[发明专利]一种测定过氧化氢中氧同位素组成的方法

说明书

本发明公开了一种测定过氧化氢中氧同位素组成的方法，在高纯惰性气体环境条件下操作，先将羟基自由基捕获剂苯甲酸与待测过氧化氢样品混合，然后加入催化剂，催化过氧化氢解离为羟基自由基，与苯甲酸反应生成对羟基苯甲酸，再通过高效液相色谱‑质谱联用测定，利用对羟基苯甲酸在不同质荷比处的积分面积计算过氧化氢中氧同位素的百分比值。本方法具有结果准确，操作简单，耗时短等优点。

技术领域

本发明属于分析方法技术领域，具体涉及一种测定过氧化氢中氧同位素组成的方法。

背景技术

氧元素有三种稳定同位素，相对原子量分别为16、17和18，即：¹⁶O、¹⁷O、¹⁸O，丰度(原子含量)分别为¹⁶O：99.762％；¹⁷O：0.038％；¹⁸O：0.200％。在过氧化氢的工业生产、水污染治理中的高级氧化技术和自然界的形成过程中，合成原料或反应物的氧元素组成也体现在生成的过氧化氢的氧同位素组成中，在过氧化氢产品的质量控制方面，或将过氧化氢应用于同位素示踪技术时，有必要了解过氧化氢的氧同位素组成。

目前，现有分析过氧化氢中氧同位素的方法主要是：通过高锰酸钾催化过氧化氢分解为氧气，再用分子筛进行低温纯化，直接进行质谱分析(Savarino and Thiemens,1999)，或转化为二氧化碳进行质谱分析(Holt and Kumar,1987)。但这些方法需搭建专门的氧气收集系统，要求密闭性良好，足以达到并维持高真空状态(低于10^–6Pa)，且方法较为繁锁，抗干扰性差，耗时长，要求测试人员专业技术强且经验丰富。

发明内容

本发明的目的是提供一种测定过氧化氢中氧同位素组成的方法，以解决现有技术中传统测试技术需采用复杂的前处理装置和专业同位素分析测试技术，抗干扰性差，耗时长，且难以测得直接过氧化氢(H₂O₂)的氧同位素组成的问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种测定过氧化氢中氧同位素组成的方法，包括以下步骤：

步骤1，混合羟基自由基捕获剂

将待测样品的过氧化氢浓度稀释，与苯甲酸溶液混合，用惰性气体对混合溶液进行曝气处理，放入惰性气体环境中平衡；所述混合溶液中同时含有羟基自由基捕获剂和过氧化氢，通过高效液相色谱-质谱联用测定该溶液中对羟基苯甲酸在质荷比为137和139处的积分面积，获得空白样品的低背景信号；

步骤2，催化分解过氧化氢

在惰性气体环境中，将催化剂氯化亚铁溶液加入所述步骤1制备的混合溶液中，过氧化氢分解产生的羟基自由基·^16/18OH与苯甲酸BA反应，生成在苯环对位含–^16/18OH的对羟基苯甲酸p-HBA，化学反应方程式如下；

Fe²⁺+H₂^16/18O₂→Fe³⁺+·^16/18OH+OH^-  (式1)

·^16/18OH+BA→p-HBA  (式2)

步骤3，过氧化氢的氧同位素组成测定

将所述步骤2中制备的反应溶液从惰性气体环境中取出，通过高效液相色谱-质谱联用测定对羟基苯甲酸在质荷比为137和139处的积分面积，扣除所述步骤1中获得的空白样品背景信息，通过比较含–¹⁶OH的对羟基苯甲酸在质荷比为137处和含–¹⁸OH的对羟基苯甲酸在质荷比为139处的积分面积，计算得出过氧化氢中氧同位素的百分比值。