zhǔn)溶液和淀粉指示劑的酸性無碘水溶液 中加入適量的含紫脲酸自由基的溶液，在室溫下讓紫脲酸自由基氧化溶液中的碘離子為 碘，生成的碘與淀粉形成具有顏色的絡(luò)合物。該過程中加入的KI標(biāo)準(zhǔn)溶液的量要足夠多， 以便使紫脲酸自由基全部參與反應(yīng)。加入的紫脲酸自由基溶液中紫脲酸濃度較高時，需進 行適當(dāng)稀釋，以便使得測定值在標(biāo)準(zhǔn)工作曲線所規(guī)定的范圍之內(nèi)。上述步驟3測定顯色溶液固定波長處吸光度主要目的是測定紫脲酸自由基與碘離子 反應(yīng)后生成的碘與淀粉形成絡(luò)合物產(chǎn)生顯色反應(yīng)后溶液在固定波長處的吸光度。固定波長 為步驟一中進行碘標(biāo)準(zhǔn)溶液工作曲線時確定的特征吸收蜂。該步驟中所采用的波長要與步 驟一中確定的特征波長一致。通常情況下，碘與淀粉形成的絡(luò)合物其特征峰在595nm處 具有最大吸收。測定過程中應(yīng)以相同量未被氧化的紫脲酸溶液代替紫脲酸自由基溶液進行 步驟二中操作并作為空白樣進行顯色后溶液吸光度的測定。上述步驟4計算測試溶液中碘含量及紫脲酸自由基含量主要是根據(jù)步驟3中測出的吸 光度值并根據(jù)步驟1中標(biāo)準(zhǔn)工作曲線計算出顯色反應(yīng)后溶液中的碘的含量，然后根據(jù)反應(yīng) 方程式進行換算，求出紫脲酸自由基含量。本發(fā)明為測定紫脲酸自由基含量的提供了一種新方法，即利用微量碘量法對紫脲酸自 由基進行測定，通過建立碘標(biāo)準(zhǔn)溶液工作曲線，用碘離子捕獲紫脲酸自由基，將碘離子氧 化為單質(zhì)碘，單質(zhì)碘與淀粉進行顯色后，用分光光度法進行吸光度的測定，利用所測吸光 度根據(jù)碘標(biāo)準(zhǔn)溶液工作曲線求出生成單質(zhì)碘的量，然后根據(jù)反應(yīng)方程式算出紫脲酸自由基 的量。與電子自旋共振儀所測定結(jié)果具有很好的一致性。其兩者測定的紫脲酸自由基的半 衰期均為41分鐘。該方法所用設(shè)備為分光光度計，設(shè)備價格低廉，操作簡單，試驗中所 消耗化學(xué)藥品均為常規(guī)藥品。該方法具有操作簡單、快速、準(zhǔn)確且為絕對量， 一般化工操 作人員均可進行操作。在標(biāo)準(zhǔn)工作曲線制訂好的前提下， 一個試樣僅需2分鐘即可完成。本發(fā)明的方法特別適用于測定電極板或漆酶催化生成的紫脲酸自由基含量。


圖1紫脲酸(VIO)循環(huán)伏安圖。圖2紫脲酸自由基ESR譜圖。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步說明，但不限于此。 實施例1.碘標(biāo)準(zhǔn)溶液工作曲線的制定配制所需溶液a. 003標(biāo)準(zhǔn)原液(003濃度6.666711 1101/0:準(zhǔn)確稱取基準(zhǔn)試劑(八.11.) KI031.4267g，用無碘水溶解于1000mL棕色容量瓶中，定容，搖勻，儲藏于暗處備用。b. KI03中間液精確吸取5.00mLKIO3標(biāo)準(zhǔn)原液于500mL棕色容量瓶中，加無碘水 定容，制成KI03 (0.06667mmol/L)中間液，現(xiàn)配現(xiàn)用。c. KI標(biāo)準(zhǔn)溶液(10mmol/L):稱取基準(zhǔn)試劑(A.R.) KI 1.66g，用無碘水溶解于1000mL 棕色容量瓶中定容，在冰箱中保存。d. 淀粉指示劑(0.5%):稱取0.50g可溶性淀粉于小燒杯中，加無碘水調(diào)成稀糊狀， 在不斷攪拌下倒入盛有100mL無碘沸水的燒杯中，攪拌，繼續(xù)煮沸至透明，冷卻至室溫， 現(xiàn)配現(xiàn)用。制定標(biāo)準(zhǔn)工作曲線分別準(zhǔn)確吸取KI03中間液0.25、 0.50、 0.75、 1.00、 1.25、 1.50、 1.75、 2.00、 2.25、 2.50、 3.00、 3.50、 4.00、 4.50、 5.00、 5.50、 6.00、 7.00、 8.00mL，于10mL比色管中，各 加入KI溶液1.00mL， 2mol/LH2SO4溶液0.5mL，淀粉指示劑l.OOmL，搖勻補充無碘水， 定容至10.00mL，搖勻，溶液顯藍色。用試劑空白為參比，用分光光度計，l.Ocm比色皿， 波長595nm,室溫下2min時測定其吸光度(ABS)值，并以吸光度值為縱坐標(biāo)，碘濃度為橫 坐標(biāo)進行繪圖，發(fā)現(xiàn)l2濃度在0.015mmol/L 0.1mmol/L范圍內(nèi)符合比耳定律，吸光度A 與濃度C呈線性關(guān)系A(chǔ)=24.443C-0.3484，相關(guān)系數(shù)為0.9993。實施例2:標(biāo)準(zhǔn)工作曲線A=24.443C-0.3484， A—吸光度、C一碘濃度，線性范圍0.015mmol/L 《C《0.1mmol/L751G型分光光度計電化學(xué)介體催化脫木素體系，紫脲酸濃度2mmol/L，溫度5(TC，電極板陽極為釕鈦涂 層電極，電壓2.5V，電極板間距8cm，，通電后l小時后，切斷電源并去除電極板，測定 紫脲酸自由基半衰期。取10咖ol/L KI溶液lmL+lmL 0. 5義淀粉溶液+2mol/L跳溶液500uL +lmL VI0 含量為2mmol/L的電解液(取出后30s后加入)搖蕩30s后，用無碘水稀釋至10ml，在分 光光度計上測定595nm處吸光度值。以10誦ol/L KI溶液lmL+0. 5%淀粉溶液lmL+2mol/L H2S04溶液500uL+2誦ol/L VI0的lmL未電解的電解液為參比。結(jié)果電子自旋共振儀測定紫脲酸自由基半衰期為41分鐘，微量碘量法測定其半衰 期也為41分鐘，具有完全一致性。所用設(shè)備僅為751G型分光光度計，設(shè)備費用較低，維 護費用較低且操作簡單，測試時間為2min。電子自旋共振儀設(shè)備費用昂貴，維護費用很 高，測試時間很長，操作復(fù)雜。實施例3:標(biāo)準(zhǔn)工作曲線A=24.443C-0.3484， A—吸光度、C一碘濃度，線性范圍0.015mmol/L 《C《0.1mmol/L751G型分光光度計漆酶介體催化脫木素體系紫脲酸濃度10mmol/L，紙漿濃度10%，溫度5(TC，漆酶 用量20酶活單位，pH值5.0，反應(yīng)30時，取200 uL紙漿濾液加入(取出后30s后加入) 到含有10mmol/L KI溶液lmL + lmL 0. 5。/。淀粉溶液+2mol/L貼04溶液500uL的10ml比 色管中，搖蕩30s后，用無碘水稀釋至10ml，在分光光度計上測定595nm處吸光度值。以含10mmol/L KI溶液lmL+0. 5%淀粉溶液lmL+2mol/L仏504溶液500uL+10mmol/L VIO 溶液200 uL的10ml溶液為參比。結(jié)果微量碘量法測定結(jié)果為2. 52mmol/L，三次測定相對偏差士O. 05%，電子自旋共 振儀測定結(jié)果為2.50咖ol/L (相對于內(nèi)標(biāo)物而言)，旋轉(zhuǎn)圓盤電極法測定結(jié)果為 2.53mmol/L(相對于內(nèi)標(biāo)物而言)。本發(fā)明方法具有很好的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。測試過程僅需 2min，不受外界電磁場的干擾，設(shè)備維護操作費用較低，所需設(shè)備為普通設(shè)備，對于操作 人員要求較低。
權(quán)利要求
1.一種紫脲酸自由基的測試方法，包括步驟如下(1)利用分光光度計進行碘標(biāo)準(zhǔn)溶液工作曲線的制作采用碘酸鉀為氧化劑，在酸性條件下與碘化鉀反應(yīng)生成碘，通過與淀粉的顯色反應(yīng)，用分光光度計測定其顏色的深淺，即溶液吸光度的大小，得到碘濃度與吸光度的關(guān)系曲線，即為碘標(biāo)準(zhǔn)溶液工作曲線；反應(yīng)方程式如下所示KIO3+5KI+6H2SO4＝6KHSO4+3I2+3H2O(2)顯色反應(yīng)將紫脲酸自由基濃度處于步驟(1)得到的碘標(biāo)準(zhǔn)溶液工作曲線線性范圍之內(nèi)的1ml含紫脲酸自由基的溶液，加入到含10mmol/L KI溶液1.0-2.0ml、0.5％淀粉溶液1mL、2mol/LH2SO4500uL-1.0mL的溶液中，室溫下?lián)u蕩30s-2min，使顯色反應(yīng)發(fā)生完全，加入無碘水稀釋至10ml，用于后面吸光度的測定；(3)顯色反應(yīng)完成后，用分光光度計測試顯色溶液固定波長處的吸光度；(4)根據(jù)碘標(biāo)準(zhǔn)溶液工作曲線得碘的含量，并根據(jù)以下紫脲酸自由基與碘離子的反應(yīng)式得出紫脲酸自由基的含量2VIO-+2I-→I2+VIO
2. 如權(quán)利要求1所述的紫脲酸自由基的測試方法，其特征在于步驟(1)中KI03和 KI反應(yīng)后溶液中加入淀粉溶液后，出現(xiàn)顯色反應(yīng)為藍色，經(jīng)掃描測試確定，595nm處吸收 峰為12和淀粉顯色的特征吸收峰。
3. 如權(quán)利要求l所述的紫脲酸自由基的測試方法，其特征在于步驟(1)碘標(biāo)準(zhǔn)溶液 工作曲線繪制前需配制下列溶液a. KI03標(biāo)準(zhǔn)原液(KKV濃度:6.6667mmol/L):準(zhǔn)確稱取基準(zhǔn)試劑(A.R.) KI031.4267g， 用無碘水溶解于1000mL棕色容量瓶中，定容，搖勻，儲藏于暗處備用。b. KI03中間液精確吸取5.00mLKIO3標(biāo)準(zhǔn)原液于500mL棕色容量瓶中，加無碘水 定容，制成KI03 (0扁67mmol/L)中間液，現(xiàn)配現(xiàn)用。c. KI標(biāo)準(zhǔn)溶液(10mmol/L):稱取基準(zhǔn)試劑(A.R.) KI 1.66g,用無碘水溶解于1000mL 棕色容量瓶中定容，在冰箱中保存。d. 淀粉指示劑(0.5%):稱取0.50g可溶性淀粉于小燒杯中，加無碘水調(diào)成稀糊狀， 在不斷攪拌下倒入盛有100mL無碘沸水的燒杯中，攪拌，繼續(xù)煮沸至透明，冷卻至室溫， 現(xiàn)配現(xiàn)用。
4. 如權(quán)利要求l所述的紫脲酸自由基的測試方法，其特征在于步驟(1)中碘標(biāo)準(zhǔn)溶 液工作曲線的繪制方法如下分別準(zhǔn)確吸取KI03中間液0.25、 0.50、 0.75、 1.00、 1.25、 1.50、 1.75、 2.00、 2.25、 2.50、 3.00、 3.50、 4.00、 4.50、 5.00、 5.50、 6.00、 7.00、 8.00mL，于10mL比色管中，各 加入KI溶液1.00mL， 2mol/L H2S04溶液0.5mL，淀粉指示劑1.00mL，搖勻補充無碘水， 定容至10.00mL，搖勻，溶液顯藍色。用試劑空白為參比，用分光光度計，1.0cm比色皿， 波長595nm，室溫下2min時測定其吸光度(ABS)值，繪制標(biāo)準(zhǔn)工作曲線。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種紫脲酸自由基的測定方法。在酸性條件下，將紫脲酸自由基加入到含有碘離子和淀粉的溶液中，使紫脲酸自由基氧化碘離子產(chǎn)生單質(zhì)碘，并與淀粉進行顯色反應(yīng)，然后采用分光光度計測試顯色溶液的吸光度，根據(jù)碘溶液標(biāo)準(zhǔn)工作曲線求出碘的含量，再由反應(yīng)方程式算出紫脲酸自由基的含量。采用該方法能夠得出紫脲酸自由基的絕對含量，同時設(shè)備費用較低，操作簡單且費用較低，用于測定電極板或漆酶催化生成的紫脲酸自由基含量。
文檔編號G01N21/77GK101231247SQ20081001405
公開日2008年7月30日 申請日期2008年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月23日
發(fā)明者孔凡功, 楊海濤, 王守娟, 王正順, 韓金梅 申請人:山東輕工業(yè)學(xué)院