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一种定量检测高铁酸钾的方法 0 0

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申请进展

基本信息

申请人信息

代理人信息

摘要

法律状态

权利要求

说明书

专利申请流程有哪些步骤？

申请

申请号：指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。

申请日：提出专利申请之日。

2021-01-07

申请公布

申请公布指发明专利申请经初步审查合格后，自申请日（或优先权日）起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。

申请公布号：专利申请过程中，在尚未取得专利授权之前，国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。

申请公布日：申请公开的日期，即在专利公报上予以公开的日期。

2021-05-28

授权

授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由，授予发明专利权；或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由，授予实用新型专利权或外观设计专利权。

2022-03-25

预估到期

发明专利权的期限为二十年，实用新型专利权期限为十年，外观设计专利权期限为十五年，均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。

2041-01-07

基本信息

有效性	有效专利	专利类型	发明专利
申请号	CN202110020421.0	申请日	2021-01-07
公开/公告号	CN112782253B	公开/公告日	2022-03-25
授权日	2022-03-25	预估到期日	2041-01-07
申请年	2021年	公开/公告年	2022年
缴费截止日
分类号	G01N27/30	主分类号	G01N27/30
是否联合申请	独立申请	文献类型号	B
独权数量	1	从权数量	4
权利要求数量	5	非专利引证数量	1
引用专利数量	4	被引证专利数量	0
非专利引证	1、2016.01.21CN 103226126 A,2013.07.31颜志森等.钟反应初探(Ⅰ) 碱在甲醛-亚硫酸盐-亚硫酸氢盐反应中的作用《.华侨大学学报》.1986,第7卷(第2期),135-140. 黄承高等.时钟反应体系HCHO-HSO3--SO32-的pH突跃法测定HSO3-盐的含量《.分析化学》.1989,第17卷(第7期),619-621. Noriaki Okazaki 等.Discovery of novelbromate-sulfite pH oscillators with Mn2+or MnO4- as a negative-feedback species. 《JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY A》.1999,第103卷(第50期),10915-10920. K. Kovacs 等.Complex Behavior in theFormaldehyde-Sulfite Reaction《.JOURNAL OFPHYSICAL CHEMISTRY A》.2004,第109卷(第1期),283-288.;
引用专利	US2013203171A、WO8000850A、US2018059057A、WO2016008369A	被引证专利
专利权维持	1	专利申请国编码	CN
专利事件		事务标签	公开、实质审查、授权

申请人信息

申请人	安徽大学	第一申请人	安徽大学
专利权人	安徽大学	当前专利权人	安徽大学
发明人	胡刚、周彦珂、陈卓、张兰兰、沈效锋、胡林、宋继梅	第一发明人	胡刚
地址	安徽省合肥市经济开发区九龙路111号	邮编	230601
申请人数量	1	发明人数量	7
申请人所在省	安徽省	申请人所在市	安徽省合肥市

代理人信息

代理机构

专利代理机构是经省专利管理局审核，国家知识产权局批准设立，可以接受委托人的委托，在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。

代理人

专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务，取得一定资格的人。

摘要

本发明系一种定量检测K2FeO4的方法，其特征在于：应用“HCHO‑NaHSO3‑Na2SO3”pH时钟反应体系作为检测溶液，根据该体系对于不同浓度的K2FeO4的响应不同即诱导时间的不同实现对于K2FeO4的定量分析。本发明所涉及的对K2FeO4的定量分析方法具有准确度高、易于操作和方便快捷等特点。

摘要附图
说明书附图：图1
说明书附图：图2
说明书附图：图3
说明书附图：图4
说明书附图：图5
说明书附图：图6
说明书附图：图7
说明书附图：图8
说明书附图：图9
说明书附图：图10
说明书附图：图11
说明书附图：图12

法律状态

序号	法律状态公告日	法律状态	法律状态信息
1	2022-03-25	授权
2	2021-05-28	实质审查的生效	IPC(主分类): G01N 27/30 专利申请号: 202110020421.0 申请日: 2021.01.07
3	2021-05-11	公开

权利要求

权利要求书是申请文件最核心的部分，是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。

1.一种K2FeO4的定量检测方法，其特征在于：
以蒸馏水为溶剂，配制待检测样品的溶液；
应用“HCHO‑ NaHSO3 ‑ Na2SO3”pH时钟反应体系作为检测溶液，记录pH随时间变化的图谱；pH时钟体系温度被控制在14‑17℃范围内任意一个特定的温度下，当pH时钟反应开始时，分别将系列不同浓度的待检测样品溶液等体积加入到pH时钟体系中，根据待检测溶液在pH时钟体系中的浓度不同时，体系所产生的诱导时间的不同，实现对于待检测样品的定量检测；
检测溶液中各组分的摩尔浓度范围为：HCHO 0.05‑0.11mol/L、NaHSO3 0.04‑
0.0625mol/L、Na2SO3 0.004‑0.00625mol/L；
所述待检测样品为K2FeO4溶液。

2.根据权利要求1所述的定量检测方法，其特征在于：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K2FeO4在pH时钟体‑4 ‑3
系中的浓度，纵坐标是诱导时间t；当体系中K2FeO4浓度在1.2×10 mol/L到2.2×10 mol/L之间时，诱导时间t与K2FeO4的浓度之间成一次线性关系，据此实现对试样中K2FeO4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HCHO 0.05mol/L、NaHSO30.05mol/L、Na2SO30.005mol/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：K2FeO4溶液在检测溶液中的可‑4 ‑3
检测的浓度范围为1.25×10 ‑2.0×10 mol/L。

5.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K2FeO4溶液时pH时钟体系的温度被控制在15℃。

说明书

技术领域

[0001] 本发明涉及一种分析检测方法，具体地说是建立“HCHO‑ NaHSO3 ‑ Na2SO3”为底物的pH时钟体系，根据该体系对于不同浓度的K2FeO4的响应不同即诱导时间的不同实现对于高铁酸钾（K2FeO4）的定量分析方法，属于分析化学领域。

背景技术

[0002] K2FeO4是一种无机物，其中心原子Fe以六价存在，在酸性条件下和碱性条件下的标0 2‑ 3+ 0 2‑
准电极电势分别为E (FeO4 /Fe )=2.20V，E (FeO4 /Fe(OH)3)=0.72V，因此，无论在酸性条件，还是碱性条件下K2FeO4都具有极强的氧化性，可以广泛用于水和废水的氧化、消毒、杀菌。因此，K2FeO4是倍受关注的一类新型、高效、无毒的多功能水处理剂。在饮用水的处理过程中，集氧化、吸附、絮凝、沉淀、灭菌、消毒、脱色、除臭等八大特点为一体的综合性能，是其他水处理剂不可比拟的。K2FeO4对于废水中的BOD、COD、铅、镉、硫等具有良好的去除作用，K2FeO4良好的絮凝作用，表现在水中与污染物作用的过程中，经过一系列反应，由六价降至三价，带有不同电荷的中间态。同时，K2FeO4在印染、制革、印刷、造纸、制药、石油工业、石化工业等均具有较好应用潜力。

[0003] 目前，K2FeO4的分析方法有碘量法、亚铬酸盐法、亚砷酸盐法、分光光度法和EDTA滴定法。亚铬酸盐法、亚砷酸盐法所用主要试剂都有较大毒性；分光光度法仅适用于较低含量K2FeO4的测定；EDTA滴定法干扰元素较多且不易去除。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。

发明内容

[0004] 本发明旨在为K2FeO4提供一种新的定量检测方法，即以“HCHO‑ NaHSO3 ‑ Na2SO3”pH时钟体系为检测溶液对K2FeO4进行定量检测的方法，本方法是基于该pH时钟体系对K2FeO4的敏感响应而开发的一种标准曲线（工作曲线）法。具体地说，应用“HCHO‑ NaHSO3 ‑ Na2SO3”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，分别将系列不同浓度的K2FeO4样品溶液等体积加入到pH时钟体系中，根据待检测溶液K2FeO4在pH时钟体系中的浓度不同时，体系所产生的诱导时间的不同，实现对于待检测样品的定量检测。

[0005] 根据K2FeO4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K2FeO4在pH时钟体系中的浓度，纵坐标是诱导时间t，当体系中K2FeO4浓度在1.2×10
4 ‑3
mol/L到2.2×10 mol/L之间时，诱导时间t与K2FeO4的浓度成一次线性关系，据此可以实现对试样中K2FeO4的定量检测。

[0006] 本定量检测方法与现有技术的区别在于，本发明应用“HCHO‑ NaHSO3 ‑ Na2SO3”pH时钟体系作为检测溶液，以及该体系对于不同浓度的K2FeO4的响应不同即诱导时间的不同，实现对于K2FeO4的定量分析。

[0007] K2FeO4在检测溶液（pH时钟体系）中的被检测的浓度范围为1.2×10‑4mol/L到2.2‑3×10 mol/L。

[0008] K2FeO4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14‑17℃范围内任意一个特定的温度。

[0009] 利用上述pH时钟体系，K2FeO4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K2FeO4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：

[0010] 表1：pH时钟体系中各组分的浓度

[0011]HCHO(mol/ L) NaHSO3 (mol/L) Na2SO3 (mol/L)
0.05‑0.11 0.04‑0.0625 0.004‑0.00625

[0012] 表2：pH时钟体系中各组分的最佳浓度

[0013] HCHO(mol/ L) NaHSO3 (mol/L) Na2SO3 (mol/L)0.05 0.05 0.005

[0014] 具体实验步骤如下：

[0015] 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14‑17℃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。

[0016] pH时钟图谱的基本参数包括：

[0017] 诱导时间：从pH时钟体系反应开始到pH突跃所需的时间。

[0018] pH突跃范围：pH突跃开始对应的pH到pH突跃结束对应的pH。

[0019] 2、建立检测溶液中K2FeO4浓度与pH诱导时间之间关系的工作曲线

[0020] 用蒸馏水为溶剂配制浓度为0.125mol/L到2.0mol/L的K2FeO4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‑4 ‑3不同浓度的样品溶液, 使得体系中K2FeO4浓度为1.25×10 mol/L到2.0×10 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K2FeO4浓度不同时，pH时钟体系诱导时间t也不同；以体系中K2FeO4浓度为横坐标，以t为纵坐标作图；当体系中K2FeO4浓度在‑4 ‑3
1.25×10 mol/L到2.0×10 mol/L之间时，pH时钟体系诱导时间t与K2FeO4的浓度成一次线性关系，得到工作曲线。

[0021] 3、对K2FeO4的定量检测

[0022] 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与浓度之间的对应关系，可求得检测体系中K2FeO4的浓度，进而计算出待测试样中K2FeO4的浓度。

实施方案

[0035] 实施例1

[0036] 应用以“HCHO‑ NaHSO3 ‑ Na2SO3”为底物的pH时钟体系作为检测溶液，对K2FeO4进行定量分析。等体积加入不用浓度的K2FeO4样本溶液到pH时钟体系中，建立起检测体系中K2FeO4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K2FeO4的目的，进而计算出待测试样中K2FeO4的浓度。

[0037] (1) 配制检测溶液

[0038] 首先用蒸馏水配制分别配制0.2mol/L的HCHO溶液、0.1mol/L的NaHSO3和0.01mol/L的Na2SO3的混合溶液。向50mL小烧杯中依次加入10.0mL 蒸馏水溶液、20.0mL NaHSO3 ‑ Na2SO3混合溶液、10.0mL 0.2mol/L HCHO溶液，以保证“HCHO‑ NaHSO3 ‑ Na2SO3”pH时钟体系中各组分的浓度为HCHO 0.05mol/L、NaHSO3 0.05mol/L、Na2SO3 0.005mol/L，总体积为40mL，温度被控制在15℃。

[0039] 同时以蒸馏水为溶剂，配制系列不同浓度的K2FeO4样品溶液。

[0040] （2）获得pH时钟图谱

[0041] 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229.2s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 0.5mol/L的K2FeO4样品溶液，使得K2FeO4在检测溶液中的浓度为‑45.0×10 mol/L，加入的K2FeO4使得诱导时间变短为181.5s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 0.33mol/L的K2FeO4样品溶液，使得K2FeO4‑4
在检测溶液中的浓度为3.3×10 mol/L，加入的K2FeO4使得诱导时间变为200.4s如图3所示。图2、图3证实了检测溶液中K2FeO4的浓度不同导致pH时钟体系出现的诱导时间不同。当‑4 ‑3
检测体系中K2FeO4的浓度在1.25×10 mol/L到2.0×10 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。

[0042] （3）定量检测

[0043] 根据K2FeO4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K2FeO4的浓度，纵坐标是诱导时间t，当检测体系中K2FeO4的‑4 ‑3浓度在1.25×10 mol/L到2.0×10 mol/L之间时，诱导时间与K2FeO4的浓度成一次线性关系。据此可以实现对试样中K2FeO4的定量检测。

[0044] 实施例2：

[0045] (1) 配制检测溶液

[0046] 首先用蒸馏水配制分别配制0.2mol/L的HCHO溶液、0.1mol/L的NaHSO3和0.01mol/L的Na2SO3的混合溶液。向50mL小烧杯中依次加入11.0mL 蒸馏水溶液、18.5mL NaHSO3 ‑ Na2SO3混合溶液、10.5mL 0.2mol/L HCHO溶液，以保证“HCHO‑ NaHSO3 ‑ Na2SO3” pH时钟体系中各组分的浓度为HCHO 0.0525mol/L、NaHSO3 0.04625mol/L、Na2SO3 0.004625mol/L，总体积为40mL，温度被控制在15℃。

[0047] 同时以蒸馏水为溶剂，配制系列不同浓度的K2FeO4样品溶液。

[0048] （2）获得pH时钟图谱

[0049] 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227.8s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 1.0mol/L的K2FeO4样品溶液，使得K2FeO4在检测溶液中的浓度为‑31.0×10 mol/L，加入的K2FeO4使得诱导时间变短为127.6s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40μL 0.64mol/L的K2FeO4样品溶液，使得K2FeO4‑4
在检测溶液中的浓度为6.4×10 mol/L，加入的K2FeO4使得诱导时间变为168.5s如图7所示。图6、图7证实了检测溶液中K2FeO4的浓度不同导致pH时钟体系出现的诱导时间不同。当‑4 ‑3
检测体系中K2FeO4的浓度在1.20×10 mol/L到2.2×10 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。

[0050] （3）定量检测

[0051] 根据K2FeO4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K2FeO4的浓度，纵坐标是诱导时间t，当检测体系中K2FeO4的‑4 ‑3浓度在1.20×10 mol/L到2.2×10 mol/L之间时，诱导时间与K2FeO4的浓度成一次线性关系。据此可以实现对试样中K2FeO4的定量检测。

[0052] 实施例3：

[0053] (1) 配制检测溶液

[0054] 首先用蒸馏水配制分别配制0.2mol/L的HCHO溶液、0.1mol/L的NaHSO3和0.01mol/L的Na2SO3的混合溶液。向50mL小烧杯中依次加入8.5mL 蒸馏水溶液、20.5mL NaHSO3 ‑ Na2SO3混合溶液、11.0mL 0.2mol/L HCHO溶液，以保证“HCHO‑ NaHSO3 ‑ Na2SO3” pH时钟体系中各组分的浓度为HCHO 0.055mol/L、NaHSO3 0.05125mol/L、Na2SO3 0.005125mol/L，总体积为40mL，温度被控制在15℃。

[0055] 同时以蒸馏水为溶剂，配制系列不同浓度的K2FeO4样品溶液。

[0056] （2）获得pH时钟图谱

[0057] 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228.5s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 1.7mol/L的K2FeO4样品溶液，使得K2FeO4在检测溶液中的浓度为‑31.7×10 mol/L，加入的K2FeO4使得诱导时间变短为59.4s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 1.3mol/L的K2FeO4样品溶液，使得K2FeO4在‑3
检测溶液中的浓度为1.3×10 mol/L，加入的K2FeO4使得诱导时间变为100.2s如图11所示。
图10、图11证实了检测溶液中K2FeO4的浓度不同导致pH时钟体系出现的诱导时间不同。当检‑4 ‑3
测体系中K2FeO4的浓度在1.24×10 mol/L到2.15×10 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。

[0058] （3）定量检测

[0059] 根据K2FeO4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K2FeO4的浓度，纵坐标是诱导时间t，当检测体系中K2FeO4的‑4 ‑3浓度在1.24×10 mol/L到2.15×10 mol/L之间时，诱导时间与K2FeO4的浓度成一次线性关系。据此可以实现对试样中K2FeO4的定量检测。

附图说明

[0023] 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。

[0024] 图2是实施例1中，加入5.0×10‑4mol/L K2FeO4后，检测溶液（pH时钟体系）pH值随时间变化的图谱。

[0025] 图3是实施例1中，加入3.3×10‑4mol/L K2FeO4后，检测溶液（pH时钟体系）pH值随时间变化的图谱。

[0026] 图4是实施例1中，pH诱导时间t与K2FeO4浓度之间的工作曲线。

[0027] 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。

[0028] 图6是实施例2中，加入1.0×10‑3mol/L K2FeO4后，检测溶液（pH时钟体系）pH值随时间变化的图谱。

[0029] 图7是实施例2中，加入6.4×10‑4mol/L K2FeO4后，检测溶液（pH时钟体系）pH值随时间变化的图谱。

[0030] 图8是实施例2中，pH诱导时间t与K2FeO4浓度之间的工作曲线。

[0031] 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。

[0032] 图10是实施例3中，加入1.7×10‑3mol/L K2FeO4后，检测溶液（pH时钟体系）pH值随时间变化的图谱。

[0033] 图11是实施例3中，加入1.3×10‑3mol/L K2FeO4后，检测溶液（pH时钟体系）pH值随时间变化的图谱。

[0034] 图12是实施例3中，pH诱导时间t与K2FeO4浓度之间的工作曲线。

1一种定量检测高铁酸钾的方法