第36卷，第2期 2016年2月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
水溶液中硫酸根离子的拉曼光谱定量分析
王乾乾，孙槽”
北京大学造山带与地壳演化教育部重点实验室，地球与空间科学学院，北京100871
Vol. 36 ,No. 2 -pp430-435 February2016
摘要拉曼光谱因其具有无损、非接触以及原位的技术优势被广泛应用于科学研究领域。但是，当前拉曼光谱主要应用于定性研究，即根据拉受波数偏移进行物质分子的鉴别，相比之下，拉受光谱定量分析则明显不足。因此，有必要进一步开展拉曼光谱定量方面的研究。根据拉曼光谱原理分析可知，拉曼光谱定量研究应当根据相对强度比进行，也就是在定量化过程中需要选择一个参考系，可以分为内标法和外标法。拉受光谱定量可以根据被测分子与该参考系的拉曼强度比值进行，通过这个方法可以消除测试条件的影响。对水溶液而言，可将液态水的0H伸缩振动作为内标，进行拉受光谱定量分析。本文研究广NaSO-H0， K:S0:-H:0以及NaCI-NaSO4-H:0体系的拉曼光谱特征。通过将水分子的0H伸缩振动（2750～3900 cm一附近)拟合为两个高斯谱峰，并以lo-/Iw为参数来确定溶液中的硫酸根离子浓度，其中Iso2-为硫酸根离子的特征峰强度，I为水的两个高斯谱峰强度之和。实验结果表明，水溶液中SO一浓度与拉受强度比 Iso-/Iw之间有较好的线性关系，其中，R=0.99773，符合定量要求。据此，本文应用拉曼光谱定量分析，
建立了一种相对快速、准确测量水溶液中SO-浓度的方法。关键词拉受光谱；定量；相对强度；硫酸根
中图分类号：0657.3文献标识码：A
引言
DOI : 10. 3964 /j- issn. 1000-0593(2016 )02-0430-06
目前，测定海水中硫酸根含量最常用的方法为离子色谱法，但是在测试前需对海水样品进行稀释、过滤，破坏了原始样品，为测量结果带来了一定的系统误差。因此，建立一
拉曼光谱因其无损、非接触、原位的优势，被广泛应用于自然科学研究领域中。但是，目前拉曼光谱主要应用于定性研究，即根据拉曼波数的偏移进行物质种类的鉴别。相比之下，定量方面的研究明显不是。因此，有必要进一步加强拉曼光谱的定量研究工作。
硫酸根产泛存在于自然界中，不仅在流体包表体中很带见，而且在地下水、地表水以及海水中的分布范围也很广。研究表明，成矿流体中的某些酸根离子（如CI-，SO-)对成矿元素的溶解、迁移和沉淀起了非常重要的作用。因此， SO一和CI含量的比值常被地质部门作为普查硫化物矿床的主要标志之一。不仅如此，硫酸根与水合物的赋存关系已成为天然气水合物地球化学异常研究的重要组成部分。线性的、健的硫酸梯度以及浅的硫酸盐-甲烷界面被认为是天然气水合物可能存在的标志。因此，海水中硫酸根含量作为天然气水合物孔隙水中的重要参数之一，定量确定其浓度具有重要意义，
收稿日期：2014-09-26，修订日期：2014-12-28
基金项目：国家自然科学基金项目（41373057)资助
种准确、快速测定硫酸根离子含量的方法，不仅对探寻硫化物矿床有着重要的意义，而且对探究海水中水合物的分布有一定的参考价值。
近年来，拉受光谱的定量分析受到国内外学者越来越多的重视，并相继开展了相关研究。国际上有学者率先利用拉受光谱实现广对海水中硫酸根离子浓度的测定，并获得广一定的检测限度[2]。Rull等[3]以硫酸根离子981cm-附近的拉受位移为参数，确定广室温下不同碱金属硫酸盐溶液的浓度。结果表明，这两者之间有较好的线性关系，但是每一种碱金属硫酸盐溶液的拟合直线都不尽相同；Murata等"用高氯酸作为内标对盐水中的硫酸根进行广拉受定量研究，但是检测上限为0.04mol·L-1。国内学者则结合使用仪器的特征，建立了常温或冷冻条件下硫酸根离子定量分析的工作曲线。陈勇等5采用特征峰强度比值法研究了Na:SOt溶液的浓度与危（危三/w，为硫酸根特征峰强度，为水在3400cm处的拉曼峰强度）之间的关系，结果表明这两
作者简介：王乾乾，1990年生，北京大学地球与空间科学学院硕士研究生
*通讯联系人e-mail：QiangSun@pku.edu.cn
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