濁點萃取結(jié)合電感耦合等離子體-原子發(fā)射光譜法富集測定礦泉水中釤等7種稀土元素

陳金鳳張艷燕鐘堅海林亞妹劉明健余金鴻

（1.龍巖出入境檢驗檢疫局 福建龍巖 364000；2.國家礦產(chǎn)品檢測重點實驗室；3.福州大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院）

濁點萃取結(jié)合電感耦合等離子體-原子發(fā)射光譜法富集測定礦泉水中釤等7種稀土元素

陳金鳳1,2,3張艷燕1,2鐘堅海1,2林亞妹1,2劉明健1,2余金鴻1

（1.龍巖出入境檢驗檢疫局 福建龍巖 364000；2.國家礦產(chǎn)品檢測重點實驗室；3.福州大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院）

采用濁點萃取技術(shù)實現(xiàn)7種稀土元素的預(yù)富集，結(jié)合電感耦合等離子體-原子發(fā)射光譜法對礦泉水中釤、銪、釓、鋱、鈥、鐿和镥元素進行檢測，各元素的檢出限在0.005-0.033 μg/mL范圍內(nèi)，加標回收率為90%-105%，相對標準偏差（n=3）為1.7%-6.4%。

濁點萃??；電感耦合等離子體-原子發(fā)射光譜法；釤；稀土元素；礦泉水

1 前言

稀土元素由于具有許多獨特的光、電、磁、核等特性，成為近代探索高科技材料的重要研究及開發(fā)對象，如稀土光電子材料、磁性材料和超導(dǎo)材料等，被稱為“現(xiàn)代工業(yè)的維生素”和神奇的“新材料寶庫”［1，2］。雖然稀土元素在高新技術(shù)領(lǐng)域中具有重要作用，但是食品及飲用水中過量稀土元素的存在則可能對人體造成危害。《食品中污染物限量》（GB 2762-2005）對植物性食品中稀土元素的限量進行了規(guī)定，但指標只針對稀土氧化物總量，并未對具體稀土元素含量進行明確，而國家標準尚未制定飲用水中稀土元素含量的衛(wèi)生安全指標。由于食品安全正日益成為社會關(guān)注的熱點問題，因此對食品及飲用水中稀土元素進行監(jiān)測非常必要且意義重大。

目前，稀土元素的分析方法主要有電感耦合等離子體-質(zhì)譜法（ICP-MS）［3，4］、電感耦合等離子體-原子發(fā)射光譜法（ICP-AES）［5，6］、原子吸收光譜法（AAS）［7］、原子熒光光譜法（AFS）［8］、X射線熒光光譜法（XRF）［9］等。由于ICP-MS儀器價格昂貴、運行費用高，使該技術(shù)在應(yīng)用推廣中受到較大限制；AAS法和AFS法無法實現(xiàn)多種稀土元素的同時分析檢測；XRF法雖能實現(xiàn)多元素快速檢測，但檢測限無法滿足食品和飲用水中微量稀土元素的測定。ICPAES能夠同時分析多種稀土元素，且設(shè)備價格適中，故已在分析領(lǐng)域廣泛使用。

濁點萃?。–loud Point Extraction，CPE）是近年來備受關(guān)注的一種新興液-液萃取技術(shù)，它以表面活性劑水溶液膠束的增溶和濁點現(xiàn)象為基礎(chǔ)，通過改變?nèi)芤簆H值、離子強度、溫度等實驗參數(shù)從而使疏水性物質(zhì)與親水性物質(zhì)發(fā)生分離，進而將數(shù)十或數(shù)百毫升試樣中疏水性痕量成分轉(zhuǎn)移到數(shù)百微升的表面活性劑濃縮相中，從而達到分離/富集的目的［10-12］。由于濁點萃取技術(shù)無需使用有機溶劑，因而環(huán)保無毒，且兼具萃取率高、富集倍數(shù)大、高效、可實現(xiàn)聯(lián)用化等優(yōu)點，已廣泛應(yīng)用在生物大分子分離純化、有機小分子分離測定及金屬離子分離/富集等方面。

本研究采用現(xiàn)代先進、環(huán)保、高效的濁點萃取技術(shù)，以2-噻吩甲酰三氟丙酮（TTA）為絡(luò)合劑，聚乙二醇叔辛基苯基醚（Triton X-114）為萃取劑，建立了一種同時富集釤、銪、釓、鋱、鈥、鐿和镥7種稀土元素的快速檢測方法。該方法具有操作簡便，檢出限低等優(yōu)點，能夠應(yīng)用于飲用水中痕量稀土元素的萃取富集和同時快速檢測。

2 材料與方法

2.1材料

2.1.1儀器設(shè)備

ULTIMA2掃描型電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀：法國JY公司；Milli-Q超純水系統(tǒng)：美國Millipore公司。

2.1.2試劑

硝酸：優(yōu)級純，購自美國Merck公司；Triton X-114和TTA：均購自美國Sigma公司；甲醇（色譜純）、乙醇（色譜純）、乙酸銨（分析純）、冰乙酸（優(yōu)級純）：購自國藥試劑；釤（Sm）、銪（Eu）、釓（Gd）、鋱（Tb）、鈥（Ho）、鐿（Yb）和镥（Lu）標準儲備溶液：購自國家鋼鐵材料測試中心。

2.2方法

2.2.1儀器工作參數(shù)

最佳工作條件下儀器參數(shù)如表1所示。

表1　ICP-AES儀器參數(shù)

2.2.2溶液配制

（1）10%（m/v）Triton X-114溶液

稱取5.00 g Triton X-114，用超純水定容至50 mL，混勻。

（2）0.1 mol/L TTA溶液

稱取TTA 0.222 g，溶于10 mL乙醇，混勻。

（3）醋酸緩沖液（pH=6.0）

稱取乙酸銨100 g，溶于300 mL超純水中，加冰乙酸7 mL，混勻。

2.2.3樣品制備

移取7 mL樣品溶液置于聚丙烯離心管中，加入700 μL 0.1 mol/LTTA溶液，250 μL10%（m/v）Triton X-114溶液，加入醋酸緩沖液使最終體積為14 mL，最終pH為6.0。按照表2所示的條件配制系列混合溶液，考察TTA和Triton X-114不同加入量情況下的響應(yīng)情況，以獲得7種稀土元素的最優(yōu)濁點萃取條件。將混合溶液在60℃水浴中加熱20 min，使溶液中的稀土元素進入表面活性劑相，然后在6000 rpm轉(zhuǎn)速下離心5 min，取出后立即置于冰水浴中冷卻10 min，小心傾倒棄去上清液，收集富集相。依次向富集相中加入100 μL甲醇和1.0 mL 0.1 mol/L HNO3溶液，混勻后上機測試。系列校準溶液采用同樣的方法處理。

表2　試驗設(shè)計

3 結(jié)果與討論

3.1絡(luò)合劑、表面活性劑及pH的優(yōu)化設(shè)計

為使7種稀土元素各組分均得到較好萃取，設(shè)計了16組試驗進行條件優(yōu)化。設(shè)計方案如表2所示。試驗結(jié)果表明，Triton X-114濃度的變化對各元素的萃取效果影響不大，最終選定Triton X-114的試驗濃度為0.20%（m/v）；當(dāng)pH范圍在5.5-7.0內(nèi)時，信號的響應(yīng)值較大，最終選擇pH=6.0為試驗條件；而TTA的濃度則選擇信號最強的濃度，即0.005 mol/L。

3.2方法檢出限

按本研究確定的樣品處理方法進行試劑空白測定，平行測定11個試劑空白樣品，以測定結(jié)果標準偏差的3倍計算方法檢出限。元素的分析譜線及檢出限如表3所示。

表3　元素的分析譜線及檢出限

3.3加標回收率試驗

按本方法測試礦泉水中各分析元素的含量，隨同做加標試驗，添加水平為0.50 μg/mL和1.0 μg/mL，以測試值與加標含量比值得出加標回收率，結(jié)果見表4。

表4　實際樣品測試結(jié)果及加標回收率

表4顯示，各分析元素的回收率為90%-105%，結(jié)果令人滿意。

4 結(jié)論

建立了一種基于CPE技術(shù)的痕量稀土元素預(yù)富集的方法，通過優(yōu)化萃取參數(shù)，實現(xiàn)Sm、Eu、Gd、Tb、Ho、Yb和Lu 7種稀土元素的富集，采用ICPAES進行同時分析測試。本方法精密度好，準確度高，具有試樣處理簡單、分析快速等優(yōu)點，可成功應(yīng)用于礦泉水樣品中稀土元素的測試，加標回收率在90%-105%之間，結(jié)果令人滿意。

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Preconcentration and Determination of Rare Earth in Mineral Water Using CPE-ICP-AES

Chen Jinfeng1,2,3，Zhang Yanyan1,2，Zhong Jianhai1,2，Lin Yamei1,2，Liu Mingjian1,2，Yu Jinhong1
（1.Longyan Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau,Longyan,Fujian,364000；2.State Key Testing Laboratory of Mineral；3.College of Chemistry,Fuzhou University）

A method for preconcentration and determination of rare earth was established.Based on cloud pointextraction,theproposedmethodwasappliedforlanthanidesdeterminationinmineralwater, including Sm,Eu,Gd,Tb,Ho,Yb and Lu.The detection limits was in the range from 0.005 to 0.033 μg/mL,and the recoveries of standards in mineral water sample were from 90%to 105%,with the RSDs of 1.7%-6.4%.

Cloud Point Extraction；ICP-AES；Sm；Rare Earth；Mineral Water

O657.31

E-mail：chenjf1300207@126.com

福建出入境檢驗檢疫局科技項目（FK2012-34）

2015-02-16