c00115

Simultaneous Determination of Fe³⁺and Al³⁺ by Kalman
Filter-Chromazurol S(CAS)Spectrophotometry

XU Hongwen, Wu Xuran, Li Jun, Liuhang
(Department of Applied Chemistry,Yantai University,Yantai,264005)

Abstract This article reported Kalman Filter(KF) spectrophotometric method for simultaneous determination of Fe³⁺ and Al³⁺with CAS. The synthetic samples were determined with this method and satisfactory results were obtained.
Key words Kalman Filter(KF), Spectrophotometry, Chromazurol S(CAS), Simultaneous Determination of Iron and Aluminum.
摘要本文采用卡尔曼滤波递推算法，利用铬天青S(CAS)与Fe³⁺和Al³⁺同时显色分光光度测定，其合成试样测定结果良好。
关键词 卡尔曼滤波分光光度法铬天青S(CAS) 铁和铝的同时测定

卡尔曼滤波分光光度法同时测定铁和铝

徐洪文邬旭然李军刘航
(烟台大学应用化学系烟台 264005)

符合Beer定律的多组分体系其吸光度值具有加合性：

(1)

式中A(l_K)为组分i在波长l_k下的吸光度值，E_k(l_k)为组分i在波长l_k下的吸光系数，C_i为试样中i物种的含量。
卡尔曼滤波递推算法^[1]的思想就是在最小均方误差准则下，利用一个校正项对前次浓度估计值进行校正，这个校正项就是，从而构成一个当前浓度估计值。尔后再继续校正当前的浓度估计值。又求出新的浓度估计值，依次递推，直到求出满足初始条件的值。故有下式

(2)

校正项中K(l_K)为卡尔曼增益矩阵，可根据具体要求由给定的初始值计算。
    文献^[2]报导了CAS—CTMAB法测定 Fe³⁺,Ga³⁺和Al³⁺。本文仅用CAS法同时测定 Fe³⁺和Al³⁺，并用卡尔曼滤波递推算法计算，其准确度十分满意。此二元体系与文献^[2]比较，其pH值、Fe³⁺和Al³⁺的最大吸收波长选择都有较大变化，并给出了Ga³⁺，Cu²⁺等干扰离子影响范围。
1 实验部分
1.1 主要试剂与仪器
    铝标准溶液100mg/mL , 铁标准溶液50mg/mL,铬天青S(CAS)0.05% ,HAc—NaAc缓冲溶液()1mol/L。
VIS—723型分光光度计(上海第三分析仪器厂)，pHS—3C型酸度计(杭州万达仪器仪表厂)，PC386微机。
1.2 实验方法
    在50mL容量瓶中，依次加入一定量的金属离子溶液，5mL CAS，调节酸度后加入5mL HAc－NaAc缓冲溶液,用去离子水稀释至刻度，摇匀，放置1min，以试剂空白作参比，在波长520～600nm范围内，波长间隔2nm，测定吸光度。其试样测定方法相同。
2 结果与讨论
2.1 吸收曲线
    按实验方法，分别作吸收曲线得知，Fe³⁺－CAS配合物最大吸收峰在574nm，Al³⁺－CAS配合物最大吸收峰在550nm。因此，测定Fe³⁺和Al³⁺混合样品时其波长范围选择在520－600nm。
2.2 酸度选择
    按实验方法，调整pH值分别为3.5,4.0,4.5,5.0,5.5,6.0，发现时，吸光度值为最大。再增加pH值，吸光度变化不大；当pH<4.6时，吸光度值随pH值减小而明显减小。
2.3 显色时间
    Fe³⁺—CAS配合物和Al³⁺—CAS配合物在十分钟后显色趋于稳定。其吸光度值在3h以内变化极小。
2.4 线性范围
    Fe³⁺—CAS配合物和Al³⁺—CAS配合物在各自最大吸收峰下，绘制工作曲线，表明0～40mg/50ml(Fe³⁺)，0～14m g/50ml(Al³⁺)服从Beer定律。实验还表明，铝铁混合试样其吸光度的加和性良好。
2.5 干扰离子的影响
    在本实验条件下，同时测定35mg/50ml(Fe³⁺)和10mg/50ml(Al³⁺)，下列共存离子(以mg/50ml计)Ca²⁺(1.0),Ga³⁺(0.005),Cu²⁺(0.008),In³⁺(0.005), Mg²⁺(0.2),Ni²⁺(0.015),Cd²⁺(0.04),Cr³⁺(0.008),Zn²⁺(0.02),Pb²⁺(0.04),Se²⁺(0.01),Co²⁺(0.04),Sn²⁺(0.004),Mn²⁺(0.08),Cl^-,SO₄^2-,NO^-₃等不干扰测定。
2.6 样品分析
    取不同量的Fe³⁺和Al³⁺配成标准混合试样(并加适量干扰离子)，进行回收实验，结果见表1。

表1 Fe³⁺和Al³⁺标准混合试样分析结果

编号	标准含量/mg		测得含量/mg		回收率/%
	Al	Fe	Al	Fe	Al	Fe

1	2.00	30.00	2.02	29.69	101.0	98.97
2	2.50	27.00	2.53	27.43	101.2	101.6
3	3.00	24.00	2.97	23.65	99.0	98.5
4	4.50	21.00	4.35	20.90	96.7	99.5
5	5.00	18.00	5.06	18.50	101.2	102.8
6	5.50	15.00	5.68	15.38	103.2	102.5
7	6.00	12.00	5.86	12.15	97.7	101.3
8	7.50	9.00	7.55	8.90	100.7	98.9
9	8.00	6.00	8.18	5.85	102.2	97.5
10	9.00	3.00	9.30	3.15	103.3	105.0

由表1可知，采用卡尔曼滤波分光光度法同时测定Fe³⁺和Al³⁺，其结果是满意的。
3 参考文献
[1] Poulisse, H. N. J., Anul. Chem. Acta, 1979,112,361.
[2] 彭平,李金和,李志良.卡尔曼滤波分光光度法用于铝、镓和铁的同时测定分析化学1990，18(1)42-45.

徐洪文 男，50岁，教授，从事化学计量学研究。1999-11-11收稿，2000-11-16修回。