紫外分光光度法测定硫酸铵中吡啶及其同系物*

王连军

(中国-阿拉伯化肥有限公司 河北秦皇岛 066003)

在复合肥料生产过程中，伴随反应放热和升温，有时会发出刺激性的恶臭味，严重影响生产环境。经分析排查，恶臭味源于原料硫酸铵中的杂质吡啶及其同系物。硫酸铵是炼焦煤气中氨回收的主要产物，在采用饱和器法生产硫酸铵回收煤气中氨的同时，利用氨中和、分解硫酸吡啶母液制备粗轻吡啶。因工艺参数(温度和酸度)控制原因，吡啶及其同系物与硫酸铵中少量的游离硫酸结合生成硫酸吡啶，残存在硫酸铵中。硫酸吡啶不稳定，当温度升高或酸度降低时会发生分解，释放出刺激性气味的吡啶及其同系物[1]。为保证生产环境安全，需严格控制硫酸铵中吡啶及其同系物的含量，但目前国内尚无标准规定硫酸铵中吡啶及其同系物的限量和检测方法。根据硫酸铵中吡啶及其同系物的紫外吸收特征，本文提出以吡啶为标准物质，在其最大吸收波长256 nm处采用紫外分光光度法测定硫酸铵中吡啶及其同系物的含量。

1 试验原理

吡啶及其同系物可溶于水，均有吡啶气味，各组分的质量分数：吡啶为40%～45%，α-甲基吡啶为12%～15%，β-甲基吡啶和γ-甲基吡啶为10%～15%，2,4-二甲基吡啶为5%～10%[2-3]。对3家不同煤化工企业生产的硫酸铵溶液样品与吡啶标准溶液的紫外吸收光谱进行对比(见图1)，可知硫酸铵与吡啶在240～260 nm处均有显著吸收，最大吸收波长均为256 nm。因此，可采用紫外分光光度法在波长256 nm处以吡啶标准溶液绘制标准工作曲线，定量表征硫酸铵中吡啶及其同系物的含量。

图1 吡啶标准溶液及含吡啶硫酸铵溶液的紫外光谱

2 主要仪器和试剂

UV-765型紫外-可见分光光度计，配光径1 cm石英比色皿，上海仪电分析仪器有限公司；ME204型电子天平，梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司；容量瓶，100 mL，A级，江苏华欧玻璃有限公司；滴定管，25 mL，A级，天津天科玻璃制品有限公司；单标线吸量管，10 mL，A级，天津天科玻璃制品有限公司。

水中吡啶标准溶液，1 000 μg/mL，坛墨质检标准物质中心。吡啶标准溶液：100 μg/mL，用单标线吸量管移取1 000 μg/mL水中吡啶标准溶液10.00 mL置于100 mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。

3 分析步骤

3.1 试样溶液的制备

称取硫酸铵试样1.0 g(精确至0.000 2 g)于100 mL容量瓶中，加入约50 mL水，摇动使之溶解，用水稀释至刻度，混匀，用中速滤纸过滤，得试样溶液A。

3.2 绘制吡啶标准工作曲线

用滴定管分别准确量取100 μg/mL吡啶标准溶液0、2.5、5.0、10.0、15.0、20.0 mL于6个100 mL容量瓶中，分别用水稀释至刻度，混匀，对应系列标准溶液的质量浓度分别为0、2.5、5.0、10.0、15.0、20.0 μg/mL。

以空白溶液为参比，用1 cm石英比色皿在波长256 nm处测量系列标准溶液的吸光度。以吡啶质量浓度为横坐标，对应的吸光度为纵坐标，绘制吡啶标准工作曲线(见图2)，得到线性回归方程。

3.3 测定

按系列标准溶液工作条件测量溶液A(或适当稀释后)的吸光度，根据线性回归方程求出其中吡啶及其同系物(以吡啶计)的含量。

3.4 分析结果的计算

试样中吡啶的含量w用质量分数(%)表示，按式(1)计算：

(1)

式中：ρ——从吡啶标准工作曲线查得试样溶液中吡啶的质量浓度，μg/mL；

V——试样溶液总体积，mL；

D——稀释倍数；

10-6——将微克换算成克的系数；

m——称取试样的质量，g。

4 试验结果与讨论

4.1 精密度试验

选取3个吡啶含量不同的硫酸铵试样，用紫外分光光度法测定吡啶含量，每个试样重复测定6次，测定值的相对标准偏差(RSD)分别为1.76%、1.14%和3.18%(见表1)，结果表明方法重现性较好，能满足精密度要求。

表1 精密度试验数据(n=6)

4.2 加标回收试验

取上述3个样品，分别加入不同量的吡啶标准溶液，然后用紫外分光光度法测定，加标回收率为97.6%～103.6%(见表2)，结果表明准确度满足定量分析要求。

表2 加标回收试验数据

4.3 稳定性试验

选取2个含吡啶的硫酸铵试样，按试验方法进行试样处理，分别静置0、0.5、1.0 h后用紫外分光光度法测定，以确定其稳定性(见表3)[4]。2个样品静置不同时间后测定值的RSD分别为0.67%和4.56%，说明硫酸铵中的吡啶及其同系物在溶液中是稳定的。

表3 稳定性试验数据

5 结语

采用紫外分光光度法测定硫酸铵中吡啶及其同系物含量，测定结果的重现性和准确度均满足定量分析要求，适用于煤化工副产品硫酸铵中吡啶及其同系物的定量表征，可为严选优质原料、保护环境提供技术支持。