基本信息
- 项目名称：
- 荧光法研究三氮烯衍生物与阴离子表面活性剂的相互作用及水样中痕量阴离子表面活性剂的相互作用
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本项目基于荧光分析技术,研究了三氮烯衍生物1-(5-萘酚-7-磺酸基)-3-[(4-偶氮苯基)苯基]-三氮烯试剂(简称NASAPAPT)与阴离子表面活性剂的荧光特性，建立一种快速、选择性高、能够用于实际环境水样中痕量阴离子表面活性剂的方法。通过计算含时密度泛函，热力学和动力学，研究NASAPAPT与阴离子表面活性剂的相互作用。为三氮烯类衍生物用于阴离子表面活性剂的检测提供了理论依据。
- 详细介绍：
- 本项目基于荧光分析技术,研究了三氮烯衍生物1-(5-萘酚-7-磺酸基)-3-[(4-偶氮苯基)苯基]-三氮烯试剂(简称NASAPAPT)与阴离子表面活性剂的相互作用，建立了一种快速、准确、选择性高、能够用于实际环境水样中痕量阴离子表面活性剂的方法。该方法对DSO4Na、DBSO3Na和DOSO3Na的检测极限均达到10^-8mol/L。 首次采用含时密度泛函、动力学与热力学研究三氮烯衍生物与阴离子表面活性剂的相互作用，研究表明NASAPAPT与DSO4Na、DBOSO3Na的作用类型分别为疏水作用力、范德华力，对DOSO3Na的响应为自发过程，其结合的表观活化能为1.30KJ/mol。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 经济的长期高速发展，对环境具有污染性的表面活性剂等产品，被广泛的应用于工农业生产和日常生活中，导致了严重的水体污染。 本项目研究新型荧光试剂NASAPAPT与阴离子表面活性剂的荧光特性，通过计算含时密度泛函、热力学和动力学探讨NASAPAPT与阴离子表面活性剂的相互作用。建立一种检测极限低、选择性高、操作简便的环境水样中痕量阴离子表面活性剂的检测方法。
科学性、先进性及独特之处
- 荧光分析技术作为分子发光光谱法具有检测极限低、灵敏度高、响应快、操作简单、选择性好等优点而广泛应用于临床、生物、环境检测。 合成新型三氮烯荧光试剂，研究其与阴离子表面活性剂的荧光特性，通过含时密度泛函、热力学和动力学探讨其作用机理。建立一种检测极限低、经济环保、选择性高、操作简便的环境水样中痕量阴离子表面活性剂的检测方法。
应用价值和现实意义
- 表面活性剂进入水中后，由于表面活化作用，使水分子与气体接触层产生泡沫或者乳化作用，阻断水与氧气的交换，导致水质变坏，是国家水质规定的水质监控物质之一。 建立了一种能够快速、准确、选择性高、检测极限低、操作简便的实际环境水样中痕量阴离子表面活性剂的检测方法，扩展了水样中阴离子表面活性剂的检测方法。研究三氮烯类衍生物与阴离子表面活性剂的相互作用，能够为三氮烯用于阴离子表面活性剂提供理论依据。
学术论文摘要
- 本作品的研究以实现对水体质量监控为目的，旨在建立一种环境水样中痕量阴离子表面活性剂快速、准确检测为目的。为达到上述目的，本文采用新型三氮烯试剂1-(5-萘酚-7-磺酸基)-3-[(4-偶氮苯基)苯基]-三氮烯试剂(简称NASAPAPT)，研究了其与阴离子表面活性剂的荧光特性，通过计算时密度泛函、热力学和动力学探讨其作用机理。 研究表明NASAPAPT对DSO4Na、DSO3Na和DBSO3Na的线性范围别为：2.08×10^-8 ~8.67×10^-7mol/L、2.52×10^-8mol/L~1.06×10^-6mol/L和2.52×10^-8mol/L~1.06×10-^6mol/L，检测极限均达到10^-8mol/L，回收率为98.0%到104.0%之间。NASAPAPT与DSO4Na、DBOSO3Na的作用类型分别为疏水作用力、范德华力，对DOSO3Na的响应为自发过程，其结合的表观活化能为1.30KJ/mol。 通过含时密度泛函计算结果得：NASAPAPT 化合物激发波长主要是π→π*电子跃迁产生,且离域π键的共轭效应对荧光强度的影响占主要地位。
获奖情况
- 以该作品为研究撰写的科技论文： 《新型三氮烯与阴离子表面活性剂相互作用的荧光光谱法研究》已被中文核心期刊《分析科学学报》接收。 《Fluorimetric method to determine trace a-nionic surfactants using a novel triazene reagent》已被国际期刊《Advanced Materials Research》接收。 2009年衡阳师范学院大学生课外科技创新自然科学类一等奖。
鉴定结果
- 本作品属于该小组原创，不存在抄袭以及做假，具有一定科学性和创新性。
参考文献
- [1] 高振伟.同步返滴定法测定阴离子表面活性剂的探 讨[J].分析试验室,2009,28(增刊):202-205. [2] 田志茗,计远.甲基橙-溴化十六烷基吡啶分光光度法测定阴离子表面活性剂[J].光谱实验室,2011,28( 1):161-163. [3] 陈兴会，吕昌银，刘红涛等.罗丹明6G-阴离子表面活性剂体系的共振瑞利散射光谱及分析应用[J].分析科学学报,2009,25(3):272-276. [4] 肖锡林健,王永生,李木兰等.那绿共振光散射法测定水样中阴离子表面活性[J].中国卫生检测杂志,2009,14(13):290-291. [5]冯泳兰,唐文清,曾荣英等.二氯荧光素荧光法测定十二烷基磺酸钠[J].分析试验室,2010,29(6):57-60. [6]冯泳兰,周雀.荧光素与阴离子表面活性剂的荧光性能研究[J].光谱实验室[J].2009,26(5):1260-1263. [7] 王丽平,田芹,江林等.在线萃取流动注射法快速测定水体中阴离子表面活性剂[J].岩矿测试,2009,28(6):553-556.
同类课题研究水平概述
- 表面活性剂是现代工业广和日常生活泛使用的一种化学物质，而其中又以阴离子表面活性剂最为重要。未经处理的含表面活性剂的污水直接排出，会对环境造成严重的危害。 目前对阴离子表面活性剂的检测方法有：两相滴定法、萃取光度法、水相分光光度法、流动注射法、色谱法、共振光散射法、荧光法等。 两相滴定法不仅需要价格昂贵的染料指示剂，而且需要判断滴定终点，不能满足痕量表面活性剂的检测要求。亚甲蓝光度法经典的检测阴离子表面活性剂，但是该方法需要用有毒的氯仿萃取，不仅费时而且对环境有害。Masaaki等人对亚甲蓝光度法进行了改进，使萃取剂用量减少到原来十分之一，其它试剂用量也减少了一半。 水相直接显色光度法，无须萃取,操作简便,但该方法的受共存物的干扰大、且检测极限高。冯泳兰等人用分光光度法系列研究了几种三氮烯用于阴离子表面活性剂的测定，结果令人满意，但受共存物的影响较大。 流动注射法具有容易实现在线监控的优点，而备受国内外研究者的青睐。Giaan 等研制了一种聚吡咯涂布膜的电位计管状传感器,可在流动注射系统里现场测定十二烷基硫酸盐,该传感器的响应时问为2-4 min,线性范围1.58×10-5-3.88×10-3mol/L,RSD为1.8%,使用寿命可达4个月。 各种色谱法在阴离子表面活性剂分析方面都有一定的应用,其中以高效液相色谱法的应用最为普遍。Levine等研究了用离子对色谱测定再循环过程里废水中的阴离子表面活性剂的直接方法,该法不需要预处理,干扰少。 共振光散射法是一种高灵敏的分析方法。陈兴会[19]等人，建立了新的共振瑞利散射检测阴离子表面活性剂的检测方法，其方法对SDBS、SDS的检测限分别为6ng/ml、5ng/ml，线性范围分别为0.02-5.6ug/ml、0.02-14.0ug/ml。 荧光分析法具有高灵敏度，选择性好等优点，在痕量分析中备受关注。冯泳兰等人用二氯荧光素作为荧光试剂用荧光分析测定了水样中的，检测范围0-85ug/ml，检测极限0.0576μg/ml。 目前对采用荧光分析水样中的阴离子表面活性剂的已有报道，但对荧光试剂与阴离子表面活性剂的作用机理的研究还不特彻。本文通过密度泛函、动力学和热力学研究NASAPAPT与阴离子表面活性剂的作用机理，建立了一种对水样中痕量阴离子表面活性剂快速、准确、环保的检测方法。
