紫外分光光度法測定硫酸銨中吡啶及其同系物*

王連軍

(中國-阿拉伯化肥有限公司 河北秦皇島 066003)

在復合肥料生產過程中，伴隨反應放熱和升溫，有時會發出刺激性的惡臭味，嚴重影響生產環境。經分析排查，惡臭味源于原料硫酸銨中的雜質吡啶及其同系物。硫酸銨是煉焦煤氣中氨回收的主要產物，在采用飽和器法生產硫酸銨回收煤氣中氨的同時，利用氨中和、分解硫酸吡啶母液制備粗輕吡啶。因工藝參數(溫度和酸度)控制原因，吡啶及其同系物與硫酸銨中少量的游離硫酸結合生成硫酸吡啶，殘存在硫酸銨中。硫酸吡啶不穩定，當溫度升高或酸度降低時會發生分解，釋放出刺激性氣味的吡啶及其同系物[1]。為保證生產環境安全，需嚴格控制硫酸銨中吡啶及其同系物的含量，但目前國內尚無標準規定硫酸銨中吡啶及其同系物的限量和檢測方法。根據硫酸銨中吡啶及其同系物的紫外吸收特征，本文提出以吡啶為標準物質，在其最大吸收波長256 nm處采用紫外分光光度法測定硫酸銨中吡啶及其同系物的含量。

1 試驗原理

吡啶及其同系物可溶于水，均有吡啶氣味，各組分的質量分數：吡啶為40%～45%，α-甲基吡啶為12%～15%，β-甲基吡啶和γ-甲基吡啶為10%～15%，2,4-二甲基吡啶為5%～10%[2-3]。對3家不同煤化工企業生產的硫酸銨溶液樣品與吡啶標準溶液的紫外吸收光譜進行對比(見圖1)，可知硫酸銨與吡啶在240～260 nm處均有顯著吸收，最大吸收波長均為256 nm。因此，可采用紫外分光光度法在波長256 nm處以吡啶標準溶液繪制標準工作曲線，定量表征硫酸銨中吡啶及其同系物的含量。

圖1 吡啶標準溶液及含吡啶硫酸銨溶液的紫外光譜

2 主要儀器和試劑

UV-765型紫外-可見分光光度計，配光徑1 cm石英比色皿，上海儀電分析儀器有限公司；ME204型電子天平，梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司；容量瓶，100 mL，A級，江蘇華歐玻璃有限公司；滴定管，25 mL，A級，天津天科玻璃制品有限公司；單標線吸量管，10 mL，A級，天津天科玻璃制品有限公司。

水中吡啶標準溶液，1 000 μg/mL，壇墨質檢標準物質中心。吡啶標準溶液：100 μg/mL，用單標線吸量管移取1 000 μg/mL水中吡啶標準溶液10.00 mL置于100 mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻。

3 分析步驟

3.1 試樣溶液的制備

稱取硫酸銨試樣1.0 g(精確至0.000 2 g)于100 mL容量瓶中，加入約50 mL水，搖動使之溶解，用水稀釋至刻度，混勻，用中速濾紙過濾，得試樣溶液A。

3.2 繪制吡啶標準工作曲線

用滴定管分別準確量取100 μg/mL吡啶標準溶液0、2.5、5.0、10.0、15.0、20.0 mL于6個100 mL容量瓶中，分別用水稀釋至刻度，混勻，對應系列標準溶液的質量濃度分別為0、2.5、5.0、10.0、15.0、20.0 μg/mL。

以空白溶液為參比，用1 cm石英比色皿在波長256 nm處測量系列標準溶液的吸光度。以吡啶質量濃度為橫坐標，對應的吸光度為縱坐標，繪制吡啶標準工作曲線(見圖2)，得到線性回歸方程。

3.3 測定

按系列標準溶液工作條件測量溶液A(或適當稀釋后)的吸光度，根據線性回歸方程求出其中吡啶及其同系物(以吡啶計)的含量。

3.4 分析結果的計算

試樣中吡啶的含量w用質量分數(%)表示，按式(1)計算：

(1)

式中：ρ——從吡啶標準工作曲線查得試樣溶液中吡啶的質量濃度，μg/mL；

V——試樣溶液總體積，mL；

D——稀釋倍數；

10-6——將微克換算成克的系數；

m——稱取試樣的質量，g。

4 試驗結果與討論

4.1 精密度試驗

選取3個吡啶含量不同的硫酸銨試樣，用紫外分光光度法測定吡啶含量，每個試樣重復測定6次，測定值的相對標準偏差(RSD)分別為1.76%、1.14%和3.18%(見表1)，結果表明方法重現性較好，能滿足精密度要求。

表1 精密度試驗數據(n=6)

4.2 加標回收試驗

取上述3個樣品，分別加入不同量的吡啶標準溶液，然后用紫外分光光度法測定，加標回收率為97.6%～103.6%(見表2)，結果表明準確度滿足定量分析要求。

表2 加標回收試驗數據

4.3 穩定性試驗

選取2個含吡啶的硫酸銨試樣，按試驗方法進行試樣處理，分別靜置0、0.5、1.0 h后用紫外分光光度法測定，以確定其穩定性(見表3)[4]。2個樣品靜置不同時間后測定值的RSD分別為0.67%和4.56%，說明硫酸銨中的吡啶及其同系物在溶液中是穩定的。

表3 穩定性試驗數據

5 結語

采用紫外分光光度法測定硫酸銨中吡啶及其同系物含量，測定結果的重現性和準確度均滿足定量分析要求，適用于煤化工副產品硫酸銨中吡啶及其同系物的定量表征，可為嚴選優質原料、保護環境提供技術支持。