溴酸鉀－甲基紫－鄰二氮菲催化光度法測(cè)定人發(fā)中痕量錳（Ⅱ）

董洪霞，劉林海，唐 敏，俞 凡

（1.上饒師范學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，江西上饒334001；2.江西省靶向藥物工程技術(shù)研究中心，江西上饒334001）

溴酸鉀－甲基紫－鄰二氮菲催化光度法測(cè)定人發(fā)中痕量錳（Ⅱ）

董洪霞1，2，劉林海1，2，唐 敏1，俞 凡1

（1.上饒師范學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，江西上饒334001；2.江西省靶向藥物工程技術(shù)研究中心，江西上饒334001）

在磷酸介質(zhì)中，以鄰二氮菲為活化劑，Mn（Ⅱ）能催化溴酸鉀氧化甲基紫褪色，建立分光光度法測(cè)定人發(fā)中痕量錳（Ⅱ）的新方法。對(duì)試驗(yàn)條件進(jìn)行了優(yōu)化。結(jié)果表明：Mn（Ⅱ）在0～0.8μg.mL－1范圍內(nèi)，質(zhì)量濃度與吸光度之差△A呈良好的線(xiàn)性關(guān)系，回歸方程為y＝0.1446x＋0.0004，相關(guān)系數(shù)R為0.9996，人發(fā)樣品的加標(biāo)回收率為96.95%。相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為3.63%。

錳（Ⅱ）；溴酸鉀；甲基紫；鄰二氮菲；催化光度法；人發(fā)

錳在自然界分布廣泛但不均勻，南方土壤中錳含量較北方的高。頭發(fā)與指甲中都含有微量的錳元素，錳主要依靠食物攝入，它能加快人體的發(fā)育并具有抗癌作用，錳也能夠參與人體的糖、脂肪代謝；錳缺乏時(shí)軟骨生長(zhǎng)出現(xiàn)障礙、生長(zhǎng)發(fā)育遲緩、骨質(zhì)疏松癥和運(yùn)動(dòng)障礙等癥狀，嚴(yán)重時(shí)可能引起侏儒癥［1－2］。而人體對(duì)錳的過(guò)量吸收會(huì)引起神經(jīng)系統(tǒng)損傷。部分微量元素可以通過(guò)毛發(fā)和指甲排出，且在毛發(fā)中含量較高［3－5］。錳元素在頭發(fā)中含量雖少，但對(duì)研究人體中錳的含量有著重要的意義。目前光度法測(cè)定錳含量是最靈敏的方法之一，可直接用于人發(fā)中痕量錳的測(cè)定，分析速度快，測(cè)定方法簡(jiǎn)便易行［5］。甲基紫作為指示劑多被用于酸性條件下酸堿滴定分析，而作為指示物質(zhì)被用于催化動(dòng)力學(xué)光度法測(cè)定痕量錳，報(bào)道較少［7］。研究表明，在磷酸存在的條件下，以鄰二氮菲對(duì)該體系的活化，痕量錳（Ⅱ）對(duì)溴酸鉀氧化甲基紫褪色反應(yīng)有強(qiáng)烈的催化作用，據(jù)此建立測(cè)定痕量錳的新方法［7－10］。

1 材料與方法

1.1 主要儀器與試劑

722型分光光度計(jì)（上海茂欣）、SYC－15B超級(jí)恒溫水浴加熱鍋（上海安亭）、722分光光度計(jì)（上海珊科）、GZX－914MBE型數(shù)顯鼓風(fēng)干燥箱（上海博迅）、微波爐，等。

溴酸鉀、硫酸錳、甲基紫、磷酸、乙酸鈉、鄰二氮菲、乙醚、硝酸、過(guò)氧化氫，所用試劑均為分析純，試驗(yàn)用水為二次蒸餾水。

錳（Ⅱ）標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液的配制（1000μg·mL－1）：準(zhǔn)確稱(chēng)取0.7683g硫酸錳（90℃下干燥）于小燒杯中，用少量蒸餾水溶解，定量轉(zhuǎn)移至250mL容量瓶中，用蒸餾水稀釋至標(biāo)線(xiàn)，搖勻，備用［12］。

錳（Ⅱ）標(biāo)準(zhǔn)使用液的配制（4.00μg·mL－1）：準(zhǔn)確移取1.0mg·mL－1標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液1.0mL于250mL的容量瓶中，稀釋至刻線(xiàn)，搖勻，備用。

頭發(fā)（理發(fā)店采集）

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

取兩支相同的25mL具塞比色管，各依次加入1.7%的磷酸1.0mL，1.0×10－3mol·L－1的鄰二氮菲0.8mL，0.035%的甲基紫0.3mL，1.0×10－2mol·L－1的溴酸鉀3.0mL，在其中一支比色管中加入0.1mL的4.00μg·mL－1Mn2＋標(biāo)準(zhǔn)液，作為催化體系；另一支不加Mn2＋用來(lái)作非催化體系，然后用蒸餾水將兩支比色管稀釋至刻度，搖勻后放入80±1℃的恒溫水浴中，反應(yīng)5min后取出，置于冷水中冷卻3min至室溫，再加入1.0mol·L－1乙酸鈉1.0mL，搖勻，待反應(yīng)10min后，以蒸餾水為參比，用1cm比色皿，分別測(cè)定580nm處的吸光度。其中含Mn2＋溶液的吸光度為A，空白溶液的吸光度為A0，計(jì)算ΔA＝A0－A。

1.3 發(fā)樣的制備及預(yù)處理

將采集的頭發(fā)樣品放于大燒杯中，用洗發(fā)水溶液浸泡10min左右，純水洗至無(wú)氣味，放于瓷托盤(pán)中，干燥箱70℃下烘干，將頭發(fā)剪至3mm左右，放于儲(chǔ)存器皿中儲(chǔ)存?zhèn)溆茫?－8］。

準(zhǔn)確稱(chēng)取0.200g的頭發(fā)于100mL錐形瓶中，加入3mL HNO3、1.5mL H2O2和25mL蒸餾水，將其放于微波爐中，中高溫加熱3～5min，冷卻［5］，備用。

2 結(jié)果與討論

2.1 試驗(yàn)條件的優(yōu)化

2.1.1 最佳波長(zhǎng)的選擇

按照1.2實(shí)驗(yàn)方法，在530～620nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)，每隔5～10nm分別測(cè)量催化反應(yīng)體系與非催化反應(yīng)體系的吸光度，并繪制吸收曲線(xiàn)。由圖1可知，兩種體系在580nm處均有最大吸收峰，并且形狀相同，是單純的褪色反應(yīng)，因此選擇580nm為最佳測(cè)定波長(zhǎng)［11］。根據(jù)非催化反應(yīng)體系曲線(xiàn)可見(jiàn)，溴酸鉀在反應(yīng)中充當(dāng)氧化劑的作用；由催化反應(yīng)曲線(xiàn)可見(jiàn)，加入痕量錳（Ⅱ）后，可以加速溴酸鉀的氧化反應(yīng)，這說(shuō)明痕量錳的存在對(duì)該氧化體系具有較好的催化作用。

圖1 最佳波長(zhǎng)的選擇

2.1.2 反應(yīng)介質(zhì)的選擇

取3支25mL的具塞比色管，分別加入醋酸－醋酸鈉（pH＝3.78）、硫酸（pH＝1.6）、磷酸（1.7%）各1.0mL，按照1.2實(shí)驗(yàn)方法分別考察了不同介質(zhì)對(duì)反應(yīng)的影響，由表1可見(jiàn)，pH在1.8～3.8之間錳催化效應(yīng)較好，在1.7%的磷酸介質(zhì)中，反應(yīng)體系的褪色效果最佳。對(duì)1.7%的磷酸用量在0.2～2.5mL范圍內(nèi)進(jìn)行了考察，由圖2可見(jiàn)，當(dāng)磷酸體積為1.0mL時(shí)，ΔA大且穩(wěn)定，故選1.7%磷酸1.0mL為酸性介質(zhì)條件。

表1 酸性介質(zhì)的選擇

圖2 磷酸最佳用量

2.1.3 溴酸鉀用量的選擇

按照1.2實(shí)驗(yàn)方法，考察1.0×10－2mol·L－1KBrO3的用量在1.0～4.0mL范圍內(nèi)變化時(shí)對(duì)反應(yīng)體系的影響，由圖3可知，隨著溴酸鉀用量的增加，ΔA先增大后減小，當(dāng)溴酸鉀的用量為3.0mL時(shí)，ΔA最大，所以1.0×10－2mol·L－1溴酸鉀的最佳用量為3.0mL。

圖3 最佳溴酸鉀用量

2.1.4 甲基紫用量的選擇

按照1.2實(shí)驗(yàn)方法，考察0.035%的甲基紫的用量在0.1～0.8mL范圍內(nèi)變化時(shí)對(duì)反應(yīng)體系的影響，由圖4可知，隨著甲基紫用量的增加，ΔA先增大后減??；當(dāng)甲基紫的用量為0.3mL時(shí)，ΔA最大且穩(wěn)定，故選0.035%甲基紫的最佳用量為0.3mL。

圖4 最佳甲基紫用量

2.1.5 反應(yīng)溫度的選擇

按照1.2實(shí)驗(yàn)方法，考察了水浴溫度在45℃～90℃范圍內(nèi)變化時(shí)對(duì)反應(yīng)體系的影響，由圖5可知，隨著水浴溫度不斷增加，ΔA先升高而后降低，在水浴溫度為80℃時(shí)，ΔA值最大，故選水浴最佳加熱溫度為80℃。

圖5 最佳反應(yīng)溫度

2.1.6 反應(yīng)時(shí)間的選擇

按照1.2實(shí)驗(yàn)方法，考察了80℃恒溫水浴中加熱不同時(shí)間對(duì)反應(yīng)體系的影響，由圖6可知，反應(yīng)體系在2～10min范圍內(nèi)加熱均有催化效果，隨著水浴反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，ΔA先增大后減小，反應(yīng)時(shí)間為5min時(shí)催化效果最好，褪色效果最佳，故選擇最佳反應(yīng)時(shí)間為5min。

圖6 最佳反應(yīng)時(shí)間

2.1.7 共存離子的影響

在實(shí)驗(yàn)條件下，就以下離子對(duì)反應(yīng)體系吸光度影響進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明：測(cè)定100ng·mL－1Mn2＋時(shí)，2000倍的Na＋、K＋、F－、Cl－；1000倍Ca2＋、Se（Ⅳ）；500倍的Mg2＋、Zn2＋；200倍的Cu2＋；300倍的Ni2＋；100倍的Cr3＋；100倍的Fe2＋等不干擾測(cè)定［6－7，12］；10倍的Fe3＋、6.4倍Co2＋、2倍Pb2＋倍有干擾，而Fe3＋干擾可加抗壞血酸及F－消除，Co2＋、Pb2＋干擾可加0.05mol·L－1EDTA 1mL消除［6］。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)的繪制

圖7 標(biāo)準(zhǔn)工作曲線(xiàn)

準(zhǔn)確配制濃度為0.0、0.08、0.16、0.24、0.40、0.80μg·mL－1的Mn標(biāo)準(zhǔn)溶液，按1.2實(shí)驗(yàn)方法在580nm波長(zhǎng)處測(cè)定溶液的吸光度，計(jì)算△A，繪制標(biāo)準(zhǔn)工作曲線(xiàn)。由圖7可知，錳在0～0.8μg·mL－1范圍內(nèi)，質(zhì)量濃度與吸光度之差呈現(xiàn)良好的線(xiàn)性關(guān)系，其線(xiàn)性回歸方程為y＝0.1446x＋0.0004，相關(guān)系數(shù)R為0.9996。

2.3 樣品的測(cè)定

2.3.1 頭發(fā)樣品的測(cè)定

分別稱(chēng)取3份0.200g的頭發(fā)于100mL錐形瓶中，分別加入3mLHNO3、1.5mLH2O2和25mL蒸餾水，將其放于微波爐中用中高溫加熱3～5min，冷卻［5］，轉(zhuǎn)移至25mL的具塞比色管中，按1.2實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定其吸光度，分別為0.0495、0.0488、0.0486，代入標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)算出Mn含量平均值為0.3359μg／mL，計(jì)算出頭發(fā)樣品中Mn含量平均值為41.99μg／g。

2.3.2 樣品加標(biāo)回收率

分別稱(chēng)取3份0.200g的頭發(fā)于100mL錐形瓶中，分別加入錳的標(biāo)準(zhǔn)使用液0.1mL、0.2mL、0.3mL，分別加入3mLHNO3、1.5mLH2O2和25mL蒸餾水，將其放于微波爐中用中高溫加熱3～5min，冷卻［5］，轉(zhuǎn)移至3支25mL具塞比色管中，按1.2實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定其吸光度，代入標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)計(jì)算出Mn濃度，進(jìn)而計(jì)算出頭發(fā)樣品中Mn含量及加標(biāo)回收率。由表2可知，平均加標(biāo)回收率為96.95%，此方法準(zhǔn)確度高。

表2 樣品加標(biāo)回收率

2.3.3 方法的精密度

分別稱(chēng)取10份0.200g頭發(fā)樣品于100mL錐形瓶中，分別加入3mLHNO3、1.5mLH2O2和25mL蒸餾水，將其放于微波爐中用中高溫加熱3～5min，冷卻［5］，轉(zhuǎn)移至25mL具塞比色管中，按1.2實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定其吸光度，代入標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)計(jì)算出Mn質(zhì)量濃度，計(jì)算出相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD為3.63%，表明該方法精密度良好。

3 結(jié)論

采用分光光度法測(cè)定頭發(fā)中Mn（Ⅱ）含量，并對(duì)試驗(yàn)條件進(jìn)行了優(yōu)化。試驗(yàn)結(jié)果表明，反應(yīng)體系的最佳測(cè)定波長(zhǎng)為580nm，1.7%磷酸最佳用量為1.0mL，1.0×10－3mol·L－1鄰二氮菲最佳用量為0.8mL，0.035%甲基紫最佳用量為0.3mL，1.0×10－2mol·L－1溴酸鉀最佳用量為3.0mL，最佳水浴加熱溫度為80℃，最佳反應(yīng)時(shí)間為5min。Mn2＋濃度在0～0.80μg·mL－1范圍內(nèi)與△A呈良好的線(xiàn)性關(guān)系，線(xiàn)性回歸方程為y＝0.1446x＋0.0004，相關(guān)系數(shù)R為0.9996，加標(biāo)回收率為96.95%。此方法簡(jiǎn)單，易于操作，準(zhǔn)確度較好。

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Determination of Trace Manganese（II）by Catalytic Spectrophotometric Method Using Potassium Bromate－Methylviolet－O－phenanthroline in Human Hair

DONG Hong－xia1，2，LlU Lin－h(huán)ai1，2，TANG Min1，YU Fan1

（1.School of Chemistry and Chemical Engineering，Shangrao Normal University，Shangrao Jiangxi 334001，China；2.Jiangxi Provincial Research Center of Targeting Pharmaceutical Engineering Technology，Shangrao Jiangxi 334001，China）

A new catalytic－spectrophotometric method is proposed for the determination of trace manganese（Ⅱ）in human hair.The method is based on the manganese（Ⅱ）－catalysed oxidation of methyl violet by potassium periodate with o－phenanthroline in ortho－phosphoric acid solution，and the experimental conditions were optimized.The result showed that they were a good linear relationship between the content and△A in the 0～0.8μg.mL－1manganese range，the linear regression equation was y＝0.1446x＋0.0004and correlation coefficient R is 0.9996，the average recovery is 96.95%，and the relative standard deviations for this method is 3.63%.

manganese（Ⅱ）；potassium bromate；methyl violet；o－phenanthroline；catalytic spectrophotometry；human hair

O657.3

A

1004－2237（2016）03－0079－06

10.3969／j.issn.1004－2237.2016.03.016

2015－12－14

江西省教育廳教改課題（JXJG－13－16－19）；上饒師范學(xué)院校級(jí)課題（201305）

董洪霞（1977－），女，吉林蛟河人，講師，碩士，主要從事環(huán)境分析化學(xué)方面研究。E－mail：donghongxia00－08＠163.com