濁點萃取-石墨爐原子吸收光譜法測定環(huán)境樣品中的痕量鎘

濁點萃取-石墨爐原子吸收光譜法測定環(huán)境樣品中的痕量鎘

1廢水處理一般方法:分離-萃取法co-ro鎘是環(huán)境污染中毒性最高的因素之一。即使是低濃度的鎘，也會對動物、植物和人類產(chǎn)生強烈的毒性，并會累積在體內(nèi)。鎘是聯(lián)合國糧農(nóng)組織和世界健康組織(FAO/WHO)所確定的第三位優(yōu)先研究的污染物,是環(huán)境科學和生命科學中重點監(jiān)控的元素之一。因此,為了監(jiān)測環(huán)境樣品中鎘含量,需要建立靈敏、簡便、快速的分析方法。對于鎘含量很低的樣品,則需要采用分離富集技術(shù)對鎘進行富集。濁點萃取法是近年發(fā)展起來的一種環(huán)保型的液-液萃取技術(shù),它不使用揮發(fā)性有機溶劑,不污染環(huán)境。此方法利用表面活性劑特殊的相行為,通過改變實驗參數(shù)(如溶液的pH值、離子強度、溫度等)引發(fā)相分離,將疏水物質(zhì)與親水物質(zhì)進行分離。與傳統(tǒng)的液-液萃取法相比,此方法具有經(jīng)濟、安全、簡便等優(yōu)點。另外,可以通過選擇螯合劑來提高濁點萃取法的選擇性。目前,濁點萃取法已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于生物樣品、環(huán)境樣品的分離分析及痕量金屬分離富集。濁點萃取的表面活性劑主要是非離子型表面活性劑,如:TritonX-45、TritonX-114、TritonX-100及PONPE7.5等。相比而言,TritonX-100具有萃取效果好、易于分離、價格低廉等優(yōu)點。本實驗以8-羥基喹啉為螯合劑,TritonX-100為表面活性劑,濁點萃取富集環(huán)境樣品中的鎘,并用石墨爐原子吸收光譜法測定了富膠束相中的鎘。2實驗部分2.1cd標準儲備液和標準工作溶液AAnalyst800原子吸收光譜儀(PerkinElmer公司),定量測定選取228.8nmCd共振線以及0.7nm通帶寬度,石墨爐升溫程序選擇儀器廠商推薦的標準程序;HH-1型恒溫水浴鍋(江蘇國華電器有限公司);LD-4型大容量離心機(江蘇億通電子有限公司);PB-20酸度計(北京賽多利斯科學儀器有限公司)。Cd系列標準溶液由濃度為1000mg/LCd標準儲備液(國家鋼鐵分析研究總院)逐級稀釋得到;1%(m/V)8-羥基喹啉溶液:準確稱取1.000g8-羥基喹啉(HOX),溶于0.1mol/LHCl中,以水定容至100mL;10%(V/V)TritionX-100水溶液;含1%(V/V)HNO3的甲醇。1%NH4H2PO4(m/V)溶液作為石墨爐原子吸收測定Cd的基體改進劑。所用試劑的純度至少為分析純;實驗用水通過Milli-Q系統(tǒng)(Millipore公司)制得。2.2茶葉中hno3含量的測定(1)水樣湖水樣和深井水樣采集到1LPTFE瓶后,立刻以0.45μm的濾膜過濾,并以1%HCl調(diào)節(jié)pH,于4℃保存待測。(2)植物樣品準確稱取0.1000g茶葉樣品于燒杯中,加入4mL濃HNO3,蓋上表面皿,于180℃電熱板上加熱至樣品完全溶解。然后移開表面皿,繼續(xù)加熱蒸干溶液以除盡HNO3,加入5mL25%HCl,溫和加熱數(shù)分鐘直至溶液澄清。最后將所得的溶液轉(zhuǎn)移至25mL容量瓶中,以水定容至刻度,于4℃保存待測。2.3-羥基羥基羥基移取8mL一定濃度的Cd標準溶液或樣品溶液于15mL尖底離心管中,加入10%TritionX-100溶液0.2mL,1%8-羥基喹啉溶液0.1mL,以稀HCl和NaOH溶液調(diào)節(jié)pH為8~9,水定容至10mL。擰緊離心管蓋子,將溶液充分振蕩混勻后,于80℃水浴加熱15min。加熱結(jié)束后,立即趁熱以高速離心機(3000r/min)離心。再將離心管置于冰水中冷卻3min,以注射器移除上層水相,富膠束相中加入0.3mL含1%HNO3的甲醇,該富膠束相溶液保存于4℃待測。加入甲醇是為了降低富膠束相的粘度。3結(jié)果與討論3.1不同ph值對cd濁點萃取效率的影響濁點萃取時,金屬離子首先與螯合劑形成具有足夠疏水性的金屬螯合物,然后金屬螯合物被萃取于少量的富表面活性劑相中。pH值影響螯合物的形成,因此對金屬離子的濁點萃取效率影響很大。圖1為不同的pH值對Cd濁點萃取效率的影響,實驗中固定8-羥基喹啉濃度為0.01%,Trition-100濃度為0.2%,加熱溫度為80℃,加熱時間為20min。由圖1可以看出,當pH在1~3時,Cd原子吸收的吸光度很低;當pH在4~10范圍變化時,吸光度隨pH增大而增加;當pH>8時,吸光度基本達到穩(wěn)定。這是因為HOx在水溶液中呈兩性,在酸性溶液中形成H2Ox+,在堿性溶液中形成Ox+,Ox-更易與Cd螯合。因此實驗中控制pH為8~9。3.28-羥基喹啉親水性實驗圖2是螯合劑8-羥基喹啉濃度對萃取的影響。實驗中固定TritionX-100濃度為0.2%,在80℃下加熱20min,其它條件為優(yōu)化值。結(jié)果表明:當8-羥基喹啉在0.001%~0.010%(m/V)范圍內(nèi)變化時,吸光度逐漸增至最大;在0.010%~0.015%(m/V)范圍內(nèi)吸光度保持穩(wěn)定。因為8-羥基喹啉的親水性較強,所以濃度過高時對分析結(jié)果無明顯影響。實驗確定8-羥基喹啉的濃度為0.01%(m/V)。3.3tritionx-100濃度的影響為了便于相分離,宜選擇濁點溫度在100℃以下的表面活性劑,本實驗所選用的TritionX-100的濁點約65℃。表面活性劑濃度不僅影響著濁點萃取分離的效果,而且決定富集膠束相體積的大小,從而影響富集效率。實驗考察了TritionX-100濃度對萃取的影響,加熱溫度為80℃,加熱20min,其它條件為優(yōu)化值,結(jié)果見圖3。由圖3可見,分析信號在TritionX-100濃度為0.2%(V/V)時最大,原因可能是TritionX-100濃度低時,萃取不完全;當TritionX-100濃度大于0.2%(V/V)時,相分離后的富膠束相的體積增大,從而降低了富集倍數(shù)。實驗中選擇TritionX-100濃度為0.2%(V/V)。3.4水浴溫度和離心時間考察了加熱溫度對分析的影響。恒定水浴加熱時間為20min,其它條件為優(yōu)化值。TritionX-100的濁點溫度約為65℃。當水浴溫度略高于65℃時,雖然加熱時溶液出現(xiàn)渾濁,但離心過程中溶液溫度降低導致膠束相再次溶解于水相。實驗表明,當溫度從70℃增加到85℃時,分析信號隨著溫度的增加而增強,在80℃時基本保持穩(wěn)定。這也說明8-羥基喹啉與Cd生成的螯合物穩(wěn)定性較好,于85℃加熱20min也不會分解。所以本實驗水浴溫度選擇為80℃?？疾炝思訜釙r間對萃取的影響。實驗表明,當加熱時間在10~15min變化時,信號強度隨著時間的延長而增強;在15~20min變化時,信號強度基本保持穩(wěn)定;當加熱時間>25min后,信號強度隨著時間的延長而明顯降低,其原因可能是形成的Cd-8-Oxine螯合物分解導致富膠束相中的Cd含量降低。因此水浴加熱時間選擇為20min。恒定離心速度為3000r/min,考察了離心時間從3~9min變化時對分析的影響。結(jié)果表明,當離心4min時,富膠束相即完全分離。當離心時間繼續(xù)延長時,隨著溶液溫度的緩慢降低,部分表面活性劑相又重新溶解于水相中,從而導致濁點萃取效率下降。因此選擇離心速度為3000r/min,離心時間為4min。3.5萃取金屬離子的影響濁點萃取時,其它能與螯合劑發(fā)生反應(yīng)生成疏水性螯合物的金屬離子會同時被萃取于富膠束相中,這些金屬離子與螯合劑的競爭反應(yīng)會影響此方法的應(yīng)用。考察了11種能與8-羥基喹啉螯合的金屬離子對萃取Cd2+影響,結(jié)果見表2。由表2可見,在大部分外來離子存在時,回收率結(jié)果很好,不影響Cd的測定。3.6工作曲線、檢出限對濃度為0.05μg/LCd標準溶液富集后連續(xù)測定6次,測定結(jié)果的RSD為3.9%;以平行6次流程空白測定的標準偏差的3倍定義為方法檢出限,其值為2.5ng/L;Cd工作曲線的線性范圍為0.025~0.2μg/L;富集因子定義為富集后得到的標準曲線的斜率與未富集時所得標準曲線斜率的比值,本實驗對樣品溶液的富集因子為17。3.7加標回收率和標準樣品的測定結(jié)果以所建立的CPE-GFAAS方法測定了長春市南湖水樣和實驗室用自來水(深井地下水)中Cd的含量,并進行