濁點(diǎn)萃取―火焰原子吸收光譜法測定水樣中的微量銅

胡 霞,陳貞干,陳遠(yuǎn)道

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濁點(diǎn)萃取―火焰原子吸收光譜法測定水樣中的微量銅

胡 霞,陳貞干,陳遠(yuǎn)道

(湖南文理學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院, 湖南 常德, 415000)

研究了濁點(diǎn)萃取—火焰原子吸收光譜法測定微量銅. 以PAN作為銅的絡(luò)合劑, 以Triton X-100為表面活性劑進(jìn)行濁點(diǎn)萃取. 探討了影響濁點(diǎn)萃取的因素, 如溶液的pH, 絡(luò)合劑的濃度, 表面活性劑的濃度, 緩沖溶液的濃度, 加入表面活性劑后的平衡溫度和時間. 該方法具有低毒、高效、安全、簡便等特點(diǎn), 并用于自來水、湖水、江水、雨水中微量銅的測定, 回收率在90.0%～96.4%之間, 方法可行.

銅; 濁點(diǎn)萃取; 分離; 火焰原子吸收

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展, 在進(jìn)行地質(zhì)、生物、環(huán)境等樣品的分析時, 經(jīng)常要求測定ng/mL甚至pg/mL級的痕量元素, 雖然原子光譜分析技術(shù)具有很高的靈敏度, 但要直接測定這些試樣中的痕量組分往往會遇到困難, 有時甚至是不可能的. 為了適應(yīng)現(xiàn)代分析科學(xué)發(fā)展的需要, 近年來, 化學(xué)工作者開發(fā)了固相萃取、膜萃取、超臨界液體萃取等新型萃取技術(shù)[1-3]. 對樣品的分離富集, 濁點(diǎn)萃取法[4](Cloud Point Extraction簡稱CPE)是近年來出現(xiàn)的一種新興的環(huán)保型液-液萃取技術(shù); 它不使用揮發(fā)性有機(jī)溶劑, 不對環(huán)境造成污染[5]. 它以中性表面活性劑膠束水溶液的溶解性和濁點(diǎn)現(xiàn)象為基礎(chǔ), 通過改變實(shí)驗(yàn)參數(shù)引發(fā)相分離, 將疏水性物質(zhì)與親水性物質(zhì)分離, 以達(dá)到對樣品的預(yù)富集.

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

TAS-986原子吸收分光光度計(北京普析通用儀器有限責(zé)任公司)以及銅空心陰極燈, 銅標(biāo)準(zhǔn)溶液(100 μg/mL, 國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心), 銅工作溶液由標(biāo)準(zhǔn)儲備液稀釋. PAN(上?；瘜W(xué)試劑公司)配制成0.01 mol/L的乙醇溶液; 8-HQ(上海山浦化工有限公司)配制成0.01 mol/L的溶液; PAR(上海化學(xué)試劑站中心化工廠)配制成0.01 mol/L的乙醇溶液; Triton X-100(sigma公司, 進(jìn)口分裝)配制成50 g/L的水溶液. pH為9.0的緩沖溶液(H3BO3-NaOH), 其他試劑均為分析純, 實(shí)驗(yàn)用水為二次蒸餾水.

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

準(zhǔn)確移取一定量的工作溶液(100 μg/mL)于10.0 mL刻度離心試管中, 依次加入10-3mol/L的螯合劑0.15 mL, 50g/L的Triton X-100溶液2.0 mL, 0.6 mLpH為9.0的緩沖溶液. 用蒸餾水稀釋至10.0 mL, 搖勻, 置于95 ℃恒溫水浴中, 加熱3 h后趁熱以3 600 r/min離心5 min, 在冰浴中冷卻至0 ℃, 使表面活性劑相變成粘滯的液相, 與水相明顯分相, 棄去水相. 將表面活性劑相以含0.1 mol/L硝酸的甲醇溶解, 振蕩, 蒸餾水定容至5.0 mL, 搖勻, 靜置后直接用原子吸收分光光度計進(jìn)行測定.

1.3 樣品測定

將自來水、湖水、江水、雨水水樣用0.45 μm孔徑的濾膜過濾以除去懸浮在水中的微粒, 貯于6 ℃的冰箱中. 取5 mL水樣, 依次加入10-3mol/L的螯合劑0.15 mL, 50 g/L 的Triton X-100溶液2.0 mL, pH為9.0的緩沖溶液0.6 mL, 按上述實(shí)驗(yàn)方法操作, 測定銅的含量.

2 結(jié)果與討論

2.1 絡(luò)合劑的選擇及pH值的影響

濁點(diǎn)萃取金屬離子時, 需要選擇合適的絡(luò)合劑與金屬離子形成疏水性螯合體, 而絡(luò)合物的形成主要受到pH值的影響. 因此, 實(shí)驗(yàn)中考察了8-HQ、PAR、PAN分別與銅離子在pH值不同, 其它條件相同的情況下, 濁點(diǎn)萃取的萃取率(結(jié)果見圖1). 結(jié)果表明在濁點(diǎn)萃取方法中, 選擇以PAN 作為絡(luò)合劑, pH選擇控制在9.0為宜.

圖1 不同絡(luò)合劑對銅濁點(diǎn)萃取率的影響

2.2 絡(luò)合劑用量的影響

為了提高萃取率, 一般情況下可適當(dāng)增加絡(luò)合劑的用量, 但絡(luò)合劑的用量過多會使絡(luò)合劑相互之間聚集而被優(yōu)先萃取進(jìn)表面活性劑中, 從而降低金屬離子的萃取率. 所以實(shí)驗(yàn)考察了一定范圍內(nèi)絡(luò)合劑用量對濁點(diǎn)萃取率的影響(結(jié)果見圖2). 在絡(luò)合劑PAN用量為0.15 mL時萃取率達(dá)到最大, 因此實(shí)驗(yàn)中選取10-3mol/L的PAN溶液為0.15 mL.

圖2 絡(luò)合劑用量對濁點(diǎn)萃取率的影響

2.3 Triton X-100用量的影響

實(shí)驗(yàn)中考察了Triton X-100的用量對銅的萃取率的影響(結(jié)果見圖3). 由圖可見, 當(dāng)Triton X-100用量達(dá)到2.5 mL時, 萃取率接近100%, 繼續(xù)增加Triton X-100的濃度, 萃取率減小, 故實(shí)驗(yàn)中選取50 g/L的Triton X-100溶液2.0 mL.

圖3 TritonX-100用量對濁點(diǎn)萃取率的影響

2.4 緩沖溶液用量的影響

緩沖溶液的用量主要影響到疏水性絡(luò)合物形成的pH環(huán)境的穩(wěn)定性. 如果緩沖溶液的用量太少, 可能降低緩沖溶液的緩沖作用, 進(jìn)而影響萃取率; 用量太多則顯得浪費(fèi). 于是試驗(yàn)了不同用量的緩沖溶液對萃取率的影響(結(jié)果見圖4). 由圖可見, 加入緩沖溶液0.6 mL萃取率達(dá)到最大值.

2.5 平衡溫度和時間的影響

實(shí)驗(yàn)中考察了溫度和時間對萃取率的影響, 在水浴溫度低于90 ℃的情況下, 沒有析相, 達(dá)到90 ℃后析相開始, 實(shí)驗(yàn)中選取的水浴溫度為95 ℃. 不同時間對萃取率的影響見圖5. 由圖可見, 平衡時間在3 h以上即可萃取完全, 實(shí)驗(yàn)中選擇在95 ℃水浴中加熱3 h.

圖4 緩沖溶液用量對濁點(diǎn)萃取率的影響

圖5 平衡時間對濁點(diǎn)萃取率的影響

2.6 離心時間的影響

離心時間的加長, 有助于相分離, 提高萃取率, 但一定時間后, 其增長達(dá)到平衡, 而且時間過長, 溫度下降可能導(dǎo)致相分離逆轉(zhuǎn), 使萃取率降低. 多數(shù)情況下離心時間為5～20 min[6]. 因此本實(shí)驗(yàn)選用離心時間5 min.

2.7 共存離子的影響

在選擇的實(shí)驗(yàn)條件下, 對一些常見的共存離子的影響進(jìn)行了試驗(yàn), 各種離子的共存量列于表1. 結(jié)果表明, 常見離子K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-對銅的測定沒有干擾.

表1 共存離子干擾試驗(yàn)

注: 共存離子與銅離子的比例為濃度之比.

2.8 線性范圍、檢出限和精密度

實(shí)驗(yàn)測定所用標(biāo)準(zhǔn)曲線見圖6, 曲線方程為= 11.26-0.054 8(= 0.999 9), 最佳線性范圍為1.0～4.5 μg/mL. 在最優(yōu)實(shí)驗(yàn)條件下, 經(jīng)濁點(diǎn)萃取分離富集后, 得出本方法對對Cu的檢出限(3σ)為 1.86 ng/mL, 相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)為3.9%(= 5), 富集倍數(shù)為15倍.

圖6 實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)曲線

2.9 水樣及回收率測定

對自來水、湖水、江水、雨水各取5 mL按實(shí)驗(yàn)方法分別進(jìn)行測定和回收率實(shí)驗(yàn), 結(jié)果列于表2.

表2 水樣中Cu的測定(n=3)

3 結(jié)論

濁點(diǎn)萃取是一種簡單、安全、快捷的分離富集痕量金屬離子的方法. Triton X-100作為濁點(diǎn)萃取劑密度較高(有利于離心分離)和價格低廉等優(yōu)點(diǎn). PAN是非常穩(wěn)定和具有較好的選擇性的絡(luò)合試劑, 分相后表面活性劑富集相用稀酸溶解后可直接進(jìn)入原子吸收分光光度計的火焰原子化器進(jìn)行測定. 本方法用于水樣中微量銅的測定, 結(jié)果基本令人滿意, 但富集倍數(shù)有待進(jìn)一步提高.

[1] 陳曉紅, 仇佩虹, 金米聰, 等. 固相萃取-高效液相色譜柱后衍生法測定水中痕量N-甲基氨基甲酸酯[J].中國衛(wèi)生檢驗(yàn)雜志, 2006,16(1): 9-11.

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Determination of trace copper by use of flame atomic absorption spectrometry after preconcentration by cloud-point extraction

HU Xia, CHEN Zhen-gan, CHEN Yuan-dao

(Depertment of Chemistry & Chemical Engineering, Hunan University of Arts and Science, Changde 415000, China)

Cloud-point extraction for determination of trace amounts of copper in water sample by flame atomic absorption spectrometry was studied. It is based on cloud-point extraction using PAN as complex and using Triton X-100 as surfactant. The optimization stepwas performed involving the factors such as solution pH, complex concentration, volume of surfactant, buffer solution concentration. After adding surfactant, temperature and time of equilibrium were discussed. The procedure is high efficiency and safe. It can be used in determination of traces of copper in tap water, lake water, river water, rain easily. The recovery is 90.0%~96.4%. It shows that this method is satisfactory.

copper; cloud-point Extraction; separation; flame atomic absorption spectrometry

10.3969/j.issn.1672-6146.2011.03.019

O 658.2

1672-6146(2011)03-068-03

2011-08-12

胡霞(1979-), 女, 講師, 碩士, 主要研究方向?yàn)樵游展庾V分析. E-mail: xia_hu2007@163.com

(責(zé)任編校: 譚長貴)