專利名稱：一種羥基自由基濃度的測定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種羥基自由基的測定方法，使用對苯二甲酸鈉鹽作為羥基自由 基捕獲劑，生成2-羥基對苯二甲酸，然后利用熒光分光光度計(jì)法間接測定羥基自 由基。
技術(shù)背景由于羥基自由基為極其活潑的物質(zhì)，它與大部分化合物反應(yīng)的速率非?？焓?得它的存在壽命在10—9s數(shù)量級(jí)，所以對羥基自由基的測定非常困難，也是科學(xué) 界研究熱點(diǎn)。目前國內(nèi)外關(guān)于羥基自由基測定的文獻(xiàn)非常多，主要分為直接測定和間接測定。直接測定方法主要有以電子自旋共振能譜法(ESR)為代表，但是這種方法 的缺點(diǎn)是靈敏度不夠，而且不能定量測定羥基自由基。另外直接測定法所需要的 儀器都是非常昂貴的， 一般實(shí)驗(yàn)室無法滿足要求。間接測定方法是指芳族羥基化，主要原理用芳族化合物(苯酚、苯甲酸、 水楊酸等)作為捕獲劑與羥基自由基反應(yīng)，生成相對穩(wěn)定的羥基化產(chǎn)物，然后使 用各種手段測定相對穩(wěn)定的羥基化產(chǎn)物，從而間接測定羥基自由基。間接測定法 由于其捕獲劑的選擇目前尚未統(tǒng)一，同時(shí)存在著降低測定成本的可能性，所以迅 速成為研究的熱點(diǎn)。國外對于羥基自由基間接測定法產(chǎn)生的羥基化產(chǎn)物測定主要依靠高效液相 色譜、氣相色譜等儀器，國內(nèi)則使用分光光度計(jì)法測定羥基自由基的文獻(xiàn)比較多。 間接測定法由于所選的捕獲劑與羥基自由基反應(yīng)的機(jī)理非常復(fù)雜，影響測定準(zhǔn)確 度的因素非常多。捕獲劑與羥基自由基反應(yīng)途徑是否唯一，反應(yīng)之后的羥基化產(chǎn) 物是否穩(wěn)定，都是有待確定的。中國發(fā)明專利公開了兩種羥基自由基測定方法(CN1412553和 CN101042371)，分別使用異丙醇和對羥基苯甲酸為捕獲劑，由于機(jī)理復(fù)雜、影 響測定準(zhǔn)確度的因素多而易造成系統(tǒng)誤差；對于中間產(chǎn)物的測定，氣相色譜精確 度高但操作較為煩瑣，而通過響應(yīng)電流電位測定操作簡單但精確度則稍差。羥基自由基廣泛應(yīng)用使得其濃度測定方法的研究成為熱點(diǎn)，羥基自由基濃度測定方法的準(zhǔn)確度的提高和成本的降低將是未來研究的趨勢。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的是提供一種羥基自由基的測定方法，使用對苯二甲酸鈉鹽作為捕 獲劑，用以克服對苯二甲酸作為捕獲劑時(shí)只能在強(qiáng)堿條件下溶解的局限。對于在 羥基自由基產(chǎn)生體系的環(huán)境pH<12，或羥基自由基產(chǎn)生體系的溶液對電導(dǎo)率有要 求(如液中脈沖放電產(chǎn)生羥基自由基體系)的情況下本測定方法尤其適用。使 用熒光分光光度法，根據(jù)波峰面積測定的2-羥基對苯二甲酸濃度，最后換算成羥 基自由基濃度，本測定方法易行、可靠、準(zhǔn)確。本發(fā)明的技術(shù)方案是配制2-羥基對苯二甲酸標(biāo)準(zhǔn)溶液，用熒光分光光度計(jì) 測定各標(biāo)準(zhǔn)溶液的光譜圖，得到2-羥基對苯二甲酸標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度和光譜圖面積對 應(yīng)關(guān)系的標(biāo)準(zhǔn)曲線；實(shí)際測定時(shí)將捕獲劑對苯二甲酸鈉鹽過量加入羥基自由基產(chǎn) 生的體系中，與體系中產(chǎn)生的羥基自由基反應(yīng)生成2-羥基對苯二甲酸，采用熒光 分光光度計(jì)檢測混合溶液，得到激發(fā)一發(fā)射光譜特征圖；最后，根據(jù)特征圖給出 的波峰面積，通過波峰面積與2-羥基對苯二甲酸摩爾濃度關(guān)系的標(biāo)準(zhǔn)曲線，得到 此波峰面積下對應(yīng)的2-羥基對苯二甲酸摩爾濃度，再由化學(xué)反應(yīng)關(guān)系式得到的換 算公式換算出羥基自由基的摩爾濃度。上述測定方法測定過程中，對苯二甲酸鈉鹽與羥基自由基反應(yīng)的體系中要通 入02，通入時(shí)間為30min，此時(shí)反應(yīng)體系下的溶液達(dá)到氧飽和；采用熒光分光 光度計(jì)檢測之前使用磷酸鈉(0.2 M， pH=7.4)緩沖溶液調(diào)節(jié)pH值在6 11范圍 內(nèi)。上述熒光分光光度法檢測時(shí)，使用波長315nm的熒光進(jìn)行激發(fā)，在 340~625nm波長范圍收集樣品的熒光光譜。本發(fā)明利用捕獲劑與羥基自由基反應(yīng)，通過測定反應(yīng)的中間產(chǎn)物濃度間接測 定羥基自由基。對苯二甲酸鈉鹽捕獲羥基自由基產(chǎn)生2-羥基對苯二甲酸的反應(yīng)途 徑如下<formula>formula see original document page 5</formula>
根據(jù)對苯二甲酸鈉鹽捕獲羥基自由基反應(yīng)原理的研究，在體系中溶氧飽和時(shí)，捕獲反應(yīng)的效率為35%，即已知2-羥基對苯二甲酸的摩爾濃度，可以根據(jù)下式計(jì)算羥基自由基濃度
<formula>formula see original document page 5</formula>(1)式中Q^.為羥基自由基濃度，M;C2-羥基對苯二甲酸為2-羥基對苯二甲酸濃度，M 使用熒光分光光度法測定2-羥基對苯二甲酸濃度，通過上述公式，間接求出 羥基自由基濃度。本發(fā)明使用的捕獲劑與羥基自由基反應(yīng)的中間產(chǎn)物2-羥基對苯二甲酸在 0 2.0xlO'SM濃度范圍對熒光光譜波峰面積有線性響應(yīng)關(guān)系，所以本發(fā)明羥基自 由基檢測范圍為0~5.7xl(T3M。 2-羥基對苯二甲酸在5.0xlO々M濃度時(shí)可檢出熒 光光譜，即本發(fā)明最低檢測限為1.5xlO'6M。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明測定羥基自由基濃度的主要步驟如下1.繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線(1)配制0~2.0xl0—3 M范圍內(nèi)的一系列捕獲產(chǎn)物2-羥基對苯二甲酸標(biāo)準(zhǔn)溶液，建議取6個(gè)標(biāo)準(zhǔn)濃度0 M、 0.2xl0'3 M、 0.5xl0—3 M、 1.0x10—3 M、 1.5xlO'3 M、 2.0xl。-3 M。(2) 每次取5.00ml標(biāo)準(zhǔn)溶液，加入5.00ml磷酸鈉緩沖溶液，用熒光分光光 度法測定，計(jì)算激發(fā)一發(fā)射光譜特征圖的波峰面積；(3) 以測得的激發(fā)一發(fā)射光譜特征圖的波峰面積為縱坐標(biāo)，以2-羥基對苯二 甲酸標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線；2. 測定2-羥基對苯二甲酸濃度向被測體系中通入氧氣直到氧飽和，以過量的對苯二甲酸鈉鹽為捕獲劑，反 應(yīng)時(shí)間20 30min，取出5.00ml反應(yīng)溶液依照步驟1中U)進(jìn)行熒光法分析， 使用波長315 nm進(jìn)行激發(fā)，在340 625 nm波長范圍收集樣品的熒光發(fā)生光譜， 得到激發(fā)一發(fā)射光譜特征圖的波峰面積；由測得的水樣的激發(fā)一發(fā)射光譜特征圖 的波峰面積和步驟l中(3)繪制的標(biāo)準(zhǔn)曲線得到溶液中2-羥基對苯二甲酸摩爾 濃度。3. 通過公式(1) 0^.=^02_羥基對苯二甲酸，計(jì)算出羥基自由基摩爾濃度。 實(shí)施例對液中高壓脈沖放電體系生成的羥基自由基濃度進(jìn)行測定。用蒸餾水在燒杯 中配置5xlO^M濃度的對苯二甲酸鈉溶液lL，使用磁力攪拌器攪拌，過夜，待 用。使用0.1 mol/L的NaCl溶液調(diào)節(jié)溶液電導(dǎo)率到150 ^s/cm。將配置好的溶液 置于液中高壓脈沖放電裝置的反應(yīng)容器中，以400ml/min的流量向反應(yīng)器中通入 02， 10min之后啟動(dòng)系統(tǒng)電源，峰值電壓60kV，反應(yīng)之后15 min和30 min各 取5.00 ml反應(yīng)溶液一次，加入pH=7.4的磷酸鈉緩沖溶液5.00 ml。使用熒光分 光光度計(jì)測定溶液熒光性，計(jì)算激發(fā)一發(fā)射光譜特征圖的波峰面積，通過繪制的 標(biāo)準(zhǔn)曲線對2-羥基對苯二甲酸進(jìn)行定量分析。結(jié)果通電15min后，溶液羥基 自由基濃
權(quán)利要求
1、一種羥基自由基濃度的測定方法，其特征在于配制2-羥基對苯二甲酸標(biāo)準(zhǔn)溶液，用熒光分光光度計(jì)測定各標(biāo)準(zhǔn)溶液的光譜圖，得到2-羥基對苯二甲酸標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度和光譜圖面積對應(yīng)關(guān)系的標(biāo)準(zhǔn)曲線；實(shí)際測定時(shí)將捕獲劑對苯二甲酸鈉鹽過量加入羥基自由基產(chǎn)生的體系中，與體系中產(chǎn)生的羥基自由基反應(yīng)生成2-羥基對苯二甲酸，采用熒光分光光度計(jì)檢測混合溶液，得到激發(fā)-發(fā)射光譜特征圖；最后，根據(jù)特征圖給出的波峰面積，通過波峰面積與2-羥基對苯二甲酸摩爾濃度關(guān)系的標(biāo)準(zhǔn)曲線，得到此波峰面積下對應(yīng)的2-羥基對苯二甲酸摩爾濃度，再由化學(xué)反應(yīng)關(guān)系式得到的換算公式換算出羥基自由基的摩爾濃度。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種羥基自由基濃度的測定方法，其特征在于所述換算公式為<formula>formula see original document page 2</formula>—羥基對苯二甲酸式中C^.為羥基自由基摩爾濃度；C2-羥基對苯二甲酸為2-羥基對苯二甲酸摩爾濃度。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種羥基自由基濃度的測定方法，其特征在于對苯二甲酸鈉 鹽與羥基自由基反應(yīng)的體系中通入02直至氧飽和；采用熒光分光光度計(jì)檢測混合溶液之前使 用磷酸鈉緩沖溶液調(diào)節(jié)混合溶液pH值在6~11范圍內(nèi)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種羥基自由基濃度的測定方法，其特征在于02通入時(shí)間 為30min，磷酸鈉緩沖溶液濃度為0.2M， pH值為7.4。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種羥基自由基濃度的測定方法，其特征在于上述熒光分光 光度法檢測時(shí)，每次取5.00ml標(biāo)準(zhǔn)溶液，加入5.00ml磷酸鈉緩沖溶液；使用波長315nm的 熒光進(jìn)行激發(fā)，在340 625nm波長范圍收集樣品的熒光光譜。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種羥基自由基濃度的測定方法，其特征在于配制2-羥基對 苯二甲酸標(biāo)準(zhǔn)溶液時(shí)，取2-羥基對苯二甲酸溶液濃度范圍為0 2.0xl(T3 M。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種羥基自由基濃度的測定方法，其特征在于將苯二甲酸鈉 鹽過量加入羥基自由基產(chǎn)生的體系中的反應(yīng)時(shí)間為20 30min。
全文摘要
一種羥基自由基濃度的測定方法，將捕獲劑對苯二甲酸鈉鹽(NaTA)加入羥基自由基產(chǎn)生的體系中，對苯二甲酸納鹽與體系中所產(chǎn)生的羥基自由基反應(yīng)生成2-羥基對苯二甲酸(HTA)，2-羥基對苯二甲酸具有穩(wěn)定的熒光性，使用熒光分光光度計(jì)測定(激發(fā)波長λ_ex＝315nm，發(fā)射波長λ_em＝425nm)，然后再將測得的2-羥基對苯二甲酸濃度換算成羥基自由基濃度。本測定方法易行、可靠、準(zhǔn)確，對于在羥基自由基產(chǎn)生體系的環(huán)境pH＜12，或羥基自由基產(chǎn)生體系的溶液對電導(dǎo)率有要求的情況下本發(fā)明尤其適用。
文檔編號(hào)G06F19/00GK101241076SQ20081001969
公開日2008年8月13日 申請日期2008年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月12日
發(fā)明者依成武, 儲(chǔ)金宇, 吳春篤, 鈺 姚, 波 張, 峰 楊, 許小紅 申請人:江蘇大學(xué)