摘要
锌离子是一种重要微量元素，黄腐酸锌不仅含有黄腐酸的多种活性官能团，而且能够为人体植物牲畜生长提供大量的锌元素。本文使用黄腐酸分别与氧化锌和七水硫酸锌反应制备黄腐酸锌，探究制备工艺条件对黄腐酸锌产率影响，并测定黄腐酸与锌离子的反应动力学，使用现代仪器表征黄腐酸和黄腐酸锌，探究锌离子在黄腐酸的结合位点，以量子化学为基础构建黄腐酸锌结构式，为黄腐酸锌的应用提供更多结构信息和研究思路。 在水浴加热条件下分别使用氧化锌和七水硫酸锌与黄腐酸混合制备黄腐酸锌。在单因素实验中探究出氧化锌和黄腐酸制备黄腐酸锌适宜条件，并设计三因素响应曲面实验，得出二次多项式模型影响显著，其中氧化锌与黄腐酸的质量比对黄腐酸锌产率影响显著，反应温度和时间对产率存在交互作用，优化制备条件为质量比0.746、反应时间75.6min和反应温度62.76℃，在此条件下制备黄腐酸锌产率为62.34%。在单因素实验中探究七水硫酸锌和黄腐酸制备黄腐酸锌的适宜条件，设计三因素五水平正交实验，得出反应温度对黄腐酸锌产率影响显著，质量比和反应时间影响不显著，优化出制备条件为七水硫酸锌与黄腐酸的质量比为4∶1，时间为180min和温度80℃，在此条件下黄腐酸锌的产率为39.6%。 在黄腐酸与锌离子反应动力学中，随着时间延长，黄腐酸对锌离子结合量逐渐增加并迅速达到平衡，使用准二级反应动力学拟合，拟合度达到0.99，表明黄腐酸与锌离子反应存在化学键，计算反应活化能Ea为20.55kJ/mol。在不同反应平衡条件下，随着黄腐酸用量增加，每克黄腐酸对锌离子结合量逐渐降低；反应温度增加使得黄腐酸对锌离子结合量逐渐增加；随着反应体系pH增加，黄腐酸对锌离子结合量先增加后降低。溶液中硫酸钠浓度逐渐增加会降低黄腐酸对锌离子的结合量。随着锌离子初始浓度逐渐增加，黄腐酸对锌离子结合量逐渐增加，使用Freundlich模型拟合数据，得出黄腐酸与锌离子结合不是单层吸附结合过程。 利用元素分析、酸性官能团、红外光谱分析、紫外可见光谱分析、13C核磁共振谱仪和X射线光电子能谱仪表征黄腐酸和黄腐酸锌，得出黄腐酸的羧基、羟基、羰基、氨基和巯基等官能团与锌离子发生结合，转变成黄腐酸锌。 通过黄腐酸分析表征，构建出平均500分子量大小黄腐酸模型，计算出红外谱图和实际谱图峰位基本吻合。结合对黄腐酸锌表征分析，在黄腐酸与锌离子反应计量比为1∶1和2∶1条件下构建腐酸锌结构式，以能量最低原理，构建出合理的黄腐酸锌结构模型。
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