離子液體[Bmim]PF6萃取-火焰原子吸收法測(cè)定水中痕量鎘

1 引 言

化學(xué)工業(yè)排放的廢水含有大量金屬鎘，對(duì)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重危害，因而環(huán)境水樣中痕量鎘的準(zhǔn)確測(cè)定具有重要意義。目前，常用原子吸收光譜法[1]測(cè)定痕量的鎘，但由于環(huán)境水樣中鎘的含量低且樣品復(fù)雜，為了提高分析方法的靈敏度和選擇性，樣品的預(yù)分離與富集至關(guān)重要。液-液萃取是一種常用的預(yù)分離與富集方法，但常用有機(jī)溶劑作萃取劑，易帶來(lái)二次污染。離子液體是一種無(wú)毒、無(wú)污染、不揮發(fā)的“綠色溶劑”[2]，具有安全、高效、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)[3]，已萃取分離了多種金屬離子[4，5]。本實(shí)驗(yàn)以雙硫腙（H2Dz）為螯合劑，以離子液體1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽（[Bmim]PF6）為萃取劑。用火焰原子吸收光譜法（FAAS）測(cè)定了離子液體相中的Cd，建立了痕量Cd的分離與分析方法，并應(yīng)用于環(huán)境水樣的分析。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 儀器和試劑 TAS2986 型原子吸收分光光度計(jì)（北京普析通儀器有限責(zé)任公司），鎘空心陰極燈（北京有色金屬研究總院）；燈電流0.4 mA；分析線(xiàn)波長(zhǎng)：228.6 nm；燃燒器高度：4.0 mm；燃燒器位置：1.0 mm，光譜帶寬：0.4 nm；燃?xì)饬髁浚邯?200 mL/min；燃?xì)饨M成：空氣-乙炔。 pHS-4型智能酸度計(jì)（江蘇江分電分析儀器有限公司）；BN0828電子分析天平（上海民橋精密科學(xué)儀器有限公司）；802型離心沉淀器（上海手術(shù)器械廠(chǎng)）。1.0 g/L Cd標(biāo)準(zhǔn)溶液（國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心）；H2Dz溶液：取適量H2Dz，用無(wú)水乙醇配制成0.1%溶液，避光保存（在72 h內(nèi)有效）；離子液體1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽（[Bmim]PF6，上海成捷化工公司）；實(shí)驗(yàn)用水為二次蒸餾水。

2.2 實(shí)驗(yàn)方法 取適量Cd標(biāo)準(zhǔn)溶液于50 mL比色管中，加入 3 mL雙硫腙-乙醇溶液，以氨-氯化氨緩沖溶液調(diào)至pH 8，加水至50 mL，振蕩搖勻，加入0.5 mL離子液體，振蕩3 min，以3000 r/min離心10 min，棄去上層水相，取下層離子液體相，直接進(jìn)樣，采用火焰原子吸收法測(cè)定Cd。

3 結(jié)果與討論

3.1 溶液的酸度對(duì)Cd萃取率的影響 溶液的pH值決定疏水性螯合物的形成，只有Cd-H2Dz螯合物才能被萃取至離子液體相。圖1為不同pH值條件下，離子液體對(duì)Cd- H2Dz螯合物萃取率。[Bmim]PF6對(duì)螯合物的萃取率在一定pH值范圍內(nèi)隨pH值的增大而增加；在pH 7～8時(shí)，一次萃取率＞96%。這是因?yàn)樵趐H 7～8的弱堿性條件下，Cd與H2Dz能生成疏水性螯合物，該螯合物易溶解于離子液體中，能夠有效萃取至疏水性離子液體[Bmim]PF6相; pH＞8時(shí)，萃取率迅速下降。這是由于在強(qiáng)堿性條件下，Cd- H2Dz螯合物不穩(wěn)定。本實(shí)驗(yàn)選取pH 8 為萃取Cd的最佳酸度。

3.2 雙硫腙的用量和萃取時(shí)間對(duì)Cd萃取率的影響

H2Dz作為螯合劑，其用量對(duì)形成螯合物有一定影響。要保證水相中Cd萃取完全，H2Dz一定要過(guò)量。在pH 8時(shí)，加入不同體積的H2Dz，考察了H2Dz的用量對(duì)萃取率的影響，結(jié)果如圖2所示。當(dāng)H2Dz（0.1%，w/V）的體積由0.5 mL逐漸增大到3.5 mL時(shí)，萃取率迅速增大；當(dāng)H2Dz的體積超過(guò)3.5 mL時(shí)，萃取率不再變化。本實(shí)驗(yàn)選擇加入3.5 mL H2Dz（0.1%，w/V）溶液。當(dāng)萃取時(shí)間為2 min時(shí)，Cd的一次萃取率最大，本實(shí)驗(yàn)中萃取時(shí)間選擇為3 min。

3.3 離子液體加入量對(duì)Cd萃取率的影響 在萃取體系中分別加入0.2， 0.5， 1.0和2.0 mL離子液體，考察離子液體的用量對(duì)萃取率的影響。當(dāng)加入0.2 mL [Bmim]PF6時(shí)，離心后離子液體相體積過(guò)少，不易于分離；當(dāng)加入0.5

References

1 XU Wan-Zhen， YU Shen-Luan， LIU Ai-Qin， YAN Yong-Sheng（徐婉珍， 余神鑾， 劉艾芹， 閆永勝）. Spectroscopy and Spectral Analysis（光譜學(xué)與光譜分析）， 2009， 29（2）: 522～525

2 CHENG De-Hong， CHEN Xu-Wei， SHU Yang， WANG Jian-Hua（程德紅， 陳旭偉， 舒 楊， 王建華）. Chinese J. Anal. Chem.（分析化學(xué)）， 2008， 36（9）: 1187～1190

3 Luo H M， Dai S， Peter V. Anal. Chem.， 2004， 76（10）: 2773～2779

4 AjiokaT， Oshima S， Hirayama N. Talanta， 2008， 74（4）: 903～908

5 Germani R， Vincenza M， Savelli G， Spreti N. Tetrahedron Letters， 2007， 48（10）: 1767～1769

6 CHEN Li-Ming， FU Hai-Kuo， MENG Hao （陳麗明， 付海闊， 孟 皓）. Chinese J.Anal. Chem.（分析化學(xué)）， 2010， 38（9）: 1299～1304

Determination of Trace Cadmium in Water by Flame Atomic

Absorption Spectrometry/with Ionic Liquid Extraction

WANG Liang1， LI Qing1， YAN Yong-Sheng2， CUI Yun-Cheng*1

1（College of Chemistry， Jilin Normal University， Siping 136000）

2（College of Chemistry and Chemical Engineering， Jiangsu University， Zhenjiang 212013）



Abstract A novel method for the separation and determination of trace cadmium in environmental water sample by flame atomic absorption spectrometry （FAAS） with ionic liquid extraction was proposed. When the acidity of the solvent was pH 8， ionic liquid 1-butyl-3-methylimi dazolium hexafluorophosphate （［Bmim］PF6） was used as extractant， dithizone as the chelant， the sample was extracted for 3 min and determined by FAAS. The research result indicated that under optimum conditions， there was favorable linearity relation between 0.15 and 58.2