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2010,Vol.27No.6
化学与生物工程
Chemistry&Bioengineering
淀粉-碘化镉法测定部分水解聚丙烯酰胺浓度的
影响因素分析
马庆霞1,张忠智1,苗建生2,关迎春1,肖 盟1,关月明1(1.中国石油大学化学科学与工程学院,北京102249;2.河南油田石油工程技术研究院,河南南阳473132)
摘 要:采用淀粉-碘化镉法测定部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)的浓度,确定最佳测定条件为:醋酸钠缓冲溶液
pH值5.0、溴代反应时间10min、溴水/KBr加入量1mL;并探讨了淀粉浓度对测定结果的影响,结果表明,淀粉浓度为5.0g・L-1时,测定结果较好。
关键词:淀粉-碘化镉法;聚丙烯酰胺;浓度
中图分类号:TQ326.4 文献标识码:A 文章编号:1672-5425(2010)06-0080-03
聚丙烯酰胺(HPAM)是水溶性高分子化合物,广泛应用于采油、污水处理、造纸等领域[1,2]。目前,测定采出液中HPAM浓度的方法主要有淀粉-碘化镉光度法[3]、比浊法[4]及紫外分光光度法[5]等,其中最常用的方法是淀粉-碘化镉光度法,该法需要的仪器少、成本低、准确度高,因此得到很多油田和实验室的采用。但缓冲溶液的pH值、各步骤反应时间、淀粉浓度、可溶性淀粉的溶解方法等对测定结果影响显著。作者在此对淀粉-碘化镉测定部分水解聚丙烯酰胺浓度的影响因素进行分析,以确定最佳的测定条件。
液pH值≤7.0,用滤纸过滤,除去不溶性支链淀粉。将冷却至室温的碘化镉溶液和过滤后的淀粉溶液混合,加
蒸馏水至1000mL(如果煮沸后的碘化镉溶液含有杂质,则必须和淀粉一起过滤),密封,老化24h,备用。
(3)100mg・L-1聚合物:在500mL烧杯中加入
大约400mL蒸馏水(或配制清水),准确称取0.05gHPAM颗粒,均匀地撒入烧杯中,磁力搅拌20～30min,待HPAM颗粒完全溶解、溶液完全透明后,转入
玻璃瓶中,用蒸馏水多次冲洗烧杯,一并转入玻璃瓶中,至500mL,密封,老化24h,备用。
(4)溴水/KBr溶液:将8mL液溴与60g溴化钾蒸馏水溶解并配制成500mL的溶液。此过程在通风橱内进行。
(5)质量分数为1%的甲酸钠溶液,饱和溴水。
722型分光光度计,PB210型酸度计,8521型磁力
1 实验
1.1 试剂和仪器
溴水、溴化钾、甲酸钠、醋酸钠、可溶性淀粉、碘化镉等,均为分析纯。
(1)醋酸钠缓冲溶液:将25g水合醋酸钠溶解在800mL蒸馏水中,加入0.50g水合硫酸铝,用醋酸调pH值为5.0,稀释至1000mL,备用。
(2)淀粉-碘化镉试剂:准确称取11g碘化镉溶于400mL蒸馏水中,搅拌溶解后加热煮沸10min,冷却至
搅拌器。1.2 方法
在50mL容量瓶中加入5mL醋酸钠缓冲溶液、适量(≤18mL)HPAM试样、15mL蒸馏水,混匀后;加入1mL溴水/KBr溶液(溴水加入量以反应10min后溶液显黄色或浅黄色为准,以保证溴水过量),反应10min;加入5mL1%甲酸钠溶液,反应5min;加入5mL淀粉-碘化镉试剂,用蒸馏水稀释至刻度,摇匀,
室温。准确称取5g可溶性淀粉倒入400mL蒸馏水中,充分搅拌,间歇式加入4～5gNaOH颗粒,直到溶液完全透明,淀粉完全溶解。用醋酸中和NaOH,使溶
收稿日期:2010-03-10
静置10min;用分光光度计在574nm测定吸光度值,
作者简介:马庆霞(1984-),女,河北衡水人,硕士研究生,研究方向:石油有机化学;通讯作者:张忠智,博士,教授。E2mail:jian2
hui2002@163.com。
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马庆霞等:淀粉-碘化镉法测定部分水解聚丙烯酰胺浓度的影响因素分析/2010年第6期
81 以蒸馏水作参比。
2.3 溴水/KBr加入量对吸光度的影响(表2)
表2
溴水/KBr加入量对吸光度的影响
onabsorbance
溴水/KBr加入量/mL
12
100.0530.056
c(HPAM)/mg・L-1
2 结果与讨论
2.1 缓冲溶液pH值对吸光度的影响
Tab12 TheeffectoftheadditionamountofBr2/KBr
保持其它条件不变,改变醋酸钠缓冲溶液的pH值,测定10～50mg・L-1的HPAM在不同pH值下的吸光度,结果见表1。
表1 不同pH值醋酸钠缓冲溶液中HPAM的吸光度(n=2)
Tab11 AbsorbanceofHPAMindifferentsodiumacetate
buffersolutions(n=2)
pH值4.0
c(HPAM)/mg・L
-1
200.1450.149
300.2290.232
500.4790.471
由表2可知,1mL溴水/KBr足以使2mLHPAM发生溴代反应。因此,确定最适溴水/KBr加
入量为1mL。
500.4290.4500.3750.3580.2750.277
100.0830.115
200.1680.1880.1480.1580.1080.106
300.2410.2670.2320.2450.1710.1722.4 淀粉浓度对吸光度的影响溴代酰胺在pH值为5.0的酸性条件下与淀粉-碘化镉反应生成蓝色三碘—淀粉络合物,此过程中可溶性淀粉是否全部溶解,对测定结果至关重要,否则会因每次淀粉溶解度不同,使数据没有可比性。淀粉浓度对吸光度的影响见图2。
4.5
0.0730.058
5.0
0.0620.061
由于pH值为3.5时,吸光度值过小,不宜测定HPAM浓度,未在表中列出。由表1可见,当pH值
为4.0～4.5时,重现性不好;pH值为5.0时,吸光度值略有下降,但重现性较好;pH值>5.0时,吸光度值
过小(均低于0.01),未在表中列出。因此,适宜pH值为5.0。
2.2 溴代反应时间对吸光度的影响
加入溴水/KBr,使酰胺基发生溴代反应,以准确测量HPAM浓度。溴代反应时间对吸光度的影响见图1。
图2 淀粉浓度对吸光度的影响
Fig.2 Theeffectofstarchconcentrationonabsorbance
由图2可知,随着淀粉浓度的增大,不同浓度HPAM的吸光度增幅增大。2.5 最佳淀粉浓度的选择(图3)
图1 溴代反应时间对吸光度的影响
Fig.1 Theeffectofbrominationreactiontimeonabsorbance
由图1可知,加入溴水/KBr反应5min时,吸光度较低,反应不够充分;而后随着溴代反应时间的延长,吸光度快速升高;反应10min后,吸光度基本不变。因此,确定最适溴代反应时间为10min。
图3 HPAM浓度对吸光度的影响
Fig.3 TheeffectofHPAMconcentrationonabsorbance
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82 马庆霞等:淀粉-碘化镉法测定部分水解聚丙烯酰胺浓度的影响因素分析/2010年第6期
由图3可知,随着淀粉浓度的增大,不同HPAM浓度测得的吸光度值趋于一条直线;当淀粉浓度增大到3.0g・L-1时,继续增大淀粉浓度,拟合直线的斜率不再增大;当淀粉浓度为5.0g・L-1时,吸光度再现性最好。故确定最佳淀粉浓度为5.0g・L-1。2.6 标准曲线的绘制
值为5.0、溴水/KBr加入量为1mL、溴代反应时间为10min、淀粉浓度为5.0g・L-1的最佳条件下,能够准确测
定HPAM浓度。
3 结论
采用淀粉-碘化镉法测定聚丙烯酰胺浓度,确定最佳测定条件为:缓冲溶液pH值5.0、溴水/KBr加入量1mL、溴代反应时间10min、淀粉浓度5.0g・L-1。其中pH值5.0既能保证N2溴代酰胺的产出,
实验条件下建立的HPAM浓度-吸光度标准曲线的线性好坏能直接反映实验设计是否合理以及能否准确测定HPAM浓度。
为使标准曲线满足实际分析工作的需要,将1000mg・L-1HPAM储备液用蒸馏水稀释成不同浓度的
同时又保证在除去过量Br2时不致与甲酸钠反应。另外,在实验操作过程中,因为HPAM在容量瓶壁上有粘附,所以,配制聚合物溶液的均匀性和显色时容量瓶清洗的洁净程度及所用可溶性淀粉是否完全溶解均对测定结果有较大影响。参考文献:
[1] 王亚军,唐颐,王星东.纳米沸石的合成、性质、组装及应用[J].石
标准溶液,分别取5mL上述稀释标准溶液于最佳条件下测定吸光度。以吸光度为纵坐标、c(HPAM)为横坐标绘制HPAM的标准曲线,结果见图4。
油化工,2002,31(3):2172223.
[2] vanderPolAJHP,VerduynAJ,vanderHooffJHC.Whyare
sometitaniumsilicalite21samplesactiveandothersnot?[J].ApplCatalA:General,1992,92(2):1132130.
[3] ScogginsMW,MillerJW.Spectrophotometricdeterminationof
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-1
图4 HPAM的标准曲线
Fig.4 ThestandardcurveofHPAM
由图4可知,HPAM浓度在0～25mg・L范围
[5] HuangYan,BiYing2Li,ZhenKai2ji,etal.Theretentionofhigh
molecularpolyacrylamidebyoilsand[J].ActaScientiariumNatu2raliumUniversitatisJilinensis,1997,(3):76278.
内线性极好,拟合线性回归方程为y=0.008x-0.0015,相关系数R2=0.9995。说明,在缓冲溶液pH
AnalysisoftheEffectsonDeterminationofConcentrationofPartiallyHydrolyzed
PolyacrylamidebyStarch2CadmiumIodideMethod
MAQing2xia1,ZHANGZhong2zhi1,MIAOJian2sheng2,GUANYing2chun1,XIAOMeng1,GUANYue2ming1
(1.FacultyofChemicalScienceandEngineering,ChinaUniversityofPetroleum,Beijing102249,China;
2.InstituteofPetroleumEngineeringTechnology,HenanOilfieldCompany,Nanyang473132,China)Abstract:Thedeterminationofconcentrationofpartiallyhydrolyzedpolyacrylamidebystarch2cadmiumio2didemethodwasstudied.Theoptimumconditionswereobtainedasfollows:sodiumacetatebufferpHvalue5.0,thebrominationreactiontime10minandtheadditionamountofBr2/KBr1mL.Theresultsshowedthattheabsorbanceincreasedwiththestraightchainstarchconcentration,andthedeterminationresultwasbestwhenthestraightchainstarthconcentrationwas5.0g・L-1.
Keywords:starch2cadmiumiodidemethod;polyacrylamide;concentration
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