一种定量检测硫酸钴的方法

1.本发明涉及一种分析检测coso4的方法，具体地说，是建立“脲酶
‑ꢀ
co(nh2)2‑ꢀ
h2so4”ꢀ
ph时钟体系，根据待检测溶液coso4在ph时钟体系中的浓度不同时，它所降低脲酶的催化活性不同，导致时钟体系所产生的诱导时间的不同，从而实现对于待检测样品的定量检测，属于分析化学领域。


背景技术：

2.硫酸钴，分子式为coso4，是化学分析中的分析试剂。在应用仪器制造中用于生产气压计、比重计、干湿指示剂等；陶瓷工业用作着色剂；涂料工业用于制造涂料催干剂，酿造工业用作啤酒泡沫稳定；国防工业用于制造毒气罩；化学反应中用作催化剂；还用于制造隐显墨水、氯化钻试纸、变色硅胶等。
3.目前对于硫酸钴的检测方法包括液相色谱法、分光光度法、电化学法等。但是此类检测方法大多需要较大设备并且测试价格昂贵，不适合现场的测定。因此寻找一种检测效果好且操作简便快速的检测分析方法就显得十分必要。


技术实现要素：

4.本发明旨在为coso4提供一种新的定量检测方法，即以“脲酶
‑ꢀ
co(nh2)2‑ꢀ
h2so
4”ph时钟体系为检测溶液对coso4进行定量检测的方法，该方法是利用coso4中co
2+
与ph时钟中脲酶的s-h键的反应后，降低脲酶催化时钟反应活性的原理，实现对待检测样品的定量检测。具体地说，应用“脲酶
‑ꢀ
co(nh2)2‑ꢀ
h2so
4”ph时钟反应体系作为检测溶液，记录ph随时间变化的图谱；当ph时钟反应开始时，分别将等体积的系列不同浓度的待检测样品溶液加入到ph时钟体系中，根据待检测溶液coso4在ph时钟体系中的浓度不同时，它所降低脲酶的催化活性不同，导致时钟体系所产生的诱导时间的不同，从而实现对于待检测样品的定量检测。
5.根据coso4在ph时钟体系中的浓度和诱导时间的关系建立工作曲线；其中横坐标是coso4在ph时钟体系中的浓度，纵坐标是诱导时间t，当体系中coso4浓度在1.5
×
10-5
mol/l到1
×
10-4
mol/l之间时，诱导时间t与coso4的浓度成一次线性关系，据此可以实现对试样中coso4的定量检测。
6.本定量检测方法与现有技术的区别在于，本发明应用“脲酶
‑ꢀ
co(nh2)2‑ꢀ
h2so
4”ph时钟体系作为检测溶液，利用coso4中co
2+
与ph时钟中脲酶的s-h键的反应后，降低脲酶催化时钟反应活性的原理，实现对待检测样品的定量检测。具体地说，根据待检测溶液coso4在ph时钟体系中的浓度不同时，它所降低脲酶的催化活性不同，导致时钟体系所产生的诱导时间的不同，从而实现对于待检测样品的定量检测。
7.coso4在检测溶液（ph时钟体系）中的被检测的浓度范围为1.5
×
10-5
mol/l-1
×
10-4
mol/l。
8.coso4在检测溶液（ph时钟体系）中被检测时，ph时钟体系温度被控制在20-30℃范
围内任意一个特定的温度。
9.利用上述ph时钟体系，coso4可被检测的浓度范围是经实验确定的最优浓度范围。在该浓度范围内，诱导时间对coso4浓度变化有很好的响应，线性相关系数大。另外，检测溶液（ph时钟体系）中各组分的浓度范围如表1所示，经过多次实验得到的检测溶液（ph时钟体系）的最佳浓度如表2所示：表1：ph时钟体系中各组分的浓度脲酶(u/ml)co(nh2)2(mol/l)h2so4(mol/l)4-20u/ml1
×
10-3-3
×
10-31×
10-5-3
×
10-5
表2：ph时钟体系中各组分的最佳浓度脲酶(u/ml)co(nh2)2(mol/l)h2so4(mol/l)81.875
×
10-3
1.375
×
10-5
具体实验步骤如下：1、按表1规定的浓度范围配制40ml检测溶液（ph时钟体系），其温度被控制在20-30℃之间的某一特定的温度值保持不变；将准备好的工作电极（ph复合电极，雷磁，e-331）插入溶液中，工作电极的另一端通过电位/温度/ph综合测试仪（嘉兴迪生电子科技有限公司，zhfx-595）连接至电脑，打开电脑中化学信号采集分析程序对采集时间和取样速度进行设置后，迅速点击开始键对溶液进行ph监测。计算机记录所采集的ph随时间变化的曲线，即ph时钟图谱。当需要检测物质的时候，在ph时钟体系反应开始的同时迅速加入待检测物，按相同的方式记录ph随时间变化的ph时钟图谱。
10.ph时钟图谱的基本参数包括：诱导时间：从ph时钟体系反应开始到ph突跃所需的时间。
11.ph突跃范围：ph突跃开始对应的ph到ph突跃结束对应的ph。
12.建立检测溶液中coso4浓度与ph诱导时间之间关系的工作曲线用水为溶剂配制浓度为0.015mol/l到0.1mol/l的coso4溶液作为样本溶液，在ph时钟体系反应开始的同时，分别用移液枪向40 ml的ph时钟体系中加入40μl所述系列不同浓度的样品溶液, 使得体系中coso4浓度为1.5
×
10-5
mol/l到1
×
10-4
mol/l之间；ph时钟体系响应的变化量为诱导时间，记为t；当体系中的coso4浓度不同时，它所降低脲酶的催化活性不同，导致ph时钟体系诱导时间t也不同；以体系中coso4浓度为横坐标，以t为纵坐标作图；当体系中coso4浓度在1.5
×
10-5
mol/l到1
×
10-4
mol/l之间时，ph时钟体系诱导时间t与coso4的浓度成一次线性关系，得到工作曲线。
13.对coso4的定量检测将某浓度未知的待测试样在ph时钟体系反应开始时加入到检测溶液ph时钟体系中，可以测出对应的ph时钟体系的诱导时间（t），根据工作曲线上t与未知的coso4浓度之间的对应关系，可求得检测体系中coso4的浓度，进而计算出待测试样中coso4的浓度。
附图说明
14.图1是实施例1中，未加入待检测样品时，检测溶液（ph时钟体系）ph值随时间变化的图谱。
15.图2是实施例1中，加入1.5
×
10-5
mol/l coso4后，检测溶液（ph时钟体系）ph值随时
间变化的图谱。
16.图3是实施例1中，加入2.5
×
10-5
mol/lcoso4后，检测溶液（ph时钟体系）ph值随时间变化的图谱。
17.图4是实施例1中，ph诱导时间t与coso4浓度之间的工作曲线。
18.图5是实施例2中，未加入待检测样品时，检测溶液（ph时钟体系）ph值随时间变化的图谱。
19.图6是实施例2中，加入5
×
10-5
mol/lcoso4后，检测溶液（ph时钟体系）ph值随时间变化的图谱。
20.图7是实施例2中，加入7.5
×
10-5
mol/lcoso4后，检测溶液（ph时钟体系）ph值随时间变化的图谱。
21.图8是实施例2中，ph诱导时间t与coso4浓度之间的工作曲线。
22.图9是实施例3中，未加入待检测样品时，检测溶液（ph时钟体系）ph值随时间变化的图谱。
23.图10是实施例3中，加入7.5
×
10-5
mol/lcoso4后，检测溶液（ph时钟体系）ph值随时间变化的图谱。
24.图11是实施例3中，加入1.0
×
10-4
mol/lcoso4后，检测溶液（ph时钟体系）ph值随时间变化的图谱。
25.图12是实施例3中，ph诱导时间t与coso4浓度之间的工作曲线。
实施方式实施例1
26.应用以“脲酶-co(nh2)
2-h2so
4”为底物的ph时钟体系作为检测溶液，利用coso4中co
2+
与ph时钟中脲酶的s-h键的反应后，降低脲酶催化时钟反应活性的原理，对coso4进行定量分析。将等体积不用浓度的coso4样本溶液加入到ph时钟体系中，根据待检测溶液coso4在ph时钟体系中的浓度不同时，它所降低脲酶的催化活性不同，导致时钟体系所产生的诱导时间的不同，建立起检测体系中coso4浓度与诱导时间之间关联的工作曲线（如线性关系），达到检测ph时钟体系中coso4的目的，进而计算出待测试样中coso4的浓度。
27.(1)配制检测溶液首先用蒸馏水配制分别配制0.005mol/l的co(nh2)2溶液、1.1
×
10-4
mol/l的h2so4溶液和16u/ml的脲酶溶液。向50ml小烧杯中依次加入5.0ml1.1
×
10-4
mol/lh2so4溶液、15ml0.005mol/lco(nh2)2溶液、20ml16u/ml脲酶溶液，以保证“脲酶-co(nh2)
2-h2so
4”ph时钟体系中各组分的浓度为h2so41.375
×
10-5
mol/l、co(nh2)21.875
×
10-3
mol/l、脲酶8u/ml，总体积为40ml，温度被控制在25℃。
28.同时以水为溶剂，配制系列不同浓度的coso4样品溶液。
29.（2）获得ph时钟图谱配制好的检测溶液的ph值随时间变化的图谱由装有化学信号采集分析程序的计算机记录（未加入检测样品）。如图1所示。ph诱导时间为101s以作空白对照。另配置两组各组分浓度与上述检测溶液相同的检测溶液。对于其中一组，在反应开始的同时，向40ml的
ph时钟体系中加入40μl 0.015mol/l的coso4样品溶液，使得coso4在检测溶液中的浓度为1.5
×
10-5
mol/l，加入的coso4使得诱导时间延长为108s如图2所示；对于另一组，在反应开始的同时，向40 ml的ph时钟体系中加入40μl 0.025mol/l的coso4样品溶液，使得coso4在检测溶液中的浓度为2.5
×
10-5
mol/l，加入的coso4使得诱导时间变为119s如图3所示。图2、图3证实了检测溶液中coso4的浓度不同导致ph时钟体系出现的诱导时间不同。当检测体系中coso4的浓度在1.5
×
10-5
mol/l到1
×
10-4
mol/l之间时, 浓度不同导致ph时钟体系出现的诱导时间不同的结果都可以被观测到。
30.（3）定量检测根据coso4在检测体系中的浓度与诱导时间的关系建立工作曲线，如图4所示，其中横坐标是在ph时钟体系中的coso4的浓度，纵坐标是诱导时间t。当检测体系中coso4的浓度在1.5
×
10-5
mol/l到1
×
10-4
mol/l之间时，诱导时间与coso4的浓度成一次线性关系，线性方程为t=592089c(coso4)+102.02,r2=0.9903。据此可以实现对试样中coso4的定量检测。
实施例2
31.(1) 配制检测溶液首先用蒸馏水配制分别配制0.005mol/l的co(nh2)2溶液、1.1
×
10-4
mol/l的h2so4溶液和16u/ml的脲酶溶液。向50ml小烧杯中依次加入5.5ml 1.1
×
10-4
mol/l h2so4溶液、14.5ml 0.005mol/lco(nh2)
2 溶液、20ml 16u/ml 脲酶溶液，以保证“脲酶
‑ꢀ
co(nh2)2‑ꢀ
h2so
4”ph时钟体系中各组分的浓度为h2so
4 1.5125
×
10-5
mol/l、co(nh2)
2 1.8125
×
10-3
mol/l、脲酶8u/ml，总体积为40ml，温度被控制在25℃。
32.同时以水为溶剂，配制系列不同浓度的coso4样品溶液。
33.（2）获得ph时钟图谱配制好的检测溶液的ph值随时间变化的图谱由装有化学信号采集分析程序的计算机记录（未加入检测样品），如图5所示。ph诱导时间为100s以作空白对照。另配置两组各组分浓度与上述检测溶液相同的检测溶液。对于其中一组，在反应开始的同时，向40 ml的ph时钟体系中加入40μl0.05mol/l的coso4样品溶液，使得coso4在检测溶液中的浓度为5.0
×
10-5
mol/l，加入的coso4使得诱导时间延长为133s如图6所示；对于另一组，在反应开始的同时，向40 ml的ph时钟体系中加入40μl0.075mol/l的coso4样品溶液，使得coso4在检测溶液中的浓度为7.5
×
10-5
mol/l，加入的coso4使得诱导时间变为147s如图7所示。图6、图7证实了检测溶液中coso4的浓度不同导致ph时钟体系出现的诱导时间不同。当检测体系中coso4的浓度在1.5
×
10-5
mol/l到1
×
10-4
mol/l, 浓度不同导致ph时钟体系出现的诱导时间不同的结果都可以被观测到。
34.（3）定量检测根据coso4在检测体系中的浓度与诱导时间的关系建立工作曲线，如图8所示，其中横坐标是在ph时钟体系中的coso4的浓度，纵坐标是诱导时间t，当检测体系中coso4的浓度在1.5
×
10-5
mol/l到1
×
10-4
mol/l之间时，诱导时间与coso4的浓度成一次线性关系, 线性方程为t=611156c（coso4）+101.41,r2=0.9928。据此可以实现对试样中coso4的定量检测。
实施例3
35.(1) 配制检测溶液首先用蒸馏水配制分别配制0.005mol/l的co(nh2)2溶液、1.1
×
10-4
mol/l的h2so4溶液和16u/ml的脲酶溶液。向50ml小烧杯中依次加入5.5ml 1.1
×
10-4
mol/l h2so4溶液、15ml 0.005mol/lco(nh2)
2 溶液、19.5ml 16u/ml 脲酶溶液，以保证“脲酶
‑ꢀ
co(nh2)2‑ꢀ
h2so
4”ph时钟体系中各组分的浓度为h2so
4 1.5125
×
10-5
mol/l、co(nh2)
2 1.875
×
10-3
mol/l、脲酶7.8u/ml，总体积为40ml，温度被控制在25℃。
36.同时以水为溶剂，配制系列不同浓度的coso4样品溶液。
37.（2）获得ph时钟图谱配制好的检测溶液的ph值随时间变化的图谱由装有化学信号采集分析程序的计算机记录（未加入检测样品）。如图9所示。ph诱导时间为99.5s以作空白对照。另配置两组各组分浓度与上述检测溶液相同的检测溶液。对于其中一组，在反应开始的同时，向40 ml的ph时钟体系中加入40μl 0.075mol/l的coso4样品溶液，使得coso4在检测溶液中的浓度为7.5
×
10-5
mol/l，加入的coso4使得诱导时间延长为147.5s如图10所示；对于另一组，在反应开始的同时，向40 ml的ph时钟体系中加入40μl 0.1mol/l的coso4样品溶液，使得coso4在检测溶液中的浓度为1.0
×
10-4
mol/l，加入的coso4使得诱导时间变为160s如图11所示。图10、图11证实了检测溶液中coso4的浓度不同导致ph时钟体系出现的诱导时间不同。当检测体系中coso4的浓度在1.5
×
10-5
mol/l到1
×
10-4
mol/l之间时, 浓度不同导致ph时钟体系出现的诱导时间不同的结果都可以被观测到。
38.（3）定量检测根据coso4在检测体系中的浓度与诱导时间的关系建立工作曲线，如图12所示，其中横坐标是在ph时钟体系中的coso4的浓度，纵坐标是诱导时间t，当检测体系中coso4的浓度在1.5
×
10-5
mol/l到1
×
10-4
mol/l之间时，诱导时间与coso4的浓度成一次线性关系, 线性方程为t=599797c(coso4)+101.14,r2=0.9871。据此可以实现对试样中coso4的定量检测。

技术特征：
1.一种coso4的定量检测方法，其特征在于：以水为溶剂，配制待检测样品coso4的溶液；应用“脲酶-co(nh2)
2-h2so
4”ph时钟反应体系作为检测溶液，利用coso4中co
2+
与ph时钟中脲酶的s-h键的反应后，降低脲酶催化时钟反应活性的原理，实现对待检测样品的定量检测；ph时钟体系温度被控制在20-30℃范围内任意一个特定的温度下；记录ph随时间变化的图谱；检测溶液中各组分的摩尔浓度范围为：脲酶4-20u/ml、co(nh2)
21×
10-3-3
×
10-3
mol/l、h2so
41×
10-5-3
×
10-5
mol/l。2.根据权利要求1所述的定量检测方法，其特征在于：当ph时钟反应开始时，分别将等体积的系列不同浓度的待检测样品溶液加入到ph时钟体系中，根据待检测溶液coso4在ph时钟体系中的浓度不同时，它所降低脲酶的催化活性不同，导致时钟体系所产生的诱导时间的不同，从而实现对于待检测样品的定量检测；根据待检测溶液在ph时钟体系中的浓度和诱导时间之间的关系建立工作曲线，其中横坐标是待检测溶液coso4在ph时钟体系中的浓度，纵坐标是诱导时间t；当体系中coso4浓度在1.5
×
10-5
mol/l到1
×
10-4
mol/l之间时，诱导时间t与coso4的浓度之间成一次线性关系，据此实现对试样中coso4的定量检测。3.根据权利要求1或2所述的定量检测方法，其特征在于：检测溶液中各组分的摩尔浓度为脲酶8u/ml、co(nh2)21.875
×
10-3
mol/l、h2so41.375
×
10-5
mol/l。4.根据权利要求1或2所述的定量检测方法，其特征在于：检测coso4溶液时ph时钟体系的温度被控制在25℃。

技术总结
本发明系一种定量检测CoSO4的方法，该方法应用“脲酶-CO(NH2)


技术研发人员：胡刚 王俊 吴丽雪 王晓凤
受保护的技术使用者：安徽大学
技术研发日：2023.07.31
技术公布日：2023/10/15